كيفية تتفس الأسماك تحت الماء

يحدث تنفس الأسماك، بمساعدة الخياشيم، تمتلك معظم الأسماك خياشيم على جانبي رأسها، الخياشيم هي أنسجة تتكون من هياكل ريشية تسمى خيوط الخياشيم توفر مساحة سطح كبيرة لتبادل الغازات، مع أن الخياشيم في الأسماك تشغل جزءًا صغيرًا فقط من أجسامها، فإن سطح التنفس الواسع الذي تنتجه الخيوط يجعل الكائن الحي كله يتمتع بتبادل فعال للغازات.

وظيفة الخياشيم في تنفس الأسماك

كيف تتنفس الأسماك؟ تحتوي الأسماك على خياشيم تقع خلف الغطاء الخيشومي، وهو غطاء يشبه الصفيحة يساعد الماء على التحرك فوق الخياشيم، تم تصميم الخياشيم عند الأسماك، لنقل المياه عن طريق نظام تبادل التيار المعاكس الذي يساعد الأسماك على امتصاص الأكسجين من الماء.

هكذا تعمل عملية تنفس الأسماك

ما هي طرق تنفس الأسماك؟  تتنفس معظم الأسماك عن طريق تمرير الماء عبر خياشيمها.

يتدفق الماء الموجه بواسطة الغطاء الخيشومي عبر الفم وفوق الخياشيم. يفتح الغطاء الخيشومي ويغلق، مما يحرك الماء فوق الخياشيم. ثم يجري الماء فوق أقواس الخياشيم، وهي جزء من جهاز تنفس الأسماك الأساسي.

يتعرض الماء لخيوط الخياشيم، المكونة من صفائح خيوط رفيعة مسؤولة عن تبادل الغازات في جسم السمكة، يتم امتصاص الأكسجين في هذه الصفائح. سوف يتدفق الدم المحتوي على الحد الأدنى من الأكسجين في الاتجاه المعاكس لتدفق الماء حول الأسماك في الأوعية الدموية الصغيرة داخل الصفائح.

عندما يتدفق الدم ضد تدفق الماء، فإنه يجمع المزيد من الأكسجين حتى يصل إلى الحد الأقصى من محتوى الأكسجين. يتم ضخ الدم المحمل بالأكسجين إلى الدورة الدموية الجهازية لتوصيل الأكسجين إلى أعضاء الأسماك.

بمجرد عبور الماء الخياشيم، ينخفض ​​محتوى الأكسجين. وتنتقل غازات مثل ثاني أكسيد الكربون ونفايات الأيض الأخرى إلى المياه المحيطة. لا تستخدم الاسماك في التنفس كالانسان، لأنها لا تتنفس بنفس طريقة الإنسان.

لماذا لا تستطيع الأسماك تنفس هواء المحيط؟ لا تستطع معظم الأسماك تنفس هواء المحيط لأن خياشيمها مصممة للعمل في الماء، وعندما تخرج إلى الهواء، تنهار أنسجتها الرقيقة وتفقد مساحتها السطحية الكبيرة اللازمة لانتشار الأكسجين، مما يجعلها غير قادرة على امتصاص الأكسجين من الهواء وتسبب اختناقها. [1]

تعرف أيضًا على: فوائد زيت السمك وأوميجا 3 للجسم

الفرق بين تنفس الأسماك والثدييات البحرية

التنفس عند السمكة بالفرنسيةLa respiration du poisson ، الفرق بين تنفس الأسماك والثدييات البحرية حيث تشمل الثدييات البحرية أنواعًا مثل الحيتان والدلافين والفقمات وفظ البحر، وهي كائنات غير سمكية تعتمد على المحيط في غذائها ومكان معيشتها، لقد وهب الله الثدييات والأسماك ميزات مذهلة منها:

الشعر

الأسماك ليس لها فراء، الثدييات البحرية لديها فراء، وإن كان قليلًا عادةً، بعض الحيتان لديها شعر ناعم، لا سيما على رؤوسها، صغار الحيتان لديها كمية قليلة من الفراء قبل ولادتها.

التنفس

مثلنا تمامًا، تتنفس الحيتان والثدييات البحرية الأخرى الهواء عبر الرئتين، بعضها يستخدم فتحات نفخ في أعلى رؤوسها، أما تنفس الأسماك فتستخرج الأكسجين من الماء باستخدام خياشيمها.

الدم

عندما يبرد الماء، تحتاج الثدييات إلى الدفء، دمها الدفيء يؤدي هذه المهمة. طبقة سميكة من الدهن تعزلها أيضًا، لكن الأسماك من ذوات الدم البارد، عندما يبرد الماء، يبرد دمها وجسمها أيضًا.

الولادة

 تولد الثدييات البحرية حية، تفقس الأسماك من كرات صغيرة جدًا، بيض السمك.

صغارها

تعتنى أمهاتها بمعظم صغار الثدييات البحرية، وتحميها، وترضعها الحليب لعدة أشهر، بعض الأسماك تبني أعشاشًا وتحرس صغارها. لكن معظمها لا يبالي بها إطلاقًا، تفقس وتعيش بمفردها فورًا، هذا ليس مستغربًا، تضع معظم الأسماك مئات أو آلاف البيض سنويًا، هذا العدد كبير جدًا لدرجة يصعب معها تحضير وجبات الغداء لها أو أخذها إلى دروس الكمان.

السباحة

للتحرك في الماء، تستخدم كثير من الثدييات البحرية ذيولها وزعانفها للتحرك صعودًا وهبوطًا، عندما تسبح الأسماك. تتحرك أشواكها وزعانفها الذيلية من جانب إلى آخر.

الأطراف

هل سبق لك أن رأيت سمكة بأذرع وأرجل؟ ولا نحن، لكن زعانف الثدييات تعمل مثل الأذرع أو الأيدي، حتى إن عظام زعنفة الحوت القاتل تشبه عظام الأصابع، هل تعلم أن الدببة القطبية. تعد من الثدييات البحرية أيضًا؟ إنها تجدف في الماء البارد بأقدامها المكففة.

تعرف أيضًا على: كيف تختار أفضل أنواع الأسماك للطهي؟

الأسماك التي تتنفس الهواء مباشرة

هل الأسماك لديها رئتين أم خياشيم فقط؟ أغلب الأسماك لديها خياشيم فقط للتنفس، بينما تمتلك أنواع قليلة مثل الأسماك الرئوية. رئتين بدائيتين إضافة إلى الخياشيم، مما يتيح لها بالصعود إلى السطح لابتلاع الهواء، إن الحدود بين الحياة المائية والبرية ليست واضحة تمامًا كما نتصور فبينما تستخرج معظم الحيوانات المائية الأكسجين من الماء عبر الخياشيم، طورت مجموعة رائعة من المخلوقات القدرة على تنفس الهواء الجوي، تظهر هذه العجائب التطورية قدرة الطبيعة المذهلة على التكيف، مما يسمح للكائنات الحية بالازدهار في بيئات صعبة قد تكون فيها مستويات الأكسجين في الماء غير كافية.

حفريات حية لسمكة الرئة ذات الرئتين البدائيتين

تتنفس الأسماك بالرئات والخياشيم، تمثل أسماك الرئة إحدى أكثر مراحل التحول التطوري إثارة بين الحياة المائية والبرية. تمتلك هذه الأسماك المميزة خياشيم ورئات بدائية، مما يسمح لها بتنفس الهواء عندما تستنفد بيئاتها المائية الأكسجين أو تجف تمامًا.

هناك ستة أنواع موجودة من أسماك الرئة موزعة على ثلاث عائلات: سمك الرئة الأسترالي، وأربعة أنواع من أسماك الرئة الأفريقية. وسمك الرئة الأمريكي الجنوبي، لا يمكن المبالغة في أهميتها التطورية، فهي من أقرب الأقارب الحية للكائنات التي انتقلت أول مرة من الماء إلى اليابسة قبل نحو 400 مليون سنة. تستخدم سمكة الرئة الأسترالية خياشيمها بصورة أساسية، ولكنها تستطيع تعويض ذلك بتنفس الهواء، بينما تجبر الأنواع الأفريقية وأمريكا الجنوبية على تنفس الهواء، وقد تغرق إذا منعت من الوصول إلى هواء السطح. خلال ظروف الجفاف، قد تدخل بعض أنواع أسماك الرئة في حالة سبات، فتحفر في الوحل، مما يبطئ عملية الأيض لديها بصورة كبيرة بينما تتنفس الهواء بوساطة ثقب صغير حتى يعود الماء.

تعرف أيضًا على: أغرب أنواع الحيتان في العالم

الدلافين والحيتان ثدييات بحرية ذات فتحات نفخ

ربما تمثل الدلافين والحيتان أشهر الحيوانات المائية التي تتنفس الهواء، كثدييات تطورت من أسلاف برية. فقد حافظت على حاجتها للأكسجين الجوي مع عودتها إلى الحياة المائية منذ نحو 50 مليون عام، وعلى عكس الأسماك، تمتلك هذه الحيتانيات رئات بدلاً من خياشيم، ويجب أن تصعد بانتظام إلى السطح للتنفس.

جهازها التنفسي المتخصص فتْحَة النفخ هو في الأساس فتْحَة أنف انتقلت إلى أعلى الرأس. مما يسمح بالتنفس بكفاءة على سطح الماء مع الحد الأدنى من تعرض الجسم، تتنفس الدلافين عادةً كل 2-3 دقائق، مع أنها تستطيع حبس أنفاسها لمدة تصل إلى 10 دقائق عند الضرورة، يمكن للحيتان الأكبر حجمًا أن تظل مغمورة لفترة أطول بكثير؛ تغوص حيتان العنبر بشكل روتيني لمدة 60-90 دقيقة، وقد سجلت وهي تحبس أنفاسها لأكثر من ساعتين.

تعرف أيضًا على: أسباب نفوق الحيتان على الشواطئ

ثعابين الماء الكهربائية تجبر على التنفس في الهواء

مع اسمها ومظهرها، فإن ثعابين الماء الكهربائية ليست ثعابين حقيقية، بل هي أعضاء في رتبة أسماك السكين. وهي أقرب إلى سمك السلور، طورت هذه المخلوقات الرائعة، التي تعيش في مياه أمريكا الجنوبية، اعتمادًا كبيرًا على الأكسجين الجوي مع نمط حياتها المائي الكامل، تمتلك ثعابين الماء الكهربائية رئتين بدائيتين مشتقتين من مثانة السباحة، مما يسمح لها بالحصول على ما يقرب من 80% من الأكسجين من الهواء، يجب أن تصعد إلى السطح للتنفس كل 10 دقائق في المتوسط.

مع أن هذه المدّة تختلف باختلاف مستوى النشاط وظروف الماء، يتيح هذا التكيف في تنفس الهواء ثعابين الماء الكهربائية للازدهار في بيئات فقيرة بالأكسجين مثل البرك الراكدة والمستنقعات خلال موسم الجفاف، حيث تهلك الأسماك التي تتنفس بالخياشيم فقط، يحتوي تجويفها الفموي على كثير من الأوعية الدموية التي تمتص الأكسجين عندما يبتلع الثعبان الهواء على السطح.

تعرف أيضًا على: فوائد السمك لصحة القلب والدماغ

تأثير التلوث على تنفس الأسماك

الأمونيا هي ملوث شائع في البيئات المائية حول العالم، يمكن العثور على هذا المركب على نحو طبيعي. ولكن هناك أيضًا مساهمة إضافية من مياه الصرف الصحي، والنفايات الصناعية، والجريان الزراعي، ارتبط وجود الأمونيا في المياه العذبة بتحمض الأنهار، والبحيرات، والتغذية الزائدة والسمية المباشرة للكائنات المائية.

 تعتمد سمية هذا المركب على الكائنات المائية على الشكل الكيميائي للأمونيا، ودرجة الحموضة ،ودرجة الحرارة، علاوة على ذلك، ستعتمد على وقت التعرض، يتسبب هذا المركب في إتلاف الخياشيم، والكبد والكلى، والطحال، والأنسجة العضوية الأخرى للأسماك، مما يسبب صعوبات في تنفس الأسماك.

قد يؤدي هذا إلى تغييرات فسيولوجية، وفي النهاية، الإرهاق أو الموت، يمكن للأمونيا أن تسبب تلفًا للخلايا. كما تؤثر على نظام الدفاع المضاد للأكسدة، مما يغير مستويات الإجهاد التأكسدي لدى الأسماك.

كما يمكن للأمونيا أن تغير سلوك الأسماك، إن تعرض الأسماك لتركيزات غير قاتلة من الأمونيا قد يقلل من تنفس الأسماك. ونشاط السباحة، وسلوك البحث عن الطعام، والقدرة على الفِرَار من الحيوانات المفترسة.

تعرف أيضًا على: دور الحيتان في توازن البيئة البحرية

كيف تتكيف الأسماك في المياه قليلة الأكسجين؟

تعيش الاسماك في كل البيئات المائية تقريبًا، بما في ذلك المياه العذبة مثل الأنهار والبحيرات والبرك، والمياه المالحة مثل المحيطات والبحار والخلجان. تتنوع مواطنها لتشمل الشعاب المرجانية. والأعشاب البحرية، وأعماق البحار السحيقة، والمناطق الساحلية الضحلة، حتى ينابيع المياه الجوفية.

وبما أن الأكسجين المذاب هو المفتاح تنفس الأسماك، للصحة والتكاثر لدى كثير من الأسماك واللافقاريات. فإن التعرض لفترات طويلة لمستويات منخفضة من الأكسجين المذاب يزيد من التوتر والأمراض، وفي بعض الحالات، يؤدي إلى موت الكائن الحي.

تتراوح مستويات الأكسجين المذاب القاتلة للأسماك بين 1 إلى 3 ملغم/لتر. ولهذا السبب من المهم اختبار مستويات الأكسجين المذاب في المسطحات المائية المختلفة.

في حين أن مستويات الأكسجين المذاب الأقل من 3 ملجم/لتر عادة ما تكون قاتلة للأسماك وبعض اللافقاريات. إلا أن بعض الكائنات المائية تكيفت لتحمل مستويات الأكسجين المذاب المنخفضة في الماء.

تستطيع بعض الأسماك التكيف فسيولوجيًا مع انخفاض مستويات الأكسجين المذاب في الماء عن طريق زيادة تدفق الماء عبر خياشيمها. هذا يقلل من احتياجاتها الأيضية للأكسجين عن طريق زيادة مستويات الدم الحاملة للأكسجين، لا تحدث تكيفات كهذه للأسماك بين عشية وضحاها، بل تتطلب التعرض طويل الأمد لمستويات منخفضة أو حتى شبه مميتة من الأكسجين المذاب في الماء. وبينما تستطيع بعض الكائنات المائية التكيف، فإن كثير منها لا يستطيع ذلك، وسيموت في مثل هذه الظروف. [2]

ختاما، الأسماك هي حيوانات تعيش تحت الماء في البحار والمحيطات والأنهار والبحيرات أو أي مسطح مائي آخر. وتستخدم الخياشيم للتنفس، وهو ما يميزها عن الثدييات البحرية تنفس الأسماك. عن طريق مرور الماء فوق خياشيمها، وهو ما يعزز الأكسجين، وهي عملية مشابهة للتنفس بالرئتين. يختلف التنفس لدى الأسماك أو أي كائن حي يعيش في الماء عن تنفس الإنسان، فالكائنات الحية، كالأسماك، تحتاج إلى الأكسجين للتنفس لاستمرار خلاياها، وتمتلك الأسماك هياكل متخصصة للقيام بوظيفة التنفس، مما يساعدها على استنشاق الأكسجين المذاب في الماء.

الأسئلة الشائعة

س. كيف تتنفس الأسماك تحت الماء؟

ج. تتنفس الأسماك بواسطة الخياشيم، وهي أعضاء خاصة تعمل على استخلاص الأكسجين الذائب في الماء. وإخراج ثاني أكسيد الكربون.

س. هل يمكن للأسماك أن تعيش خارج الماء؟

ج. لا، لأن الخياشيم تحتاج إلى الماء، لتعمل، وعندما تخرج السمكة إلى الهواء، تجف الخياشيم. وتتوقف عن امتصاص الأكسجين، فتموت بعد وقت قصير.

س. ما وظيفة الخياشيم عند الأسماك؟

ج. الخياشيم تعد رئة السمكة، فهي تمتص الأكسجين من الماء خلال مروره فوقها. وتبقي السمكة حية وقادرة على السباحة، والتنفس تحت الماء.

س. هل كل الأسماك تتنفس بالطريقة نفسها؟

ج. أغلبها نعم، لكن هناك أنواع خاصة، مثل سمك الرئة. يمكنها التنفس من الهواء مباشرة بفضل عضو يشبه الرئة.

س. ماذا يحدث للأسماك إذا نقص الأكسجين في الماء؟

ج. إذا قل الأكسجين، تصبح حركة الأسماك بطيئة. وقد تطفو على السطح بحثًا عن هواء أكثر، وبعضها قد يموت إذا استمر النقص.

• petmd How Do Fish Breathe?_بتصرف
• atlas-scientific Causes Of Low Dissolved Oxygen In Water_بتصرف

مشاركة المقال

وسوم