Sposób oddychania ryb jest dwojakiego rodzaju: powietrze i woda. Różnice te powstały i uległy poprawie w procesie ewolucji, pod wpływem różnych czynników zewnętrznych. Jeśli ryby oddychają tylko wodą, proces ten odbywa się za pomocą ich skóry i skrzeli. U ryb powietrznych proces oddychania odbywa się za pomocą narządów nadgrzebieniowych, pęcherza pławnego, jelit oraz przez skórę. Głównymi narządami oddechowymi są oczywiście skrzela, a pozostałe są pomocnicze. Jednak narządy pomocnicze czy dodatkowe nie zawsze pełnią rolę drugorzędną, najczęściej są one najważniejsze.
Odmiany oddychania ryb
Ryby chrzęstne i kostne mają różne struktury pokryw skrzelowych. Tak więc te pierwsze mają przegrody w szczelinach skrzelowych, co zapewnia otwarcie skrzeli na zewnątrz osobnymi otworami. Te przegrody pokryte są włóknami skrzelowymi, które z kolei są wyłożone siecią naczyń krwionośnych. Ta struktura pokryw skrzelowych jest wyraźnie widoczna na przykładzie płaszczek i rekinów.
W tym samym czasie, u gatunków kostnych, te przegrody są redukowane jako niepotrzebne, ponieważ pokrywy skrzelowe są ruchome same. Łuki skrzelowe ryb działają jak podpora, na której znajdują się włókna skrzelowe.
Funkcje skrzeli. Łuki skrzelowe
Najważniejszą funkcją skrzeli jest oczywiście wymiana gazowa. Z ich pomocą tlen jest pochłaniany z wody i uwalniany jest do niej dwutlenek węgla (dwutlenek węgla). Ale niewiele osób wie, że skrzela pomagają również rybom w wymianie substancji z wody i soli. Tak więc po przetworzeniu mocznik i amoniak są uwalniane do środowiska, następuje wymiana soli między wodą a organizmem ryb, a dotyczy to przede wszystkim jonów sodu.
W procesie ewolucji i modyfikacji podgrup ryb zmienił się również aparat skrzelowy. Tak więc u ryb kostnych skrzela wyglądają jak przegrzebki, u chrząstki składają się z płytek, a cyklostomy mają skrzela w kształcie worków. W zależności od budowy aparatu oddechowego, struktura i funkcje łuku skrzelowego ryb również są różne.
Budynek
Skrzela znajdują się po bokach odpowiednich wnęk ryb kostnych i są chronione osłonami. Każda blaszka składa się z pięciu łuków. Cztery łuki skrzelowe są w pełni ukształtowane, a jeden jest szczątkowy. Z zewnątrz łuk skrzelowy jest bardziej wypukły, włókna skrzelowe rozciągają się na boki łuków, które są oparte na promieniach chrzęstnych. Łuki skrzelowe służą jako podpora do mocowania płatków, które są utrzymywane na nich przez podstawę z podstawą, a wolne krawędzie rozchodzą się pod ostrym kątem. Na samych płatkach skrzelowych znajdują się tak zwane płytki wtórne, które znajdują się w poprzek płatka (lub płatków, jak się je również nazywa). Na skrzelach jest ogromna liczba płatków, u różnych ryb może to być od 14 do 35 na jednąmilimetr, o wysokości nie większej niż 200 mikronów. Są tak małe, że ich szerokość nie sięga nawet 20 mikronów.
Główna funkcja łuków skrzelowych
Łuki skrzelowe kręgowców pełnią funkcję mechanizmu filtrującego za pomocą radeł skrzelowych, umieszczonych na łuku zwróconym w stronę jamy ustnej ryby. Umożliwia to zatrzymanie zawiesiny w słupie wody oraz różnych mikroorganizmów odżywczych w jamie ustnej.
W zależności od tego, co zjada ryba, zmieniały się również łuski skrzeli; oparte są na płytkach kostnych. Tak więc, jeśli ryba jest drapieżnikiem, to jej pręciki znajdują się rzadziej i są niższe, a u ryb, które żywią się wyłącznie planktonem żyjącym w słupie wody, skrzela są wysokie i gęstsze. W przypadku ryb wszystkożernych pręciki znajdują się pośrodku między drapieżnikami a żywiącymi się planktonem.
Układ krążenia płucnego
Skrzela ryb mają jasnoróżowy kolor ze względu na dużą ilość krwi wzbogaconej tlenem. Wynika to z intensywnego procesu krążenia krwi. Krew, która musi zostać wzbogacona w tlen (żylna) jest pobierana z całego ciała ryby i wchodzi do łuków skrzelowych przez aortę brzuszną. Aorta brzuszna rozgałęzia się na dwie tętnice oskrzelowe, a następnie łuk tętnicy skrzelowej, który z kolei dzieli się na dużą liczbę tętnic płatków, otaczających włókna skrzelowe znajdujące się wzdłuż wewnętrznej krawędzi promieni chrzęstnych. Ale to nie jest granica. Same tętnice płatkowe są podzielone na ogromną liczbę naczyń włosowatych, otaczających wewnętrznąi zewnętrzna część płatków. Średnica naczyń włosowatych jest tak mała, że jest równa wielkości samego erytrocytu, który przenosi tlen przez krew. W ten sposób łuki skrzelowe działają jako wsparcie dla grabi, które zapewniają wymianę gazową.
Po drugiej stronie płatków, wszystkie tętniczki brzeżne łączą się w jedno naczynie, które wpływa do żyły przenoszącej krew, która z kolei przechodzi do oskrzeli, a następnie do aorty grzbietowej.
Jeśli przyjrzymy się bardziej szczegółowo łukom skrzelowym ryb i przeprowadzimy badanie histologiczne, najlepiej zbadać przekrój podłużny. Widoczne będą więc nie tylko pręciki i płatki, ale także fałdy oddechowe, które stanowią barierę między środowiskiem wodnym a krwią.
Te fałdy są wyścielone tylko jedną warstwą nabłonka, a wewnątrz - naczynia włosowate podtrzymywane przez komórki pilarowe (podtrzymujące). Bariera naczyń włosowatych i komórek oddechowych jest bardzo podatna na działanie środowiska zewnętrznego. Jeśli w wodzie znajdują się zanieczyszczenia substancji toksycznych, ściany te pęcznieją, następuje oderwanie i zagęszczenie. Jest to obarczone poważnymi konsekwencjami, ponieważ proces wymiany gazowej we krwi jest utrudniony, co ostatecznie prowadzi do niedotlenienia.
Wymiana gazu w rybach
Tlen jest pozyskiwany przez ryby poprzez pasywną wymianę gazową. Głównym warunkiem wzbogacenia krwi w tlen jest stały przepływ wody w skrzelach, a do tego konieczne jest, aby łuk skrzelowy i cały aparat zachowały swoją strukturę, wtedy funkcja łuków skrzelowych u ryb nie będzie upośledzona. Powierzchnia dyfuzyjna musi również zachować swoją integralność dla:prawidłowe wzbogacenie hemoglobiny w tlen.
W przypadku pasywnej wymiany gazowej krew w naczyniach włosowatych ryb porusza się w kierunku przeciwnym do przepływu krwi w skrzelach. Ta cecha przyczynia się do prawie całkowitego wydobycia tlenu z wody i wzbogacenia nią krwi. U niektórych osób stopień wzbogacenia krwi w stosunku do składu tlenu w wodzie wynosi 80%. Przepływ wody przez skrzela następuje w wyniku pompowania jej przez jamę skrzelową, podczas gdy główną funkcję pełni ruch aparatu ustnego oraz osłon skrzelowych.
Co wpływa na tempo oddychania ryb?
Ze względu na charakterystyczne cechy możliwe jest obliczenie częstości oddechów ryb, która zależy od ruchu pokryw skrzelowych. Stężenie tlenu w wodzie oraz zawartość dwutlenku węgla we krwi wpływają na tempo oddychania ryb. Co więcej, te zwierzęta wodne są bardziej wrażliwe na niskie stężenie tlenu niż duża ilość dwutlenku węgla we krwi. Na szybkość oddychania wpływa również temperatura wody, pH i wiele innych czynników.
Ryby mają specyficzną zdolność do wydobywania ciał obcych z powierzchni łuków skrzelowych iz ich jam. Ta umiejętność nazywa się kaszlem. Osłony skrzeli są okresowo przykrywane, a za pomocą wstecznego ruchu wody wszystkie zawiesiny na skrzela są wypłukiwane przez prąd wody. Ta manifestacja u ryb jest najczęściej obserwowana, gdy woda jest zanieczyszczona zawiesiną lub substancjami toksycznymi.
Dodatkowe funkcje skrzelowe
Oprócz głównego, oddechowego, skrzela wykonująfunkcje osmoregulacyjne i wydalnicze. Ryby to w rzeczywistości organizmy amonioteliczne, jak wszystkie zwierzęta żyjące w wodzie. Oznacza to, że końcowym produktem rozkładu azotu zawartego w organizmie jest amoniak. To dzięki skrzeli jest wydalana z organizmu ryb w postaci jonów amonowych, jednocześnie oczyszczając organizm. Oprócz tlenu sole, związki o małej masie cząsteczkowej, a także duża liczba jonów nieorganicznych znajdujących się w słupie wody przedostają się do krwi przez skrzela w wyniku biernej dyfuzji. Oprócz skrzeli wchłanianie tych substancji odbywa się za pomocą specjalnych struktur.
Ta liczba obejmuje określone ogniwa chlorkowe, które pełnią funkcję osmoregulacyjną. Są w stanie przenosić jony chlorku i sodu, jednocześnie poruszając się w kierunku przeciwnym do dużego gradientu dyfuzji.
Przemieszczanie się jonów chlorkowych zależy od siedliska ryb. Tak więc u osobników słodkowodnych jony jednowartościowe są przenoszone przez komórki chlorkowe z wody do krwi, zastępując te, które zostały utracone w wyniku funkcjonowania układu wydalniczego ryb. Jednak w przypadku ryb morskich proces ten przebiega w odwrotnym kierunku: wydalanie następuje z krwi do środowiska.
Jeśli stężenie szkodliwych pierwiastków chemicznych w wodzie jest zauważalnie podwyższone, może to spowodować osłabienie pomocniczej funkcji osmoregulacyjnej skrzeli. Dzięki temu do krwi dostaje się nie tyle potrzebnych substancji, ile w znacznie wyższym stężeniu, co może niekorzystnie wpływać na stan zwierząt. Ta specyfika nie jestjest zawsze ujemna. Znając tę cechę skrzeli, możesz walczyć z wieloma chorobami ryb, wprowadzając leki i szczepionki bezpośrednio do wody.
Oddychanie skóry różnych ryb
Absolutnie wszystkie ryby mają zdolność oddychania skórą. Tylko w jakim stopniu jest rozwinięta – zależy od wielu czynników: to wiek, warunki środowiskowe i wiele innych. Jeśli więc ryba żyje w czystej wodzie bieżącej, to odsetek oddychania skóry jest znikomy i wynosi zaledwie 2-10%, podczas gdy funkcja oddechowa zarodka odbywa się wyłącznie przez skórę, a także układ naczyniowy worek żółciowy.
Oddychanie jelitowe
W zależności od siedliska zmienia się sposób oddychania ryb. Tak więc tropikalny sum i bocja aktywnie oddychają przez jelita. Po połknięciu dostaje się tam powietrze i już za pomocą gęstej sieci naczyń krwionośnych wnika do krwi. Metoda ta zaczęła się rozwijać u ryb ze względu na specyficzne warunki środowiskowe. Woda w ich zbiornikach, ze względu na wysokie temperatury, ma niskie stężenie tlenu, co potęguje zmętnienie i brak przepływu. W wyniku przemian ewolucyjnych ryby w takich akwenach nauczyły się przeżyć przy użyciu tlenu z powietrza.
Dodatkowa funkcja pęcherza pływackiego
Pęcherz pływacki jest przeznaczony do regulacji hydrostatycznej. To jest jego główna funkcja. Jednak u niektórych gatunków ryb pęcherz pławny jest przystosowany do oddychania. Służy jako zbiornik powietrza.
Typy budynkówpęcherz pływacki
W zależności od budowy anatomicznej pęcherza pławnego, wszystkie rodzaje ryb dzielą się na:
- otwarta bańka;
- zamknięte bąbelki.
Pierwsza grupa jest najliczniejsza i najważniejsza, natomiast grupa ryb z zamkniętym pęcherzem jest bardzo nieliczna. Są wśród nich okonie, barweny, dorsze, cierniki itp. U ryb z otwartym pęcherzem, jak sama nazwa wskazuje, pęcherz pławny jest otwarty, aby komunikować się z głównym strumieniem jelitowym, podczas gdy u ryb z zamkniętym pęcherzem tak nie jest.
Cyprinidy mają również specyficzną strukturę pęcherza pławnego. Dzieli się na komorę tylną i przednią, które są połączone wąskim i krótkim kanałem. Ściany komory przedniej pęcherza składają się z dwóch skorup, zewnętrznej i wewnętrznej, natomiast komora tylna nie posiada zewnętrznej.
Pęcherz pławny jest wyłożony jednym rzędem nabłonka płaskiego, po którym znajduje się rząd luźnej tkanki łącznej, mięśniowej i naczyniowej. Pęcherz pławny ma charakterystyczny tylko dla niego perłowy połysk, który zapewnia specjalna gęsta tkanka łączna o włóknistej strukturze. Aby zapewnić wytrzymałość bańki z zewnątrz, obie komory są pokryte elastyczną membraną surowiczą.
Narządy Labiryntu
Niewielka liczba ryb tropikalnych rozwinęła tak specyficzne organy, jak labirynt i supragill. Gatunek ten obejmuje makropody, gurami, koguciki i wężogłowe. Formacje można zaobserwować w formiezmiany w gardle, który przechodzi w narząd nadgrzebieniowy lub wystaje jama skrzelowa (tzw. narząd błędnikowy). Ich głównym celem jest możliwość pozyskiwania tlenu z powietrza.
