يمكن أن تعيش
طفيليات خارجية Ectoparasites
ضئيلة داخل خياشيم الأسماك
لا تشبه السمكة الذهبية Goldfish الغوريلا كثيراً، لكن الطريقة التي يتنفس بها هذان المخلوقان تشترك في شيء ما. كلاهما يحتاج إلى الغاز الذي نسميه الأكسجين Oxygen للبقاء على قيد الحياة. ويساعد الأكسجين على إطلاق الطاقة التي تمد أجسامنا بالطاقة من المركب الكيميائي سكر الغلوكوز ،Glucose في عملية تسمى التنفس. يطلق التنفس غازاً آخر، وهو ثاني أكسيد الكربون، الذي يخرج في زفير الغوريلا والبشر والأسماك. يمكن للغوريلا أن تمتص الأكسجين من الهواء عبر أفواهها إلى رئتيها للتنفس بسهولة. أما في حالة السمكة الذهبية، فالوضع أصعب.
للتنفس، يتوجب على الأسماك سحب جزيئات الأكسجين الذائبة في الماء باستخدام خياشيمها. ومع ذلك، فإن كمية الأكسجين في الهواء
أعلى بكثير من كمية الأكسجين في الماء. يعني هذا أن الأسماك تواجه صعوبة في التنفس أكثر من الغوريلا والإنسان. تأخذ الأسماك الماء بأفواهها تماماً كما نأخذ الهواء بفتح شفاهها وإغلاقها، ثم ترشّح هذه المياه عبر الخياشيم ،Gills وهي أعضاء بها الكثير من الخيوط الريشية المصنوعة من جزيئات البروتين.
تبدو الخيوط Filaments كشعيرات صغيرة على فرشاة، وبها آلاف الأوعية الدموية الدقيقة لمساعدة الأكسجين على الوصول إلى مجرى الدم- تحتوي على أوعية دموية أكثر من رئتي الإنسان. يعطي العدد الأكبر من الأوعية الدموية في الأسماك سطحاً أكبر بكثير لمرور الأكسجين عبره. ويساعدها ذلك على سحب الأكسجين المذاب من الماء من حولها وإطلاق ثاني أكسيد الكربون مرة أخرى فيه.
”تستخرج الأسماك أكثر من أربعة أخماس الأكسجين المتاح في الماء“
والاختلاف في التصميم بين الرئتين والخياشيم هو السبب الرئيسي لعدم تمكن الإنسان- والغوريلا- من التنفس تحت الماء. فالخياشيم أفضل من الرئتين بكثير في سحب الأكسجين من الماء. يستخرج السمك أكثر من أربعة أخماس الأكسجين المتاح في الماء. وتستخدم الأسماك أيضاً طاقة أقل للعيش من الثدييات من مثل الإنسان والغوريلا، لذا فهي تحتاج إلى كمية أقل من الأكسجين. لكنها تحتاج إلى بعض الأكسجين على الأقل. يعني هذا أن الماء الذي يحتوي على مستويات منخفضة من الأكسجين مميت للأسماك، مثل انخفاض نسبة الأكسجين في الهواء بالنسبة إلينا. فمناطق انعدام الأكسجين ونقص الأكسجين، والتي تسمى أحياناً المناطق الميتة ،Dead zones هي مناطق من المحيط يكون فيها الأكسجين من الندرة بحيث لا تستطيع الأسماك البقاء على قيد الحياة.
إذا كان التنفس تحت الماء عملاً شاقاً، فلماذا لا تتنفس الأسماك الهواء كما نفعل؟ تحتاج الخياشيم إلى الماء للحفاظ على بنيتها ومنع أنسجتها الرقيقة من الانهيار. ويمكن للأسماك أن تغرق في الهواء الجوي تماماً مثلما يغرق البشر تحت الماء. وإذا تعرضت خياشيمها للهواء الطلق لفترة طويلة جداً، فمن الممكن أن تنهار، مما يتسبب في اختناق الأسماك. إنها متكيفة بشكل خاص على الحياة تحت الماء، تماماً مثل تأقلمنا على الحياة على الأرض.
الأسماك التي يمكن أن تتنفس الهواء
سميت أسماك المتاهة Labyrinth fish على اسم أعضائها الشبيهة الرئة، والمعروفة بالمتاهة، والتي تحتوي على العديد من المقصورات التي تشبه المتاهة والمعروفة بالصفائح .Lamellae وتساعد أعضاء المتاهة هذه بعض أنواع الأسماك، بما في ذلك أسماك البيتا Bettas والجورامية Gouramis وأسماك الجنة ،Paradise Fish على تنفس الهواء تماماً كما يفعل البشر. لديها أيضاً خياشيم تمكنها من تنفس الأكسجين الذائب في الماء.
لملايين السنين، عاشت هذه الأسماك وأسلافها في مياه ذات محتوى منخفض جداً من الأكسجين. لقد فضّل التطور أي سمكة تولد بخصائص تساعدها على تحقيق أقصى استفادة من الأكسجين حيثما تجده.
إذا كانت أسماك المتاهة المائية تعيش في حالة نفاد الأكسجين، فيمكنها الاندفاع إلى السطح واستخدام أعضاء المتاهة للحصول على جرعة من الهواء. يمكنها حتى البقاء على قيد الحياة لساعات خارج الماء. العديد من أسماك المتاهة تبني أيضاً أعشاشاً فقاعية. يمكن للذكور نفخ الفقاعات لإنشاء أعشاش متقنة مملوءة بالهواء على سطح الماء.
استكشاف الخياشيم
خياشيم الأسماك هي أعضاء معقدة، وهي ملائمة بشكل خاص لتبادل الغازات بكفاءة
(أ) الأقواس الخيشومية GILL ARCHES
هذه البنى العظمية تدعم الخياشيم، وتبقيها في وضع مستقيم.
(ب) الخيوط الخيشومية GILL FILAMENTS
لكل خيط خيشومي شبكته الخاصة من الشعيرات الدموية.
(جـ) الشبكة الشعيرية CAPILLARY NETWORK
تشكل آلاف الأوعية الدموية كل شبكة شعيرية في الخيوط الخيشومية.
1 التجويف الشدقي BUCCAL CAVITY
يدخل الماء عبر فم السمكة، المعروف أيضاً بالتجويف الشدقي.
2 تدفق المياه WATER FLOW
يتدفق الماء فوق الخياشيم في الاتجاه المعاكس للدم حتى يمر الأكسجين بين السوائل بسهولة أكبر.
3 دم غير مؤكسج DEOXYGENATED BLOOD
يدخل الدم الخالي من الأكسجين من الجسم إلى الخيوط الخيشومية لالتقاط الأكسجين.
4 دم مؤكسج OXYGENATED BLOOD
بمجرد أن يكتسب الدم الأكسجين، فإنه ينقله إلى سائر الجسم.
5 الغطاء الخيشومي OPERCULUM
يخرك الماء من الخياشيم عبر الغطاء الخيشومي.
مخلوقات ذات دم أزرق
إذا قطعت معظم الحيوانات، سيخرج منها دم أحمر. على النقيض من ذلك، فإن العديد من الكائنات الموجودة تحت الماء، مثل السلطعونات والكركند والأخطبوط والحبار، تنزف بلون أزرق. دمنا أحمر بسبب مادة كيميائية في كرياتنا الدموية تسمى الهيموغلوبين .Haemoglobin ويحتوي الهيموغلوبين على ذرة من الحديد تلتصق بجزيئات الأكسجين. وبعد ذلك تحمل الكريات الدموية المحتوية على الهيموغلوبين الأكسجين حول أجسامنا، فتعمل كشاحنة توصيل حمراء زاهية داخل أوعيتنا الدموية. وتحتوي الكائنات ذوات الدم الأزرق على مادة كيميائية تسمى الهيموسيانين Hemocyanin بدلاً من الهيموغلوبين. وهي تعمل بطريقة مشابهة جداً، لكنها تستخدم النحاس بدلاً من الحديد. تحوّل ذرات النحاس دمائها إلى اللون الأزرق.
