Kaip veikia žuvų žiaunos

2023 Autorius: Sherilyn Boyd | [email protected]. Paskutinį kartą keistas: 2023-11-26 16:17

Šie fantastiški mažai organai leidžia žuvims absorbuoti deguonį iš vandens ir naudoti jį energijai. Funkciniu požiūriu žiaunės nėra tokios, kaip žmonėms ir kitiems žinduoliams plaučiuose. Pagrindinis skirtumas yra tai, kaip jie gali absorbuoti daug mažesnes turimo deguonies koncentracijas, tuo pačiu leisdami žuvims išlaikyti tinkamą natrio chlorido (druskos) kiekį kraujyje.

Gills dirba tuo pačiu principu kaip plaučiai. Plaučiuose yra mažų maišelių, vadinamų alveoliais, kurie yra maždaug 70% kapiliarų. Šie kapiliarai nešiojami deguonies kraujyje iš organizmo. Kadangi deguonies ir anglies dioksidas patenka per alveolių membraną, kapiliarai sugeria naujai deguoniuojamą kraują atgal į kūną. Panašiai ir žiaunoms yra mažos eilutės ir stulpeliai, suskirstyti į specializuotus ląsteles, vadinamus epiteliu. Deoksigenuotas kraujas žuvyje tiesiogiai iš širdies patenka į epitelią per arterijas, o dar net ir mažesnius arterioles. Kadangi jūros vanduo yra priverstas per epitelio membranas, ištirpusį deguonį jūros vandenyje ima mažos kraujagyslės ir venos, o anglies dioksidas keičiamasi.

Gilliai patys turi automobilio radiatoriaus panašią išvaizdą. Dauguma žuvų turi 4 žiaunus iš abiejų pusių, susidedančios iš pagrindinės juostinės struktūros, kurioje yra daugybė medžio šakų, ir tos šakos, kurias sudaro dar mažesni filialai. Šis ląstelių išdėstymas leidžia labai didelį paviršiaus plotą, kai žiaunos yra panardintos į vandenį.

Žiurkėms patys reikia labai didelio paviršiaus ploto, kad žuvys gautų reikiamą deguonies poreikį. Oro kiekis yra apie 21% deguonies arba apie 210 000 dalių milijonui. Kita vertus, vanduo turi tik apie 4-8 dalių milijonui ištirpusio deguonies, kurį žievės gali išgauti. Dėl šios priežasties, jei žuvys neturėtų didelio žiaunų paviršiaus, kad absorbuotų kiek įmanoma daugiau deguonies, tai galėtų greitai kvėpuoti. Šaltai kraujo gyvūnams taip pat būdingas mažesnis metabolizmas nei jų šilta kraujo kūnai. Tai padeda jiems valdyti nedidelio deguonies kiekio aplinką. Jei tokio pat dydžio žuvys būtų šilta kraujo, mažo plaukiojančiojo metabolizmas padidėtų iki tokio lygio, kad turimas deguonis nebūtų pakankamas ir mažai Nemo žuvo.

Nors didelis žiaunos paviršiaus plotas leidžia pakankamai keisti anglies dioksidą ir deguonį, tuo pačiu metu tas pats didelis kraujo tūris patenka į hipertoninę (ty druskingesnę už tave) jūros vandenį, todėl susidaro situacija, kai žuvys turi turėti Atsargumo mechanizmas, skirtas pašalinti natrio perteklių, kuris atsitiktinai sugertas. Priešingai, gėlavandenės žuvys turi turėti priešingą mechanizmą, leidžiantį išsiskirti perteklinį vandenį, kad natrio koncentracija būtų pakankamai aukšta. Niekada nesijaudink apie tuos anadrominius čigonus, kurie žiūri į priekį ir atgal, galinčius klestėti ir šviežioje, ir druskingoje aplinkoje. Mes tiesiog paskambinsime jiems parodyti ir palikti tai.

Norėdami išspręsti šią natrio problemą, žiaunoje gyvena gražiai mažos ląstelės, vadinamos chlorido ląstelėmis. Šios ląstelės leidžia pašalinti bet kokį nepageidaujamą natrį. Gėlavandenės žuvys dažniausiai turi mažiau tokių ląstelių nei jų jūrinės kolegės. Tai, kartu su gebėjimu labai atskiesti šlapimą, leidžia gėlo vandens žuvims išlaikyti savo natrio lygį atitinkamai aukštą.

Premijos faktai:

• Atsižvelgiant į tai, kad žiaunų dydis padeda įsisavinti deguonį, kaip galėtumėte tikėtis, tuo aktyvesne yra žuvis, tuo didesnės žandai, palyginti su jų kūno dydžiu.
• Kadangi jūrų aplinka yra hiperosmosinė, natūrali žuvis linkusi prarasti vandenį per osmosą. Dėl to. jie linkę kompensuoti, paimdami vandenį per žarną, taip sustiprindami natrio įsisavinimo problemą.
• Atstumas tarp kraujo ir vandens žuvų epitelio ląstelėse yra maždaug 1 mikrometras arba apie 1 milijoną metrą.
• Maždaug 32 000 rūšių žuvys pasižymi didesniu rūšių įvairove ir bet kuria kita grupe stuburinių.
• Apskaičiuota, kad yra maždaug 15 000 nenustatytų žuvų rūšių
• Iškastiniai duomenys rodo, kad žuvys buvo žemėje maždaug 400 milijonų metų.
• Žuvys, turinčios gebėjimą gyventi tiek druskingame vandenyje, tiek gėlynuose vandenyse, vadinamos anadrominėmis žuvimis.
• Dauguma kalių žuvų palaiko natrio kiekį savo kūno skysčiuose maždaug 40%, lyginant su jūros vandeniu.
• Anadrominės žuvys turi turėti fiziologinius procesus, kad susidarytų kintantis druskų kiekis aplinkoje. Vienas iš mechanizmų yra tai, kad gėlynuose vandenyse jie gali atsikratyti labai praskiesto šlapimo, todėl pašalina daugiau gėlo vandens ir natrio koncentraciją palaiko normaliai.Nors druskos vandenyje jie naudojasi specializuota druskos išskyrimo ląstelių žievėmis ir burnos gleivine. Jie taip pat turi inkstų, kurie gali išskirti labai koncentruotą šlapimą.
• Rykliai ir Hagfish turi daug didesnį druskos kiekį nei kaulų žuvys ir natūraliai yra pusiausvyros su vandenyno vandeniu, todėl neturinčios kaulinių žuvų problemų su druskos reguliavimu.