بررسی چگونگی تنفس ماهی در آب

اگر ماهی را از آب بگیرید , خیلی زود به علت كمبود اكسیژن می میرد هیچ از خود پرسیده اید كه چرا این وضعیت بوقوع می پیوندد

اگر ماهی را از آب بگیرید ، خیلی زود به علت كمبود اكسیژن می میرد هیچ از خود پرسیده اید كه چرا این وضعیت بوقوع می پیوندد ؟ در حالیكه مقدار اكسیژن موجود در حجم معینی از آب تنها یك سیزدهم مقدار اكسیژن موجود درهمان حجم ار هوا است پس چرا وقتی در محیط جدید مقدار اكسیژن سیزده برابر می شود ، ماهی به علت كمبود اكسیژن می میرد بدون شك این رویداد پی آمد عدم توانایی ماهی در وفق یابی با محیط تازه است

لذا بایستی به بررسی مكانیزمی در بدن ماهی بپردازیم كه قادر نیست از اكسیژن غنی هوا استفاده نماید اما می تواند مسئله بزرگ استخراج اكسیژن را كه به مقدار ناچیز در آب وجود دارد برای خود حل نموده و اكسیژن مورد نیاز خود را به این روش تأمین نماید.

یك ماهی صد گرمی رودخانه ای در حال استراحت حدود ۵ سانتی متر مكعب اكسیژن در ساعت احتیاج دارد ، و وقتی فعالیت عادی خود را شروع نماید سه تا چهار برابر این مقدار اكسیژن نیاز دارد . اگر راندمان مكانیزم تنفسی آن در انتقال اكسیژن صد در صد باشد این ماهی بایستی در هر دقیقه ۱۵ تا ۳۰ سانتی متر مكعب آب را از سطح تنفسیش عبور دهد تا اكسیژن مورد نیاز خود را تأمین نماید.

جابجا كردن چنین مقدار اكسیژنی در هوا مشكل نیست ، اما در آب كار و فعالیت زیادی را می طلبد زیرا چگالی آب تقریبا هزار برابر هوا ، و غلظت و چسبندگیش هم حدود صد برابر است .

در انسان فقط یك الی دو درصد از اكسیژن دریافتی در ماهیچه ها برای كار شش ها مصرف می شود اما در ماهیان این مقدار بسیار بیشتر می باشد از طرفی سرعت انتشار اكسیژن در آب ۳۰۰ هزار برابر آهسته تر از هوا می باشد .

پس چگونه یك ماهی بر این مسائل غامض فائق می آید ؟ مسائلی كه بسیار عظیم تر از مسائل تنفسی مهره داران زمینی می باشد . و چرا ماهی در شرایطی بسیار آسان تر برای تنفس در روی زمین می میرد؟

قسمتی از جواب به این سوالات در ساختار مكانیزم تنفسی ماهی و طبیعت جریان روی آنها نهفته است آبشش های ماهی از یك سری از صفحات بدقت تقسیم شده تشكیل شده اند كه در نتیجه سطح زیادی را برای تماس با آب ایجاد می نمایند و آب در یك جهت از روی آنها عبور می نماید كه این با جریان كشندی در شش پستانداران تفاوت دارد . زمانی كه ماهی از آب بیرون آورده می شود و در معرض هوا قرار می گیرد از دست رفتن پشتیبانی آب همراه با كشش سطحی سبب كوچك شدن شدید سطح آبشش ها می گردد كه نتیجه این عمل در اكثر موارد كاهش شدید دریافت اكسیژن و مرگ خواهد بود .

كل سطح تنفسی در تماس با جریان آب بین ماهیان مختلف متفاوت است و این منطبق با حجم فعالیت هر گونه ای از ماهیان می باشد . برای مثال در ماهیان بسیار فعال مانند ماهی خال مخالی این سطح بیش از ۱۰۰۰ میلی متر مربع برای هر گرم وزن بدن ماهی است كه از ده برابر سطح خارجی بدن ماهی بزرگتر است .

برای اندازه گیری راندمان مكانیزم استخراج اكسیژن از آب ، توانایی ماهی را در استخراج ۸۰ درصد اكسیژن محلول در آبی كه از سطوح برانش ماهی عبور می نماید مورد نظر قرار می دهند درصورتیكه بیشترین راندمان برای یك انسان كه بتواند با ورزش و تنفس شكمی یعنی تنفس از ته ششها كه این عمل در ورزش هایی مثل تای چی چوان و یوگا آموزش داده می شود فقط استفاده از ۲۵ درصد اكسیژن موجود در هوا امكان پذیر است .

چنین راندمان بالایی در ماهیان بوسیله ویژگی ضد جریان تأمین می شود . كه رابطه ای است بین جریان خون در بدن ماهی و جریان آب و مكانیزم قدرتمند پمپاژی كه بطور مستمر آب را از سطوح آبشش در تمام مدت چرخه تنفسی عبور می دهد.

● جریان ضد جریان بین جریان خون و جریان آب:

اصول جریان ضد جریان در بسیار از موارد مختلف در بدن جانوران اتفاق می افتذ كه بدین وسیله مبادله مؤثر مواد محلول یا گرما بین دو مایع در جریان بوقوع می پیوندد این چنین سیستمی از گذشته های دور بوسیله مهندسین در مكانیزم مبادله گرما كاربرد داشته است كسی كه برای اولین با اهمیت این پدیده را در فیزیولوژی حیوانات كشف كرد« ون دام » بود كه در سال ۱۹۳۸ چگونگی عمل این پدیده را در آبشش ماهیان شرح داد .

این پدیده بدین گونه است كه وقتی خون در جریان خروجی در آبشش ماهیان كه كاملا از اكسیژن تهی شده است با جریان آب پر از اكسیژن برخورد می نماید بر اثر كشش زیادی كه در اكسیژن آب وجود دارد ( بسیار بیشتر از خون همجوارش می باشد ) اكسیژن از آب به خون انتقال می یابد .

این راندمان بالا به همین ضد جریان بستگی دارد زیرا اگر ما بصورت تجربی جریان آب عبور كننده از آبشش ماهیان را برعكس نماییم استخراج اكسیژن از۵۱ درصد به ۹ درصد كاهش می یابد.

برای راندمان حداكثر ، لازم است دو محلول آب و خون با همدیگر تماس نزدیكی را حاصل نمایند و سرعت جریان هر یك نسبت به دیگری تنظیم شود .

فاصله ای كه در آن اكسیژن آب به گلبول های خون ماهی انتقال می یابد بسیار كوچك است زیرا گلبول های خون ماهی تقریبا به نازكی پهنای صفحات برانش ماهیان كه در آنها گردش خون و آب صورت می گیرد می باشند .

خارج از این صفحات آب از هر دو طرف عبور می نماید و همچنین رابطه ای بین ضربان قلب ماهی و فركانس تنفسی ماهی وجود دارد كه بصورت یك مكانیزم واكنش دار حجم خون عبور كننده از برانش ها را تنظیم می نماید ضربان قلب معمولا از فركانس تنفسی آهسته تر می باشد و در بعضی موارد قلب با فازهای ویژه ای از سیكل تنفسی همزمان می شوند.

اما این همواره در كلیه گونه ها روی نمی دهد برای مثال در ماهی قزل آلا فركانس تنفسی با ضربان قلب تقریبا مساوی است و به تدریج این دو فركانس خارج از این نظم می گردند هرچند كه قلب تمایل دارد كه وقتی دهان ماهی بسته است ضربه زند . و در سایر موارد اغلب ضربان قلب از فركانس تنفسی آهسته تر می باشد .

این چنین مكانیزمی این اطمینان را ایجاد می نماید كه همواره مقدار كافی آب برای تأمین اكسیژن خون ماهی در دسترس باشد و این بسیار مهم است زیرا حجم معینی از خون ماهی می تواند حدود ۱۰ تا ۱۵ برابر مقدار اكسیژنی را كه همان حجم آب حمل می نماید دریافت كند.

● جریان مستمر از داخل آبشش ها:

هنگامی كه یك ماهی نفس می كشد دهانش را باز می كند و آب را وارد دهانش می نماید و بعد از عبور آب از میان آبشش ها از حفره های آبششی به داخل شكافهایی كه وقتی سرپوش آبشش انبساط حاصل كرده و از بدن ماهی فاصله می گیرند ظاهرمی گردند وارد می شوند.

این جریان منقطع كه بداخل و خارج سیستم تنفسی ماهی برقرار است این ایده غلط را می دهد كه آب در روی آبشش ها در جریان است شواهد توصیفی حقیقی تر از كار دستگاه تنفسی با ثبت تغییرات فشار در دو طرف آبشش با نشان دهنده های حساس كندانسور مانومتر حاصل گردیده است تجربیاتی كه با سه نوع ماهی آب شیرین انجام گردیده نشان داده اند كه بجز یك دوره بسیار كوتاه، همواره فشار داخل حفره دهان از فشار حفره های برانش بیشتر است و لذا این نتیجه حاصل می شود كه آب بدون انقطاع از روی برانش ها عبور می كند و به همین سبب استخراج اكسیژن از آب افزایش می یابد .

این مكانیزم بوسیله دو پمپ كه كمی از فازكارشان با هم متفاوت است ایجاد می گردد در ماهی فعالیت پمپاژ به علت تغییرات درحجم حفره ها كه بوسیله عمل عضلا ت تولیدمی شود انجام می گردد . البته مكانیزمی كه در برانش ها قرار دارند بسیار پیچیده تر از این شكل ساده است .

در طی فاز دم حفره دهان انبساط حاصل نموده و آب وارد دهان می شود و همزمان حفره های برانش انبساط حاصل می نمایند اما آب نمی تواند وارد دریچه های خارجی آن شود . زیرا پوسته دور لبه خارجی به صورت بك والو عمل می كند.

در طول انبساط حفره برانش ، فشار هیدروستاتیك از فشار داخل حفره دهان كمتر می شود و سبب می گردد كه آب در طول برانش ها رانده شود در این حالت حفره برانش بصورت پمپ مكش عمل می نماید در خلال فاز كم شدن حجم حفره دهان فشار داخل از فشار بیرونی همزمان كه دهان شروع به بسته شدن می نماید بیشتر می شود و عملا بسته شدن مجرا انجام می گردد .

گردآوری و تدوین :

خدر دردی ئی – کارشناس ترویج گلستان

منابع :

- ماهی شناسی(۱) : تالیف دکتر مسعود ستاری

- ماهیان آب شیرین : تألیف -دکتر غلامحسین وثوقی ومهندس بهزاد مستجیر

- مقاله اشکبوس دانه کار ازماهنامه آبزیان شماره ۳و۴

---