بررسی چگونگی تنفس ماهي در آبReviewed by VioLeT.CE on Oct 30Rating:

در صورتي که ماهي را از آب بگيريد ، خيلي زود به علت كمبود اكسيژن مي ميرد هيچ از خود پرسيده ايد كه چرا آن اوضاع بوقوع مي پيوندد ؟
در حاليكه مقدار اكسيژن موجود در حجم معيني از آب تنها يك سيزدهم مقدار اكسيژن موجود درهمان حجم ار هوا است پس چرا هنگام و زماني که در محيط جديد مقدار اكسيژن سيزده برابر مي مي شود ، ماهي به علت كمبود اكسيژن مي ميرد بدون شك آن رويداد پي آمد عدم توانايي ماهي در وفق يابي با محيط جديد و تو و تازه است  لذا بايستي به بررسي کردن مكانيزمي در بدن ماهي بپردازيم كه قادر نيست از اكسيژن غني هوا بهره بري و استفاده نمايد ولي بايد توجه داشت مي تواند پيشامد جديد پهناور و بزرگ استخراج اكسيژن را كه به مقدار ناچيز در آب وجود دارد جهت خود حل نموده و همچنين اكسيژن مورد مستلزم و نياز خود را به آن روش تأمين نمايد.

يك ماهي صد گرمي رودخانه اي در حال استراحت حدود ۵ سانتي متر مكعب اكسيژن در ساعت احتياج دارد ، و همچنين هنگام و زماني که فعاليت عادي خود را شروع نمايد سه تا چهار برابر آن مقدار اكسيژن مستلزم و نياز دارد . در صورتي که راندمان مكانيزم تنفسي آن هم در انتقال اكسيژن صد در صد باشد آن ماهي بايستي در هر دقيقه ۱۵ تا ۳۰ سانتي متر مكعب آب را از سطح تنفسيش عبور دهد تا اكسيژن مورد نیاز خود را تأمين نمايد.

جابجا كردن چنين مقدار اكسيژني در هوا مشكل نيست ، ولي بايد توجه داشت در آب كار و همچنين فعاليت بسياري را مي طلبد زيرا چگالي آب تقريبا هزار برابر هوا ، و همچنين غلظت و همچنين چسبندگيش هم حدود صد برابر است .

در انسان تنها و فقط يك الي دو قسمت و بخش از اكسيژن دريافتي در ماهيچه ها جهت كار شش ها مصرف مي مي شود ولي بايد توجه داشت در ماهيان آن مقدار خيلي زياد اکثرا و بيشتر مي باشد از طرفي سرعت نشر اكسيژن در آب ۳۰۰ هزار برابر آهسته تر از هوا مي باشد .

پس چگونه يك ماهي بر آن مسائل غامض فائق مي آيد ؟ مسائلي كه خيلي زياد عظيم تر از مسائل تنفسي مهره داران زميني مي باشد . و همچنين چرا ماهي در شرايطي خيلي زياد آسان تر جهت تنفس در روي زمين مي ميرد؟

قسمتي از جواب به آن سوالات در ساختار مكانيزم تنفسي ماهي و همچنين طبيعت جريان روي آنها نهفته است آبشش هاي ماهي از يك سري از صفحات بدقت تقسيم شده تشكيل شده اند كه در پس نتيجه آن مي شود که سطح بسياري را جهت تماس با آب ساخته يا ايجاد مي نمايند و همچنين آب در يك جهت از روي آنها عبور مي نمايد كه آن با جريان كشندي در شش پستانداران تفاوت دارد . زماني كه ماهي از آب بيرون آورده مي مي شود و همچنين در معرض هوا قرار مي گيرد از دست رفتن پشتيباني آب همراه با كشش سطحي سبب كوچك شدن شديد سطح آبشش ها مي گردد كه پس نتيجه آن مي شود که آن عمل در اكثر موارد كاهش شديد گرفتن اكسيژن و همچنين مردن و مرگ خواهد بود .

كل سطح تنفسي در تماس با جريان آب بين ماهيان متنوع و گوناگون و مختلف متغاير و متفاوت است و همچنين آن منطبق با حجم فعاليت هر گونه اي از ماهيان مي باشد . جهت مثال در ماهيان خيلي زياد فعال مانند ماهي خال مخالي آن سطح بيش از ۱۰۰۰ ميلي متر مربع جهت هر گرم وزن بدن ماهي است كه از ده برابر سطح خارجي بدن ماهي بزرگتر است .

جهت مقدار و اندازه گيري راندمان مكانيزم استخراج اكسيژن از آب ، توانايي ماهي را در استخراج ۸۰ قسمت و بخش اكسيژن محلول در آبي كه از سطوح برانش ماهي عبور مي نمايد مورد نظر قرار مي دهند درصورتيكه بيشترين راندمان جهت يك انسان كه بتواند با ورزش و همچنين تنفس شكمي يعني تنفس از ته ششها كه آن عمل در ورزش هايي مثل تاي چي چوان و همچنين يوگا آموزش داده مي مي شود تنها و فقط بهره بري و استفاده از ۲۵ قسمت و بخش اكسيژن موجود در هوا امكان پذير است .

چنين راندمان بالايي در ماهيان بوسيله ويژگي ضد جريان تأمين می مي شود . كه ارتباط و رابطه ای است بين جريان خون در بدن ماهي و همچنين جريان آب و همچنين مكانيزم قدرتمند پمپاژي كه بطور مستمر آب را از سطوح آبشش در تمام مدت چرخه تنفسي عبور مي دهد.

جريان ضد جريان بين جريان خون و همچنين جريان آب:

اصول جريان ضد جريان در خيلي زياد از موارد متنوع و گوناگون و مختلف در بدن جانوران اتفاق مي افتذ كه بدين وسيله مبادله مؤثر مواد محلول يا گرما بين دو مايع در جريان بوقوع مي پيوندد آن چنين سيستمي از قبل هاي دور بوسيله مهندسين در مكانيزم مبادله گرما كاربرد داشته است كسي كه جهت اولين با اهميت آن پديده را در فيزیولوژی حيوانات كشف كرد« ون دام » بود كه در سال شمسي ۱۹۳۸ چگونگي عمل آن پديده را در آبشش ماهيان شرح داد .

آن پديده بدين گونه است كه هنگام و زماني که خون در جريان خروجي در آبشش ماهيان كه كاملا از اكسيژن تهي شده است با جريان آب پر از اكسيژن برخورد مي نمايد بر اثر كشش بسياري كه در اكسيژن آب وجود دارد ( خيلي زياد اکثرا و بيشتر از خون همجوارش مي باشد ) اكسيژن از آب به خون انتقال مي يابد .

آن راندمان بالا به همين ضد جريان بستگي دارد زيرا در صورتي که ما بصورت تجربي جريان آب عبور كننده از آبشش ماهيان را برعكس نماييم استخراج اكسيژن از۵۱ قسمت و بخش به ۹ قسمت و بخش كاهش مي يابد.

جهت راندمان حداكثر ، مورد بهره بري و استفاده و نياز ضروري است دو محلول آب و همچنين خون با همديگر تماس نزديكي را حاصل نمايند و همچنين سرعت جريان هر يك نسبت به غيره اي تنظيم مي شود . فاصله اي كه در آن هم اكسيژن آب به گلبول هاي خون ماهي انتقال مي يابد خيلي زياد كوچك است زيرا گلبول هاي خون ماهي تقريبا به نازكي پهناي صفحات برانش ماهيان كه در آنها گردش خون و همچنين آب صورت مي گيرد مي باشند .

خارج از آن صفحات آب از هر دو طرف عبور مي نمايد و همچنين همچنين ارتباط و رابطه اي بين ضربان قلب ماهي و همچنين فركانس تنفسي ماهي وجود دارد كه بصورت يك مكانيزم واكنش دار حجم خون عبور كننده از برانش ها را تنظيم مي نمايد ضربان قلب معمولا از فركانس تنفسي آهسته تر مي باشد و همچنين در بعضي موارد قلب با فازهاي ويژه اي از سيكل تنفسي همزمان مي شوند.

ولي بايد توجه داشت آن همواره در كليه گونه ها روي نمي دهد جهت مثال در ماهي قزل آلا فركانس تنفسي با ضربان قلب تقريبا مساوي است و همچنين به تدريج آن دو فركانس خارج از آن نظم مي گردند هرچند كه قلب تمايل دارد كه هنگام و زماني که دهان ماهي بسته است ضربه زند . و همچنين در ساير موارد اغلب ضربان قلب از فركانس تنفسي آهسته تر مي باشد .

آن چنين مكانيزمي آن اطمينان را ساخته يا ايجاد مي نمايد كه همواره مقدار كافي آب جهت تأمين اكسيژن خون ماهي در دسترس باشد و همچنين آن خيلي زياد مهم است زيرا حجم معيني از خون ماهي مي تواند حدود ۱۰ تا ۱۵ برابر مقدار اكسيژني را كه آن هم حجم آب حمل مي نمايد گرفتن كند.

جريان مستمر از داخل آبشش ها:

هنگامي كه يك ماهي نفس مي كشد دهانش را باز مي كند و همچنين آب را وارد دهانش مي نمايد و همچنين بعد از عبور آب از ميان آبشش ها از حفره هاي آبششي به داخل شكافهايي كه هنگام و زماني که سرپوش آبشش انبساط حاصل كرده و همچنين از بدن ماهي فاصله مي گيرند ظاهرمي گردند وارد مي شوند.

آن جريان منقطع كه بداخل و همچنين خارج سيستم تنفسي ماهي برقرار است آن ايده غلط را مي دهد كه آب در روي آبشش ها در جريان است شواهد توصيفي حقيقي تر از كار دستگاه تنفسي با ثبت تغييرات فشار در دو طرف آبشش با نشان دهنده هاي حساس كندانسور مانومتر حاصل گرديده است تجربياتي كه با سه نوع ماهي آب شيرين انجام گرديده نشان داده اند كه بجز يك دوره خيلي زياد كوتاه، همواره فشار داخل حفره دهان از فشار حفره هاي برانش اکثرا و بيشتر است و همچنين لذا آن پس نتيجه آن مي شود که حاصل مي مي شود كه آب بدون انقطاع از روي برانش ها عبور مي كند و همچنين به همين سبب استخراج اكسيژن از آب افزايش مي يابد .

آن مكانيزم بوسيله دو پمپ كه كمي از فازكارشان با هم متغاير و متفاوت است ساخته يا ايجاد مي گردد در ماهي فعاليت پمپاژ به علت تغييرات درحجم حفره ها كه بوسيله عمل عضلا ت توليدمي مي شود انجام مي گردد . البته مكانيزمي كه در برانش ها قرار دارند خيلي زياد پيچيده تر از آن شكل ساده است .

در طي فاز دم حفره دهان انبساط حاصل نموده و همچنين آب وارد دهان مي مي شود و همچنين همزمان حفره هاي برانش انبساط حاصل مي نمايند ولي بايد توجه داشت آب نمي تواند وارد دريچه هاي خارجي آن هم مي شود . زيرا پوسته دور لبه خارجي به صورت بك والو عمل مي كند.

در طول انبساط حفره برانش ، فشار هيدروستاتيك از فشار داخل حفره دهان كمتر مي مي شود و همچنين سبب مي گردد كه آب در طول برانش ها رانده مي شود در آن حالت حفره برانش بصورت پمپ مكش عمل مي نمايد در خلال فاز كم شدن حجم حفره دهان فشار داخل از فشار بيروني همزمان كه دهان شروع به بسته شدن مي نمايد اکثرا و بيشتر مي مي شود و همچنين عملا بسته شدن مجرا انجام مي گردد حتي در ماهياني كه قادر به بستن دهان خود بطور كامل نمي باشند به علت وجود لوله غشائي نازك كه در لبهاي بالايي و همچنين پائيني ماهي قرار دارند مجرا عملا بسته مي مي شود در خلا ل آن فاز افزايش فشار در حفره دهان اکثرا و بيشتر از حفره هاي برانشي مي باشد و همچنين آب به عبور از برانش ها ادامه مي دهد در آن حالت حفره دهان بصورت يك پمپ فشار عمل مي نمايد .

در خلال تقريبا تمام سيكل تنفسي ، همواره فشار اضافي كه تمايل دارد آب را وادار به عبور از برانش و همچنين از حفره دهان به حفره هاي برانش نمايد وجود دارد .

البته يك دوره خيلي زياد كوتاه نيز وجود دارد كه اختلاف فشار بر عكس می مي شود و همچنين تمايلي جهت ساخته يا ايجاد جريان در جهت عكس بوجود مي آيد. ولي بايد توجه داشت از آنجا كه آن زمان خيلي زياد كوتاه و همچنين اختلاف فشار خيلي زياد كم است تحرك كند آب اجازه ساخته يا ايجاد جريان برعكس را نمي دهد . لذا در آن صورت جريان آب مستمري در روي برانش ها تشكيل مي مي شود كه جهت آن جريان برعكس جهت جريان خون است لذا قسمت و بخش بالايي از اكسيژن آب به گلبول هاي خون انتقال مي يابد.

ولي بايد توجه داشت شكل جذاب و جالب توجه مختلفي در آن سيستم وجود دارند جهت مثال در ماهياني كه بصورت غالب شناگر مي باشند، پمپ دهان بهتر توسعه يافته است . هر چند كه در بعضي موارد هيچ يك از دو پمپ كار نمي كند .

آن زماني است كه ماهي با شنا تحركات خود را ساخته يا ايجاد نموده است مثال خوبي در آن مورد ماهي خال مخالي است كه اجبار دارد بطور مستمر شنا نمايد تا جريان دائمي آب روي برانش هايش بر قرار باشد مثال ديگر كوسه پلنگي مي باشد كه در خلال شنا پمپ هايش كار نمي كنند ولي بايد توجه داشت به محض اينكه بصورت ساكن درآيد پمپ ها شروع بكار مي نمايند .

ماهياني كه اغلب يا تمام اوقات خود را در كف دريا سپري مي نمايند شامل حفره برانشي بزرگتر كه با شعاعهاي استخواني اضافي تقويت مي شوند مي باشند و همچنين پمپ مكش آنها نيز بهتر تكامل يافته است .

ماهياني مثل گربه ماهي آمريكائي (bullhead ) ، گورنارد ( gurnard ) ، دراگونت ( dragonet ) ،‌په ليس ( plaice ) و همچنين ساير ماهيان پهن از آن نوع خواهند بود . جهت مثال در ماهي دراگونت (dragonet ) انبسلط حفره هاي برانشي تدريجي مي باشد. لذا يك اختلاف فشار كم ثابت روي برانش ها تشكيل مي مي شود .

در فاز انقباض ،آب از هر دو حفره حركت كرده و همچنين از دريچه هاي باريك حفره برانشي خارج مي مي شود . در ماهيان پهن كه مدام روي يك طرف بدن خود قرار مي گيرند هنگام و زماني که در حال استراحت خواهند بود و همچنين در كف اقيانوس بصورت مدفون شده در مي آيند مسائل ديگر تنفسي ساخته يا ايجاد مي گردد جهت مثال برانش ها در هر دو طرف ماهيان په ليس ( plaice ) و همچنين كفشك ( sole ) توسعه يافته اند و همچنين بدون شك آب از هر دو حفره برانشي پمپ مي مي شود .

در آن حالت خطر وارد شدن ماسه كف دريا و همچنين آسيب رساندن به برانش ها وجود دارد . لذا در آن ماهي در فشار مشتق جريان برعكس نمي مي شود آن بعلت كنترل عامل روي لوله هاي برانش مي باشد كه از وارد شدن كمترين جريان نيز جلوگيري مي نمايد.

لذا منطبق با عادات ماهيان ، ساختار برانش ها متغاير و متفاوت مي باشند . ماهيان كف زي عموما شامل سطوح برانش كوچكتر و همچنين مجاري خشن تري مي باشند و همچنين مجاري از هزاران سوراخ ريز تشكيل شده اند كه در بين تارهاي برانش قرار گرفته اند .

دو رديف صفحه اي نازك كه در اطراف چهار قوس استخواني در تمام مسير در دو طرف ماهي انباشته شده اند تشكيل يك شبكه مشبك را مي دهد كه در تمام ديواره هاي حلق ماهي جاي دارد .

از آنجائيكه لبه هاي تارهاي برانشي به علت ويژگي انعطافي اسكلت نگهدارنده اش به صورت اريب مي باشد همواره لبه ها در تماس يكديگرند و همچنين در پس نتيجه آن مي شود که آب از شكافهايي كه بوسيله صفحات تارهاي همجوار ساخته يا ايجاد شده اند عبور مي نمايد همين سطوح بالا و همچنين پائين تارها در واقعيت و حقيقت سطوح تنفسي را تشكيل مي دهند سقوط همين چين هاي ثانويه موجب كم شدن سطح مبادله گاز ها و همچنين در پس نتيجه آن مي شود که اختناق ماهي كه از آب خارج شده است مي گردد هر چه آن چين ها به يكديگر نزديك باشند آنها بهتر يكديگر را پوشش مي دهند جهت مثال در ماهي خال مخالي ۳۹ تار در ميليمتر ، و همچنين در شاه ماهي ۳۳ تار در ميليمتر مي باشد .

در ماهياني كه حوالي سواحل زندگي مي نمايند و همچنين تحت تأثير جريانات كشندي قرار مي گيرند ، مانند گاو ماهيان ،‌ چين هاي ثانويه خيلي فاصله دار خواهند بود و همچنين ۱۵ رشته در ميليمتر است . انواع گونه هاي متنوع و گوناگون و مختلف با توجه به تحت تأثير قرار گرفتن در آبهاي ساحلي شامل ساختار متغاير و متفاوت مي باشند .

شبكه هايي كه بوسيله برانش ها ساخته يا ايجاد گرديده اند خيلي زياد باريك مي باشند با يك نگاه به نظر مي رسد كه ابعاد خيلي زياد كوچك آن شبكه ها اجازه عبور آب كافي با اختلاف فشار تنها يك سه هزارم اتمسفر را ( كه در بسياري از گونه ها وجود دارد ) ندهند . ولي بايد توجه داشت تعداد سوراخ ها آنقدر زياد است كه آب كافي را عبور مي دهند

جهت مثال در يك ماهي آب شيرين ۱۳۰ گرمي تعداد آن سوراخ ها به ۲۵۰ هزار مي رسد در سرعت هاي بالاي جريان آب مقداري آب از بين لبه تارها قرار مي نمايد ولي بايد توجه داشت در حالت استراحت ماهي كل جريان برابر جرياني است كه از سوراخ ها عبور مي نمايد .

مقاومت سوراخهاي برانش در تمام اوضاع هاي فعاليت ماهي يكسان نيست . بلكه متناسب با فعاليت ، انعطاف پذير مي گردد. فيلمبرداري از مارماهيان جوون نشان داده است كه فاز مشخصي در چرخه تنفسي وجود دارد و همچنين آن هم زماني است كه لبه هاي رشته ها از هم باز مي شوند و همچنين اجازه افزايش مدار كوتاه جريان را مي دهند در خلال فعاليت پمپاژ ، فرآيند تحت الشعاع برانش در مقابل بار افزايش اختلاف فشار مي باشد .

تماس بين لبه هاي تارها بوسيله انعطاف پذيري شعاع هاي برانش برقرار مي گردد و همچنين هيچ اقتدار و قدرت ماهيچه اي جهت مجزا كردن آنها وجود ندارد . انقباض عضلات هنگام و زماني که فعال مي شوند كه ماهي تحركات سرفه اي انجام مي دهد در آن اوضاع شيب فشار برعكس شده و همچنين برعكس شدن جريان آب موجب تميز شدن برانش ها مي گردد.

تنفس پوستی در آب :

در بعضی از ماهیان ، مقداری از تبادل گاز در محیط آبی ، از طریق پوست صورت می گیرد . نشر از طریق پوست نقش مهمی در تنفس ماهیان در مرحله نوزادی دارد . برای مثال در نوزاد ماهیان سین برانچی فورم(مونوپتروس آلبوس) جنوب شرقی آسیا ، قبل از تکامل آبشش ها تنفس از طریق شبکه مویرگی تنفسی وسیع که درست در زیر سطوح بافت پوششی باله میانی ، باله سینه ای و همچنين کیسه زرده قرار دارد ، صورت می گیرد .

ذکر این نقطه جذاب و جالب توجه است که این ماهی ، آب بشتری را به سمت سطح عقب بدن به گردش در می آورد . این در حالی است که جهت جریان خون ، از سمت عقب به جلو بدن است . بدین ترتیب جریان متقابل حاصل از آن هم برای بهینه کردن جذب اکسیژن در هنگام کاهش اکسیژن آب ، موءثر واقع می مي شود .

وجود تنفس پوستی به میزان قابل ملاحظه ، در تعدادی از ماهیان بالغ ثبت و همچنين مقدار و اندازه گیری شده است . مقدار و اندازه گیری میزان تنفس پوستی در شش گونه ماهی استخوانی آب شیرین نشان داد که عمدتا” ، تنها نیاز پوست به اکسیژن ازاین طریق تأمین شده است . بنابراین ،در ماهی کاراس ، سوف زرد ، قزل آلای جویباری و همچنين قزل آلای قهوه ای پوست ، عامل تبادل اکسیژن مورد نیاز برای سایر بافتها نیست . تنها و فقط در ماهی بول هد سیاه فاقد فلس (ایکتاروس ملاس )، پوست به عنوان یک اندام کوچک تنفسی عمل می کند و همچنين در حدود ۵% نیاز به اکسیژن را فراهم می سازد. همچنین در ماهی پهن دریایی(پلورونکتس پلاتسا)، نشر اکسیژن از طریق پوست ، با مصرف اکسیژن توسط این اندام مطابقت دارد.

پس نتيجه آن مي شود که گيری:

آن هم چه گفته شد مختصر و همچنين ناچيزي از مكانيزم تنفسي ماهي مي باشد . هنوز مسائل متعددي در مورد چگونگي ارتباط جريان آب و همچنين خون در طول برانش ها و همچنين چگونگي استخراج اكسيژن از آب وجود دارند كه بايستي بررسي کردن شوند ،‌بويژه در روي گونه هاي متنوع و گوناگون و مختلف ماهيان و همچنين بايستي تحت شرايط متغاير و متفاوت گونه هاي مختلفي را مورد بررسي کردن قرار داد همچون مسائل متعددي كه بوسيله جانورشناسان تحت بررسي کردن است .

و همچنين ناشناخته هاي فيزيكي و همچنين فيزيولوژيك هر روز روشنتر مي گردد. دانش تاريخ و همچنين ساختار طبيعي حيوانات هر روز گسترده تر مي مي شود . به اميد روزي كه بشر بتواند از آن شاهكارهاي خلقت خداوند كپي صنعتي تهيه نموده و همچنين جهت مثال با تهيه دستگاهي جهت غواصان كه همچون برانش ماهيان بتواند اكسيژن را از آب استخراتج نمايد محيط ناسازگار زير دريا را با طبيعت انسان سازگاري دهد و همچنين انسان بتواند بهتر از آن هم بهره برداري نمايد .

http://www.daneshju.ir/forum/f431/t18128.html