كيف يتنفس السمك؟

السمك والتنفس تحت الماء.. تعرف على الآلية التي تحصل بها العملية

من الصحيح أن معظم المناهج المدرسية تتطرق إلى طريقة تنفس السمك والحيوانات المائية تحت الماء، إلا أن ذلك كان منذ زمن بعيد جداً وقد يكون البعض قد نسي كيف يتنفس السمك في بيئة يختنق فيها الإنسان على الفور.

لطالما كانت بعض القوى والميزات التي يتمتع بها بعض أفراد مملكة الحيوان دون الإنسان محط اهتمامه مثل قدرة الطيور على التحليق في السماء وقدرة السمك على السباحة في الماء دون أن يختنق.

في الحقيقة إن التعرف على كيفية تنفس السمك مثيرة للاهتمام للغاية ويمكن أن تجعل الإنسان يقدر هذه المخلوقات أكثر وأكثر.

كيف يتنفس السمك؟

بالرغم من أن الأسماك تعيش في الماء فهي لا تزال بحاجة للأوكسجين لكي تستمر حياتها. تبتلع السمكة الماء عبر الفم ويرسله جسمها إلى الخياشيم التي تمتص أي أوكسجين منحلّ في الماء وتضخه في المجرى الدموي للسمكة.

يظهر شرح عملية التنفس المميزة لدى الأسماك أهمية وجود الأوكسجين في حوض المياه الذي تعيش فيه السمكة مما يعني أنه من المهم ضمان ضخ الأوكسجين في المياه بشكل دائم.

ما هي الخياشيم؟

لفهم عملية التنفس لدى الأسماك، من المهم أن نتعرف على وظيفة الخياشيم. باختصار، تؤدي الخياشيم لدى الأسماك نفس الوظيفة التي تؤديها الرئة لدى الإنسان فهي مسؤولة عن استخراج الأوكسجين الذي يصل إليها في الماء. عادة ما يحتوي جسم السمكة على أربع خياشيم على كل جانب من الجسم بالقرب من الرأس وهذه الأجزاء هي التي تجعل التنفس ممكناً لدى السمكة.

الخيشوم هو العضو التنفسي لدى السمكة ويبدو ناعماً وريشي الشكل وهو غني بالأوعية الدموية في الداخل. يمكن تلخيص وظيفة الخياشيم بأنها تستخلص الأوكسجين الموجود في الماء وتمرره إلى جسم السمكة عبر المجرى الدموي.

أما بخصوص فضلات عملية التنفس أو ثاني أوكسيد الكربون، فتعمل الخياشيم أيضاً على استخراجه من المجرى الدموي وتطرحه خارج الجسم مع الماء. تعتبر مساحة الخياشيم عاملاً مهماً في كمية الأوكسجين التي يمتصها جسم السمكة وكذلك سماكة أنسجته حيث أن السطح الماص هذا يضمن أن يتم استخلاص الأوكسجين من الماء الملامس له وأن يتم نقله إلى الممرات أو القنوات الخيشومية.

لماذا لا يمكن للإنسان التنفس تحت الماء؟

كما ذكرنا سابقاً، يحتوي الماء على الأوكسجين بهيئة منحلة من هذا الغاز في السوائل وهذا أمر طبيعي، إلا أن رئتي الإنسان غير قادرتين على استخلاص هذا الغاز من الماء لأنهما غير مجهزتان بأسطح تتمكن من التعامل مع الماء أو السوائل، بل على العكس تماماً يمكن أن يؤدي امتلاء الرئتين بالماء أو أي سائل آخر، إلى الموت خلال وقت قصير جداً.

وهنا يجب الإشارة إلى أن رئتي الإنسان تعملان على استخلاص الأوكسجين من بين العديد من الغازات التي تتواجد بشكل طبيعي في الهواء المحيط بنا، أي أن مبدأ عمل الخياشيم والرئتين واحد إلا أن واحدة تستخلص الأوكسجين من بين الغازات الأخرى وواحدة تستخلص الأوكسجين من بين السوائل.

كما لا يستطيع الإنسان التنفس تحت الماء، فالسمك أيضاً غير قادر على التنفس في وسط غازي خالي من الماء لأن الخياشيم لا تتمكن من استخلاص الأوكسجين من الهواء مما يؤدي إلى موتها أيضا.

الفرق بين الخياشيم والرئة

ضرورة أكسجة حوض الأسماك

على عكس الاعتقاد السائد عن حياة الأسماك، فهي بحاجة دائمة للأوكسجين للتمكن من الاستمرار بالحياة والحركة وليس فقط إلى الماء. يعني ذلك أن حوض الأسماك الذي تمتلكه في المنزل بحاجة دائمة لضخ الأوكسجين في مياهه.

علامات نقص الأوكسجين في الحوض

يمكن أن يدل التنفس الثقيل لدى الأسماك على تناقص كمية الأوكسجين في مياه الحوض كما قد يلاحَظ أن الأسماك تسبح قرب سطح الماء بحثاً عن نسب أعلى من الأوكسجين.

ما الإجراء الضروري الفوري عند تناقص الأوكسجين في حوض السمك؟

إن الإجراء الطارئ الأفضل عند تناقص نسب الأوكسجين في ماء الحوض يتلخص باستبدال المياه بنسبة 50%، أي يتم إخراج نصف كمية المياه من الحوض ووضع مياه جديدة فيه. يؤدي ذلك إلى تغير منسوب الأوكسجين في الحوض على الفور إلا أنه ليس إجراءً مثالياً أو ذا مفعول دائم.

كيف يمكننا الحفاظ على مستوى الأوكسجين في الحوض على المدى الطويل؟

يمكن الاعتماد على مجموعة من الخيارات لضمان عدم تناقص كمية الأوكسجين في حوض السمك بشكل دائم مثل تركيب جهاز يحرك المياه في الحوض مثل:

• أحجار الهواء.
• تركيب فلتر جديد للحوض.
• تركيب مضخة هواء للحوض.

من الضروري أيضا معرفة سبب تناقص الأوكسجين في الحوض مثل أن يكون عدد الأسماك فيه ضخماً أو أن تكون درجة الحرارة فيه مرتفعة أو أنه يحتوي على نسبة كبيرة من فضلات الأسماك أو حتى وجود مواد كيميائية تؤثر في نوعية الماء.

هل تتنفس كل المخلوقات المائية عبر الخياشيم؟

بالرغم من أن الكثير الكثير من المخلوقات المائية تعتمد على الخياشيم للحصول على الأوكسجين اللازم لحياتها، توجد بعض الأنواع التي تعتمد طرقاً أخرى للتنفس.

الحيوانات المائية التي تتنفس عبر الخياشيم

من أشهر الحيوانات التي تمتلك خياشيماً في الماء نذكر:

• الأسماك.
• البرمائيات.
• حشرات معينة.
• الرخويات.
• القشريات.

الحيوانات المائية التي لا تتنفس بالخياشيم

• الحيتان.
• الدلافين.
• سمكة نطاط الطين.

على عكس الأسماك في المحيطات والبحار، تعتبر الدلافين والحيتان من الثدييات وتتمتع أجسامها برئتين تستخلصان الأوكسجين من الهواء وليس الماء، وعادة ما تسبح نحو السطح لتتمكن من التنفس ويساعدها في ذلك فتحة توجد في مقدمة الظهر كما يتم تصويرها في البرامج الوثائقية أو حتى أفلام الكرتون والحيوان ينفث منها الهواء مترافقاً ببعض الماء.

الحيوانات التي تتنفس عبر الجلد والجهاز الهضمي

لوحظ أن أسماك الحنكليس تتنفس عبر الجلد وليس عبر الخياشيم بل عن طريق تجويف الشدق، كما أن بعض الأسماك الأخرى قادرة على امتصاص الأكسجين عبر الجهاز الهضمي للحصول على حاجتها منه مثل سمكة السلور.

الحيوانات القادرة على التنفس في الهواء والماء

• الضفادع.
• سمندل الماء.
• حيوان السلمندر.
• بعض أنواع السلطعون.
• عقارب الماء.
• يرقات البعوض.

يمكن للضفادع أن تتنفس عبر الجلد وتتطور أجسامها عند البلوغ ليصبح لديها أعضاء كالرئتين تسمح لها بالتنفس على البر.

أما خياشيم السلطعون فهي تقع تحت دروعها وتقوم بامتصاص الأوكسجين من رطوبة الجو أو من الماء المحيط بها وتطرح الماء الزائد والفضلات منها أيضاً. بالإضافة إلى ذلك تتمتع حيوانات السلطعون بصفائح تساعدها على التنفس على البر حيث تحبس هذه الصفائح الماء داخل الخياشيم التي تبقى مبللة. يؤدي ذلك إلى خلق بيئة رطبة داخل الخياشيم وينتج عنه إطلاق السلطعون لفقاعات الهواء من الفم.