ما الخاصية التي تتمتع بها خياشيم الأسماك لزيادة فاعلية استخلاص الأكسجين ، يذوب الأكسجين وثاني أكسيد الكربون في الماء ، وتتبادل معظم الأسماك الأكسجين المذاب وثاني أكسيد الكربون في الماء عن طريقالخياشيم . تقع الخياشيم خلف تجويف الفم وإلى جانبه وتتكون من خيوط لحمية مدعمة بأقواس الخياشيم ومليئة بالأوعية الدموية ، مما يعطي الخياشيم لونًا أحمر فاتحًا. يمر الماء الذي يتم إدخاله باستمرار من خلال الفم للخلف بين قضبان الخياشيم وفوق خيوط الخياشيم ، حيث يحدث تبادل الغازات. تتم حماية الخياشيم بغطاء خيشومي في teleosts والعديد من الأسماك الأخرى ولكن عن طريق اللوحات الجلدية في أسماك القرش والأشعة وبعض مجموعات الأسماك الأحفورية الأقدم. الشعيرات الدموية في الخيوط الخيشومية قريبة من سطح الخياشيم لامتصاص الأكسجين من الماء والتخلي عن ثاني أكسيد الكربون الزائد في الماء.

ما الخاصية التي تتمتع بها خياشيم الأسماك لزيادة فاعلية استخلاص الأكسجين

معظم الأسماك الحديثة لديها الهيدروليكي (الصابورة) الجهاز ، ودعاالمثانة العائمة ، التي تقع في تجويف الجسم أسفل الكلى مباشرة وفوق المعدة والأمعاء. نشأ في شكل رتج من القناة الهضمية. في التليوستات المتقدمة ، وخاصة الأكانثوبتيرجيانس ، فقدت المثانة اتصالها بالجهاز الهضمي، وهي حالة تسمى الفيزيائية. تم الاحتفاظ بالاتصال (جسدي) من قبل العديد من teleosts البدائية نسبيًا. في العديد من سلالات الأسماك غير ذات الصلة ، أصبحت المثانة متخصصة كرئة أو ، على الأقل ، كعضو تنفسي ملحق وعائي للغاية. تلزم بعض الأسماك التي تحتوي على مثل هذه الأعضاء الملحقة تنفس الهواء وسوف تغرق إذا مُنعت من الوصول إلى السطح ، حتى في الماء المؤكسج جيدًا. يمكن للأسماك ذات الشكل الهيدروستاتيكي من المثانة الهوائية التحكم في عمقها من خلال تنظيم كمية الغاز في المثانة. يتم إفراز الغاز ، ومعظمه من الأكسجين ، في المثانة عن طريق غدد خاصة ، مما يجعل الأسماك أكثر طفوًا ؛ يتم امتصاص الغاز في مجرى الدم عن طريق عضو خاص آخر ، مما يقلل من الطفو العام ويسمح للأسماك بالغرق. قد تحتوي بعض أسماك أعماق البحار على زيوت ، وليس غازات ، في المثانة.أما الأنواع الأخرى الموجودة في أعماق البحار وبعض الكائنات الحية التي تعيش في قاع البحر ، فلها مثانات سباحة مخفضة بشكل كبير أو فقدت العضو تمامًا.
تتبع مثانة السباحة للأسماك نفس النمط التنموي الذي تتبعه رئتي الفقاريات الأرضية. ليس هناك شك في أن الهيكلين لهما نفس الأصل التاريخي في الأسماك البدائية. لا تزال الأشكال الوسيطة أكثر أو أقل موجودة بين الأنواع الأكثر بدائية من الأسماك ، مثل أسماك الرئة Lepidosiren و Protopterus .

الدورة الدموية

يتكون جهاز الدورة الدموية أو الأوعية الدموية من القلب والشرايين والشعيرات الدموية والأوردة. في الشعيرات الدموية يتم تبادل الأكسجين وثاني أكسيد الكربون والمغذيات والمواد الأخرى مثل الهرمونات ومنتجات النفايات. تؤدي الشعيرات الدموية إلى الأوردة التي تعيد الدم الوريدي بمخلفاته إلى القلب والكلى والخياشيم. هناك نوعان من الأسرة الشعرية : تلك الموجودة في الخياشيم وتلك الموجودة في باقي الجسم. يخضع القلب ، وهو أنبوب عضلي مطوي مستمر به ثلاثة أو أربعة تضخم يشبه الكيس ، لتقلصات إيقاعية ويتلقى الدم الوريدي في الجيوب الأنفية. يمرر الدم إلى الأذين ثم إلى مضخة عضلية سميكة ، البطين. ينتقل الدم من البطين إلى بنية منتفخة في قاعدة الشريان الأورطي البطني أسفل الخياشيم مباشرة. يمر الدم إلى الشرايين الواردة (المستقبلة) للأقواس الخيشومية ثم إلى الشعيرات الدموية الخيشومية. يتم إطلاق الغازات العادمة في البيئة ، ويتم امتصاص الأكسجين. يدخل الدم المؤكسج إلى الشرايين الصادرة (الخارجة) من الأقواس الخيشومية ثم يتدفق إلى الشريان الأورطي الظهري. من هناك يتوزع الدم على أنسجة وأعضاء الجسم. تمنع الصمامات أحادية الاتجاه التدفق العكسي. وهكذا يختلف دوران الأسماك عن حركة الزواحف والطيور والثدييات في أن الدم المؤكسج لا يعود إلى القلب قبل توزيعه على أجزاء الجسم الأخرى.

التنفس بالخياشيم

خياشيم التونة داخل الرأس. يتم توجيه الرأس إلى أسفل بحيث يكون المنظر متجهًا نحو الفم.
الخياشيم الحمراء مفصولة عن رأس التونة إلى اليسار
يمكن تقسيم أسماك تنفس الهواء إلى متنفسات هواء إلزامية وأنفاس هواء اختيارية . تلزم متنفسات الهواء ، مثل السمكة الرئوية الأفريقية ، باستنشاق الهواء بشكل دوري وإلا فإنها تختنق. تنفس الهواء الاختياري ، مثل سمك السلور Hypostomus plecostomus ، لا يتنفس الهواء إلا إذا احتاج ذلك ويمكنه الاعتماد على خياشيمه للحصول على الأكسجين. معظم الأسماك التي تتنفس الهواء هي عبارة عن أجهزة تنفيس هواء اختيارية تتجنب التكلفة النشطة للارتفاع إلى السطح وتكلفة اللياقة البدنية للتعرض للحيوانات المفترسة السطحية.
تتنفس جميع الفقاريات القاعدية بالخياشيم . يتم حمل الخياشيم خلف الرأس مباشرة ، على حدود الهوامش الخلفية لسلسلة من الفتحات من المريء إلى الخارج. ويدعم كل خياشيم قوس غضروفي أو عظمي . تتطور خياشيم الفقاريات عادة في جدران البلعوم ، على طول سلسلة من الشقوق الخيشومية التي تفتح إلى الخارج. تستخدم معظم الأنواع نظام تبادل للتيار المعاكس لتعزيز انتشار المواد داخل وخارج الخياشيم ، مع تدفق الدم والماء في اتجاهين متعاكسين لبعضهما البعض.
تتكون الخياشيم من خيوط تشبه المشط ، وهي صفائح الخيشومية ، والتي تساعد على زيادة مساحة سطحها لتبادل الأكسجين. عندما تتنفس السمكة ، فإنها تسحب كمية كبيرة من الماء على فترات منتظمة. ثم يشد جانبي حلقه معًا ، ويدفع الماء عبر فتحات الخياشيم ، بحيث يمر فوق الخياشيم إلى الخارج. تحتوي الأسماك العظمية على ثلاثة أزواج من الأقواس ، وتحتوي الأسماك الغضروفية على خمسة إلى سبعة أزواج ، بينما تحتوي الأسماك البدائية عديمة الفك على سبعة أزواج . لا شك أن سلف الفقاريات كان لديه المزيد من الأقواس ، حيث أن بعض أقاربهم من الحبليات لديهم أكثر من 50 زوجًا من الخياشيم.

البلعوم والخياشيم في سمك القد المصب

تتكون الخياشيم عادة من خيوط رفيعة من الأنسجة أو الفروع أو عمليات معنقدة رفيعة ذات سطح مطوي بدرجة عالية لزيادة مساحة السطح . مساحة السطح العالية أمر بالغ الأهمية ل تبادل الغازات من الكائنات المائية كما يحتوي على الماء سوى جزء صغير من الأوكسجين المذاب أن الهواء لا. يحتوي المتر المكعب من الهواء على حوالي 250 جرامًا من الأكسجين في STP . تركيز الأكسجين في الماء أقل من الهواء وينتشر بشكل أبطأ. في لتر من المياه العذبة ، يبلغ محتوى الأكسجين 8 سم 3 لكل لتر مقارنة بـ 210 في نفس حجم الهواء.الماء أكثر كثافة من الهواء بـ 777 مرة ولزوجة أكثر بمئة مرة. الأكسجين له معدل انتشار في الهواء أكبر بـ 10000 مرة من معدل انتشاره في الماء. استخدام الرئتين الشبيهة بالكيس لإزالة الأكسجين من الماء لن يكون فعالًا بما يكفي لاستمرار الحياة. بدلاً من استخدام الرئتين "يحدث التبادل الغازي عبر سطح الخياشيم عالية الأوعية الدموية حيث يتم الحفاظ على تدفق تيار أحادي الاتجاه من خلال آلية ضخ متخصصة. تمنع كثافة الماء الخياشيم من الانهيار والاستلقاء عليها فوق بعضها البعض ، وهو ما يحدث عند إخراج سمكة من الماء ".
الفقاريات العليا لا تتطور الخياشيم، الأقواس الخيشومية تشكل أثناء نمو الجنين ، ووضع أساس الهياكل الأساسية مثل فكي ، و الغدة الدرقية ، و الحنجرة ، و كولوميلا (المقابلة ل الركابي في الثدييات ) وفي الثدييات و المطرقة والسندان، قد تكون الشقوق الخيشومية هي الأسلاف التطورية للوزتين ، والغدة الصعترية ، وقناتي استاكيوس ، بالإضافة إلى العديد من الهياكل الأخرى المشتقة من الجيوب الخيشومية الجنينية .