Ako fungujú rybie žľaby

2024 Autor: Sherilyn Boyd | [email protected]. Naposledy zmenené: 2023-12-16 09:38

Tieto fantastické malé orgány umožňujú rybám absorbovať kyslík z vody a využívať ho na energiu. Funkčne, žiabry nie sú odlišné od pľúc u ľudí a iných cicavcov. Hlavným rozdielom je, ako sú schopné absorbovať oveľa menšie koncentrácie dostupného kyslíka, pričom umožňujú rybe udržiavať primeranú hladinu chloridu sodného (soli) v krvnom obehu.

Žiabre pracujú na rovnakom princípe ako pľúca. V pľúcach sú malé vrecká nazývané alveoly, ktoré majú približne 70% kapilár. Tieto kapiláry prenášajú z tela deoxygenovanú krv. Keď kyslík a oxid uhličitý prechádzajú cez membránu alveol, kapiláry odoberajú novo okysličenú krv späť do tela. Podobne, žiabre majú malé rady a stĺpce špecializovaných buniek zoskupených nazývaných epitel. Deoxygenovaná krv v rybách sa dodáva priamo zo srdca do epitelu cez tepny a ešte menšie arterioly. Keďže morská voda je nútená cez membrány epitelu, rozpustený kyslík v morskej vode je vyberaný malými krvnými cievami a žilami, zatiaľ čo oxid uhličitý je vymenený.

Samotné žiabre majú vzhľad podobný automobilu. Väčšina rýb má na každej strane 4 žiabierky, pozostávajúce z hlavnej tyčovej štruktúry, ktorá má početné vetvy ako strom a tie vetvy pozostávajú z ešte menších vetvovitých štruktúr. Toto usporiadanie buniek umožňuje veľmi veľkú plochu, keď sú žiabre ponorené do vody.

Samotné žiabre potrebujú veľmi veľký povrch, aby ryby poskytli potrebné kyslíkové potreby. Vzduch je približne 21% kyslíka alebo približne 210 000 častí na milión. Na druhej strane má voda iba asi 4 až 8 dielov na milión rozpusteného kyslíka, ktoré môžu žiabre extrahovať. Z tohto dôvodu, ak by ryby nemali veľký povrch žiabrov, aby absorbovali toľko kyslíka, ako je to možné pre svoju veľkosť, rýchlo by sa udusilo. Studené krvné zvieratá majú tiež tendenciu mať nižší metabolizmus než ich teplokrvné protipóly. To im pomáha v ich schopnosti zvládnuť prostredie s nízkym kyslíkom. Ak by boli ryby s rovnakou veľkosťou teplé, metabolizmus malého plavca by sa zvýšil až do takej miery, že dostupný kyslík by nebol dostatočný a malý Nemo by zahynul.

Zatiaľ čo veľký povrch žiabrového priestoru umožňuje dostatočnú výmenu oxidu uhličitého a kyslíka, súčasne vystaví rovnaký veľký objem krvi hypertonickej (teda slanšej ako mŕtvej) morskej vode, čo vytvára situáciu, v ktorej ryby musia mať záložný mechanizmus na vylučovanie prebytočného sodíka, ktorý bol náhodne absorbovaný. Naopak, sladkovodné ryby musia mať opačný mechanizmus, ktorý im umožňuje vylučovať prebytočnú vodu, aby si udržali svoje hladiny sodíka primerane vysoké. Nevadí o tých anadromných cikánov, ktorí sa pohybujú sem a tam, schopní prosperovať v prostredí s čerstvou aj slanou vodou. Budeme im len nazývať show offs a nechať to na to.

Aby sme sa vyrovnali s týmto problémom sodíka, vo vnútri žiabra sa nachádzajú šikovné malé bunky nazývané chloridové bunky. Tieto bunky umožňujú vytláčanie akéhokoľvek nežiaduceho sodíka. Sladkovodné ryby majú menej týchto buniek ako ich námořníci náprotivky. To v kombinácii so schopnosťou mať extrémne zriedený moč umožňuje hladkej vode udržiavať hladinu sodíka primerane vysokú.

Bonusové fakty:

• Vzhľadom k tomu, že veľkosť žiabrov pomáha pri nasávaní kyslíka, ako môžete očakávať, čím aktívnejšia je ryba, tým sú žiabre väčšie v porovnaní s veľkosťou tela.
• Pretože morské prostredie je hyperosmotické, medonosné ryby zvyčajne strácajú vodu prostredníctvom osmózy. Kvôli tomu. majú tendenciu kompenzovať odberom vo vode cez črevo, čo zhoršuje problém absorpcie sodíka.
• Vzdialenosť medzi krvou a vodou v epiteliálnych bunkách rýb je približne 1 mikrometr alebo približne 1 milión metra.
• Približne 32 000 druhov vykazuje ryby väčšiu druhovú rozmanitosť ako akúkoľvek inú triedu stavovcov.
• Odhaduje sa, že existuje približne 15 000 neidentifikovaných druhov rýb
• Fosílne dôkazy naznačujú, že ryby boli na zemi približne 400 miliónov rokov.
• Ryby, ktoré majú schopnosť žiť v slanej a sladkej vode, sa nazývajú anadrómne ryby.
• Väčšina medonosných rýb udržuje obsah sodíka v ich telových tekutinách približne o 40% ako morská voda.
• Anadromné ryby musia mať fyziologické procesy na zvládnutie meniaceho sa obsahu soli v ich prostredí. Jedným z použitých mechanizmov je, že aj keď sú v sladkej vode, majú tendenciu mať schopnosť vylučovať veľmi zriedený moč, čím odstraňujú viac sladkej vody a udržiavajú normálne hladiny sodíka.Zatiaľ čo v slanej vode používajú špecializovanú skupinu buniek vylučujúcich soľ v žiabrech a v ústach. Majú tiež obličky, ktoré môžu vylučovať veľmi koncentrovaný moč.
• Žraloky a Hagfish majú oveľa väčší obsah soli ako kostnaté ryby a sú prirodzene v rovnováhe s oceánskou vodou, a preto nemajú problémy s reguláciou soli.