Wie funktionieren Fischkiemen?

Wie funktionieren Fischkiemen?

Heute habe ich herausgefunden, wie Fischkiemen funktionieren.

Diese fantastischen kleinen Organe ermöglichen es den Fischen, Sauerstoff aus dem Wasser aufzunehmen und zur Energiegewinnung zu nutzen. Funktionell sind Kiemen der Lunge bei Menschen und anderen Säugetieren nicht unähnlich. Der Hauptunterschied besteht darin, wie sie in der Lage sind, viel geringere Konzentrationen an verfügbarem Sauerstoff zu absorbieren, während die Fische einen angemessenen Gehalt an Natriumchlorid (Salz) in ihrem Blutkreislauf aufrechterhalten können.

Kiemen arbeiten nach dem gleichen Prinzip wie Lungen. In der Lunge gibt es kleine Säcke, die Alveolen genannt werden, die zu etwa 70% aus Kapillaren bestehen. Diese Kapillaren tragen desoxidiertes Blut aus dem Körper. Während Sauerstoff und Kohlendioxid durch die Membran der Alveolen strömen, transportieren die Kapillaren das frisch mit Sauerstoff angereicherte Blut in den Körper. In ähnlicher Weise haben Kiemen kleine Reihen und Spalten von spezialisierten Zellen, die als Epithel bezeichnet werden. Desoxygeniertes Blut in den Fischen wird direkt vom Herzen an das Epithel über Arterien und noch kleinere Arteriolen abgegeben. Während das Meerwasser über die Epithelmembranen gezwungen wird, wird der im Meerwasser gelöste Sauerstoff von kleinen Blutgefäßen und Venen aufgenommen, während das Kohlendioxid ausgetauscht wird.

Kiemen selbst haben ein Autoheizkörper-Aussehen. Die meisten Fische haben auf jeder Seite 4 Kiemen, bestehend aus einer hauptstabartigen Struktur, die zahlreiche Äste wie ein Baum hat, und solche Äste, die aus noch kleineren astartigen Strukturen bestehen. Diese Anordnung von Zellen ermöglicht eine sehr große Oberfläche, wenn die Kiemen in Wasser eingetaucht werden.

Funktionell scheint der Mechanismus zum Pumpen von Wasser über die kühlerartigen Kiemen je nach Fischart zu variieren. Im Allgemeinen wird dies dadurch erreicht, dass der Fisch den Boden des Mundes absenkt und den äußeren Hautlappen, der die Kiemen schützt, verbreitert. Diese Volumenzunahme verringert den Druck im Mund, wodurch das Wasser eindringt. Wenn der Fisch den Mundboden anhebt, bildet eine nach innen gerichtete Hautfalte eine Art Ventil, durch das kein Wasser austreten kann. Der Druck wird dann im Vergleich zur Außenseite des Mundes erhöht, und das Wasser wird durch die Öffnung des Arbeitsblatts und über die Kiemen gedrückt.

Kiemen selbst benötigen eine sehr große Oberfläche, um den Fisch mit dem notwendigen Sauerstoffbedarf zu versorgen. Luft ist ungefähr 21% Sauerstoff oder ungefähr 210.000 Teile pro Million. Wasser dagegen hat nur etwa 4-8 Teile pro Million gelösten Sauerstoff, den die Kiemen extrahieren können. Wenn der Fisch nicht über eine große Kiemenoberfläche verfügt, um so viel Sauerstoff wie möglich für seine Größe aufzunehmen, würde er schnell ersticken. Kaltblütige Tiere neigen auch zu einem niedrigeren Metabolismus als ihre warmblütigen Pendants. Dies hilft ihnen bei der Handhabung von Umgebungen mit wenig verfügbarem Sauerstoff. Wenn Fische derselben Größe warmblütig sind, wird der Stoffwechsel des kleinen Schwimmers so erhöht, dass der verfügbare Sauerstoff nicht ausreicht und wenig Nemo zugrunde geht.

Während die große Kiemenoberfläche einen ausreichenden Austausch von Kohlendioxid und Sauerstoff ermöglicht, setzt sie gleichzeitig dem hypertonischen (d. H. Salzigeren) Meerwasser das gleiche große Blutvolumen aus, was zu einer Situation führt, in der Fische ein Wasser haben müssen Reservemechanismus zum Austreiben überschüssigen Natriums, das zufällig absorbiert wurde. Umgekehrt müssen Süßwasserfische einen entgegengesetzten Mechanismus haben, der es ihnen ermöglicht, überschüssiges Wasser auszuscheiden, um ihren Natriumgehalt entsprechend hoch zu halten. Machen Sie sich keine Gedanken über diese anadromen Zigeuner, die sich hin und her bewegen und sowohl in Süßwasser- als auch in Salzwasserumgebungen gedeihen können. Wir rufen sie einfach an und lassen es dabei.

Um dieses Natriumproblem zu lösen, befinden sich in der Kieme kleine kleine Zellen, die als Chloridzellen bezeichnet werden. Diese Zellen ermöglichen die Extrusion von unerwünschtem Natrium. Süßwasserfische haben tendenziell weniger Zellen als ihre Seefahrer. In Kombination mit der Fähigkeit, extrem verdünnten Urin zu haben, können Süßwasserfische ihren Natriumgehalt entsprechend hoch halten.

Bonus Fakten:

  • In Anbetracht der Tatsache, dass die Größe der Kiemen bei der Aufnahme von Sauerstoff hilft, wie man erwarten könnte, je aktiver ein Fisch ist, desto größer sind die Kiemen im Vergleich zu ihrer Körpergröße.
  • Da die Meeresumwelt hyperosmotisch ist, neigen Knochenfische dazu, durch Osmose Wasser zu verlieren. Deswegen. Sie neigen dazu, durch die Aufnahme von Wasser durch den Darm zu kompensieren, wodurch das Problem der Natriumaufnahme verstärkt wird.
  • Der Abstand zwischen Blut und Wasser in den Epithelzellen von Fischen beträgt etwa 1 Mikrometer oder etwa ein Millionstel Meter.
  • Mit ungefähr 32.000 Arten weisen Fische eine größere Artenvielfalt auf als jede andere Klasse von Wirbeltieren.
  • Es wird geschätzt, dass es ungefähr 15.000 nicht identifizierte Fischarten gibt
  • Fossile Beweise deuten darauf hin, dass Fische seit ungefähr 400 Millionen Jahren auf der Erde sind.
  • Fische, die sowohl in Salzwasser als auch in Süßwasser leben können, werden als Anadromous-Fische bezeichnet.
  • Die meisten Knochenfische halten den Natriumgehalt ihrer Körperflüssigkeiten bei etwa 40% des Meerwassers.
  • Anadrome Fische müssen physiologische Prozesse haben, um mit dem sich ändernden Salzgehalt in ihrer Umgebung fertig zu werden. Ein Mechanismus, der verwendet wird, besteht darin, dass sie, während sie sich in Süßwasser befinden, dazu neigen, sehr verdünnten Urin auszuscheiden, wodurch mehr Frischwasser entfernt wird und der Natriumspiegel normal bleibt.In Salzwasser verwenden sie eine spezialisierte Gruppe von Salzzellen, die Zellen in den Kiemen und im Mund ausscheiden. Sie haben auch Nieren, die sehr konzentrierten Urin ausscheiden können.
  • Haie und Hagelfische haben einen viel höheren Salzgehalt als knochige Fische und sie sind natürlich im Gleichgewicht mit Meerwasser, so dass sie nicht das Problem der knöchernen Fische in Bezug auf die Salzregulierung haben.

Lassen Sie Ihren Kommentar