Jak ryby oddychają pod wodą? Sekret skrzeli i tlenu ukrytego w wodzie

Ryby żyją w świecie, w którym my, ludzie, w kilka chwil byśmy się utopili. A jednak spędzają całe życie zanurzone w wodzie, spokojnie oddychając tam, gdzie dla nas nie ma powietrza. Jak to możliwe, że potrafią wydobyć życiodajny tlen z wody, i dlaczego ta sama ryba ginie, gdy wyjmiemy ją na brzeg?

Tlen ukryty w wodzie

Choć woda w rzece czy jeziorze wydaje się nam zupełnie pozbawiona powietrza, w rzeczywistości kryje w sobie rozpuszczony tlen. To właśnie ten niewidoczny tlen, pochodzący z powietrza oraz od wodnych roślin, pozwala rybom i niezliczonym innym stworzeniom przetrwać pod powierzchnią wody.

Problem w tym, że woda jest pod tym względem znacznie uboższa od powietrza, ponieważ zawiera wielokrotnie mniej tlenu niż ta sama objętość powietrza, którym my oddychamy. Aby więc zaspokoić swoje potrzeby, ryba musi przepuścić przez swoje ciało ogromne ilości wody i wyłuskać z niej niemal każdą dostępną cząsteczkę tlenu.

Skrzela, podwodne płuca

Do tego niezwykłego zadania natura wyposażyła ryby w skrzela, które pełnią rolę ich podwodnych płuc. Skrzela ukryte są zwykle po bokach głowy i zbudowane z wielu delikatnych blaszek oraz listków, które razem tworzą olbrzymią powierzchnię gęsto oplecioną drobniutkimi naczyniami krwionośnymi.

Cały proces zaczyna się od tego, że ryba nabiera wodę do pyska, a następnie przepycha ją na zewnątrz, ponad skrzelami. Gdy woda opływa te cienkie blaszki, rozpuszczony w niej tlen przenika przez ich ściany prosto do krwi, a w drugą stronę, z krwi do wody, wędruje zbędny dwutlenek węgla.

Genialny przepływ pod prąd

Sama wymiana gazów mogłaby być mało wydajna, gdyby nie pewien genialny trik, który natura ukryła w budowie skrzeli. Otóż krew wewnątrz blaszek płynie w kierunku dokładnie przeciwnym do przepływającej obok wody, w układzie, który naukowcy nazywają wymianą przeciwprądową.

Dzięki temu sprytnemu rozwiązaniu na całej długości skrzeli utrzymuje się stała różnica w ilości tlenu, która nieustannie napędza jego przenikanie do krwi. W rezultacie ryba potrafi wychwycić z przepływającej wody nawet około siedemdziesięciu pięciu procent zawartego w niej tlenu, co jest wynikiem naprawdę imponującym.

Pompa, która tłoczy wodę

Aby skrzela mogły działać, woda musi przez nie stale przepływać, więc ryby wykształciły różne sposoby, by ją tłoczyć. Większość ryb kostnych ma po bokach głowy ruchome pokrywy skrzelowe, które niczym małe pompy rytmicznie wpychają i wypychają wodę ponad skrzelami, nawet wtedy, gdy ryba stoi w miejscu.

Rekiny i płaszczki radzą sobie inaczej, ponieważ ich skrzela otwierają się na zewnątrz wyraźnymi szczelinami widocznymi po bokach ciała. Wiele z nich musi nieustannie płynąć naprzód z otwartym pyskiem, aby napędzać strumień wody przez skrzela, i właśnie dlatego niektóre gatunki niemal nigdy się nie zatrzymują.

Dlaczego ryba dusi się na powietrzu

Skoro powietrze zawiera znacznie więcej tlenu niż woda, mogłoby się wydawać, że ryba wyjęta na brzeg powinna oddychać jeszcze łatwiej. W rzeczywistości dzieje się jednak coś dokładnie odwrotnego, a wyjęta z wody ryba dość szybko się dusi, mimo że tlen znajduje się tuż obok niej.

Powodem jest to, że delikatne blaszki skrzeli są podtrzymywane i rozdzielane właśnie przez otaczającą wodę. Gdy ryba znajdzie się na powietrzu, blaszki te sklejają się i opadają, a ich powierzchnia gwałtownie maleje, przez co wymiana gazowa staje się niemożliwa i ryba nie jest w stanie pobrać potrzebnego tlenu.

Mistrzowie oddechu

Natura, jak zwykle, ma jednak w zanadrzu ciekawe wyjątki od reguły. Niektóre ryby przystosowały się do życia w wodach ubogich w tlen i potrafią od czasu do czasu zaczerpnąć powietrza wprost znad powierzchni, zupełnie jak my. Pomagają im w tym specjalne, dodatkowe narządy oddechowe ukryte w ich ciele.

Najsłynniejsze są pradawne ryby dwudyszne, które oprócz skrzeli posiadają prymitywne płuca i potrafią przetrwać nawet w wysychającym błocie. Te niezwykłe przykłady pokazują, jak pomysłowo życie radzi sobie z pobieraniem tlenu, tego samego, którego i my potrzebujemy do przeżycia każdego dnia.