Задыхаются ли рыбы? Что происходит с рыбой, когда кислород в воде исчезает? Удивительные особенности подводного дыхания

Пост опубликован в блогах iXBT.com, его автор не имеет отношения к редакции iXBT.com

Вопрос кажется почти абсурдным, не так ли? Рыбы ведь живут под водой, дышат жабрами — какой еще дефицит кислорода? Но если нырнуть глубже (простите за каламбур!), оказывается, что подводный мир далеко не всегда обеспечивает своих обитателей кислородом в достатке. И да, рыбы могут испытывать то, что мы бы назвали удушьем, или, по-научному, гипоксией.

Кислород: Не только для сухопутных

Прежде всего, давайте разберемся: зачем рыбам вообще кислород? Точно так же, как и нам с вами, он необходим для клеточного дыхания — процесса, при котором организм получает энергию из пищи. У нас для этого есть легкие, а у большинства рыб — жабры. Эти удивительные органы работают как высокоэффективные фильтры, извлекая драгоценный растворенный в воде кислород и отправляя его в кровь.

Иллюстрация
Иллюстрация
Автор: ИИ Copilot Designer//DALL·E 3 Источник: www.bing.com

Казалось бы, система отлажена. Но есть нюанс: количество растворенного кислорода в воде — величина непостоянная. Она зависит от температуры (холодная вода удерживает больше кислорода, чем теплая), давления, солености, наличия течений и, увы, от загрязнения. В стоячих, перегретых или цветущих водоемах кислорода может быть критически мало.

Спринтер или тяжелоатлет? Лосось и его стратегия

Интересно, что не все рыбы одинаково реагируют на нехватку кислорода или на ситуации, требующие больших энергозатрат. Возьмем, к примеру, лосося, совершающего свой героический бросок против течения, преодолевая пороги и водопады на пути к нерестилищам. Кажется, вот уж кто должен задыхаться!

Но, как поясняют биохимики, для лосося это скорее похоже на интенсивную силовую тренировку, чем на марафонский забег. Его мощные мышцы работают в анаэробном режиме (то есть почти без участия кислорода), и усталость наступает раньше, чем истощаются запасы кислорода в крови. К тому же, лосось обычно обитает в прохладных, проточных водах, где кислорода, как правило, хватает. Так что, запыхаться в нашем понимании лососю не грозит — он скорее «перегорит» от мышечного напряжения.

Когда вода не дышит: Изобретательность тропических рыб

Совсем другая картина в тропиках. Теплая вода изначально содержит меньше кислорода, а в каких-нибудь заводях или густо заросших прудах его уровень может падать до опасно низких отметок. И вот тут-то рыбы демонстрируют чудеса адаптации!

  • Дыхание у поверхности: Многие аквариумные рыбки, знакомые нам с детства (гуппи, меченосцы и другие), не просто так иногда поднимаются к самой кромке воды. Они буквально «пьют» самый верхний, насыщенный кислородом слой, контактирующий с воздухом. Это называется «водное поверхностное дыхание» (Aquatic Surface Respiration, ASR) — простая, но эффективная стратегия.
  • Глоток свежего воздуха: Некоторые идут дальше. Бычки или маслюки (небольшие рыбки, часто встречающиеся в прибрежной зоне) могут натурально высовываться из воды, чтобы сделать полноценный глоток атмосферного воздуха! Прямо как мы, выныривая из бассейна.
  • Запасные «легкие»: А есть и настоящие уникумы. Двоякодышащие рыбы (lungfish) — живое ископаемое, почти не изменившееся за миллионы лет, — оправдывают свое название. У них есть не только жабры, но и орган, похожий на примитивное легкое (часто это видоизмененный плавательный пузырь), позволяющий дышать воздухом. Но и это не предел! Некоторые рыбы приспособились поглощать кислород через густо снабженные капиллярами стенки рта, кишечника или даже желудка. Представляете? Дышать желудком! Природа поистине изобретательна.
Иллюстрация
Иллюстрация
Автор: ИИ Copilot Designer//DALL·E 3 Источник: www.bing.com
Риск или выживание? Поведенческие хитрости

Что же делает рыба, когда кислорода становится совсем мало, а особых «гаджетов» для дыхания воздухом у нее нет? Неужели падает в обморок? Нет, до такого обычно не доходит.

Инстинкты подсказывают два основных пути:

  1. Замереть: Опуститься на дно и максимально снизить активность, чтобы экономить драгоценный кислород. Движение требует энергии, а энергия — кислорода. Нет движения — расход меньше.
  2. Искать кислород: Если возможно, подняться к поверхности, где концентрация O2 выше (даже если рыба не умеет дышать воздухом, верхние слои воды часто богаче кислородом).

Конечно, поднимаясь к поверхности или замирая на дне в условиях гипоксии, рыба становится более уязвимой для хищников. Это кажется рискованным. Но тут вступает в силу парадоксальная логика выживания: если условия настолько суровы, что только ты способен выжить при таком низком уровне кислорода, то хищников поблизости, скорее всего, уже и нет! Они либо ушли в лучшие места, либо сами стали жертвами гипоксии. Так что, оказавшись на виду, ты можешь быть «последней плавающей рыбой» — и это твоя победа.

Вместо заключения: Урок адаптации

Итак, ответ на вопрос «задыхаются ли рыбы?» — определенно «да». Точнее, они могут столкнуться с дефицитом кислорода. Но за миллионы лет эволюции подводные обитатели выработали невероятное разнообразие стратегий — от биохимических особенностей мышц до уникальных органов дыхания и поведенческих трюков — чтобы справляться с этой проблемой. Изучение этих механизмов не только поражает воображение, но и помогает понять, насколько гибкой и находчивой может быть жизнь, приспосабливаясь к самым сложным условиям нашей планеты. А знаете, это заставляет задуматься и о нашем собственном мире, где уровень кислорода в водоемах все чаще снижается из-за глобального потепления и загрязнения… Но это уже совсем другая история.

0 комментариев

Добавить комментарий

Сейчас на главной

Новости

Публикации

Гидравлический штатив на глубине 4 000 м: как ходульный бентозавр обманывает физику придонного слоя

Глубоководный аппарат, опустившийся на абиссальную равнину Тихого океана на отметку 4 200 м, фиксирует внешнее статическое давление в 42 МПа. При таком сжатии любая тонкостенная жесткая опора...

2,3 миллиарда лет назад Земля едва не потеряла весь кислород: ученые выяснили, как планета сохранила обитаемость

Около двух с половиной миллиардов лет назад состав атмосферы Земли начал необратимо меняться. В воздухе впервые появился свободный кислород — газ, без которого невозможно существование...

Эйнштейн оказался квантовым: физики вывели уравнения гравитации из квантовой информации

Современная фундаментальная физика держится на двух теориях, которые до сих пор не удается свести к единому знаменателю.Первая — общая теория относительности. Она описывает...

Как на самом деле погибнет Солнечная система: новое исследование опровергло вечную стабильность орбит

Вопрос о том, способна ли планетная система существовать вечно, определил само зарождение теоретической астрономии. Размышляя о законе всемирного тяготения и наблюдая за орбитами Юпитера и...

Поставил проектор на шкаф под углом, а он сам всё настроил на экран 130": обзор TrendVision Luma Arc

Когда хочется смотреть фильмы на большой диагонали, обычный телевизор уже не всегда кажется подходящим решением. Но с проекторами есть другая проблема: нужно найти место для установки, выставить...

Как буква «Ё» появилась в русском языке и почему её часто не используют

В книге можно встретить «елку», «ежика» и «теплый вечер» — и без труда понять, какие слова имелись в виду. Но с выражениями «все готово» или «мы узнаем» такой уверенности уже нет:...