Зябра й дихання риб: як риби дихають

Зябра роблять набагато більше, ніж дихають: протитечійний обмін видобуває кисень із води, а той самий орган виділяє аміак і балансує солі. Ось як це працює.

Зябра — визначальний орган риб, і вони роблять набагато більше, ніж поглинають кисень. Вони водночас легені, головний видільний орган і орган сольового балансу. Оскільки вони перебувають у прямому контакті з водою, вони ж першими страждають від поганої якості води, тому їхнє розуміння таке корисне для акваріумістів.

Будова

Зябра риби побудовані ієрархічно. У кісткових риб зазвичай пʼять пар зябер, підтримуваних зябровими дугами; кожна дуга несе ниткоподібні зяброві філаменти, а філаменти несуть тонкі складки, звані ламелами, насичені капілярами. Цей устрій дає дуже велику поверхню для обміну киснем і вуглекислим газом через тонкий епітелій. Щоб рухати воду по цій поверхні, риби втягують багату киснем воду через рот і прокачують її над зябрами, а в кісткових риб зяброва кришка дозволяє робити це без постійного плавання.

Протитечійний обмін

Причина високої ефективності зябер — протитечійний обмін: у ламелах капілярна кров тече в напрямку, протилежному воді. Оскільки обидва потоки йдуть назустріч один одному, градієнт концентрації підтримується по всій довжині контакту, тож кисень продовжує дифундувати з води в кров увесь шлях, а не досягає рівноваги на півдорозі. Максимальний досяжний перенос вищий за протитечії, ніж за паралельного потоку, і на практиці це дозволяє зябрам видобувати понад 80% кисню, доступного у воді.

Більше, ніж дихання

Зяброві філаменти також відають обміном іонів, води, кислот і аміаку. Більша частина азотистих відходів риби виходить не через нирку, а через зябра у вигляді аміаку. Зябра також ведуть осморегуляцію: морські риби виділяють надлишок солі через спеціалізовані клітини, тоді як прісноводні використовують зябра, щоб поглинати потрібні іони для підтримання осмолярності крові.

Додаткове дихання повітрям

Деякі риби доповнюють зяброве дихання додатковими органами. Лабіринтові, такі як півники й гурамі, мають лабіринтовий орган — сильно складчасту надзяброву структуру, що дозволяє їм забирати кисень прямо з повітря біля поверхні й виживати у воді з низьким киснем. Закономірно, що риби з вод із низьким киснем зазвичай мають більші й складніші лабіринтові органи, ніж риби зі швидкоплинних, багатих киснем вод.