Как дышат водные животные и как они выживают?
Как животные дышат под водой, если там нет кислорода, чтобы дышать? Или всё-таки он там есть?
Крупные и не очень животные, живущие в воде, дышат через кожу. Также они имеют жабры, которые содержат специальные клетки, предназначенные для обеспечения газообмена при прохождении через них воды.
Водные животные едят разнообразную пищу. Такие животные, как кораллы, губки и киты, едят мелких ракообразных, называемых планктоном. Океанские рыбы имеют самые различные привычки в том, что касается питания. Большинство океанских рыб едят друг друга и ракообразных, таких как креветки, крабы и криль. Они также питаются водорослями, ламинарией, планктоном, детритом и головоногими моллюсками (осьминоги и кальмары), а также иглокожими (морские ежи). Некоторые океанские рыбы являются падальщиками и питаются тушами других морских животных.
Многие морские животные являются хищниками. Но некоторые из них, такие как морские черепахи, ламантины и дюгони, специализируются на поедании подводных растений. Некоторые морские рыбы — травоядные. Они пасутся на водорослях в прибрежных водах.
Морские организмы приспособились к разнообразным средам обитания и экологическим условиям в океанах. У них имеются физиологические, поведенческие и структурные адаптации для выживания в водной среде. Физиологические адаптации морских животных в большей мере связаны с метаболизом тела. Водные животные также научились поведенческим адаптациям, чтобы выжить и убежать от хищников.
Из-за хрупкости окружающей среды экологи часто высказывают особую озабоченность именно водными животными. Разрушительный рыбный промысел, излишний лов, изменение климата и загрязнение морской среды с земли и воздуха — всё это очень сильно влияет на океаны. Агрессивные химические вещества, загрязняющие воду, оказывают разрушительное воздействие на многие морские виды животных. Эта экосистема нуждается в защите.
Забавные факты
Дельфины спят с открытыми глазами; половина их мозга никогда не спит, чтобы они могли постоянно следить за хищниками и другими угрозами.
Синие киты производят звуки громкостью 188 децибел, что является самым громким звуком, производимым каким-либо животным на земле.
У осьминога три сердца.
Черепахи, похоже, не любят Антарктиду. Кроме как здесь, они живут на всех остальных континентах.
Морские губки живут без головы, глаз, рта, костей, щупалец, лёгких, сердца или мозга. Им и так хорошо.
Сердце креветки находится в голове.
Сом — как один очень большой язык, на этой рыбе располагается почти 100.000 индивидуальных вкусовых рецепторов (у крупных особей — даже больше!). Для сравнения, у людей их всего 2000-8000, и все они сосредоточены на языке. А у сома они распределены по всему телу. Его тело лишено чешуи и покрыто слоем слизи, обеспечивающей скольжение и маневренность рыбы в воде.
Голова черепахи логгерхеда продолжает расти по мере взросления.
Большие белые акулы могут проглотить морского льва за один присест.
Кашалоты — единственные хищники, которые охотятся на гигантского кальмара.
Несмотря на то, что у дельфинов есть 100 зубов, они проглатывают свою добычу целиком, не разжёвывая.
Во рту синего кита может поместиться около 100 человек. Но это скромное создание питается только мелкими рыбками.
Мурены продолжают открывать и закрывать рот в процессе дыхания. Они просто так дышат.
Черви Помпеи живут в вулканических жерлах, расположенных на 2500 метров ниже поверхности океанов. Если их вывести на поверхность, они гибнут.
Некоторые угри могут покидать воду и скользить по суше (в течение короткого периода времени).
Зубы крабов находятся в их желудках.
Дюгони родственны слонам.
Морские звёзды живут на морском дне. Они — единственные животные с ногами на руках.
Источник
IT News
Last update Вс, 29 Янв 2017 11pm
Как рыбы дышат под водой?
Как и всем живым созданиям, рыбам необходим кислород. Большинство рыб получает его при помощи специальных решетообразных органов, которые называются жабрами.
Жабры находятся прямо за ротовой полостью по обеим сторонам головы и, как правило, защищены полупрозрачной пластинкой — жаберной крышкой, или оперкулумом. Под оперкулумом располагается четыре ряда частично перекрывающих друг друга кроваво-красных жабер. Жабры состоят из костных дуг, которые поддерживают многочисленные жаберные лепестки — пары тонких мягких отростков, напоминающих плотно посаженные зубья расчески. Каждый лепесток содержит крошечные мембраны, или ламеллы, сотканные из миллиардов кровеносных капилляров. Стенки мембран настолько тонки, что текущая по ним кровь экстрагирует кислород непосредственно из водного потока, омывающего жабры. Затем ламеллы выводят из крови в воду углекислый газ. Вода, как и воздух, на 1/30 состоит из кислорода, и этот газовый обмен — кислорода и углекислого газа является ключевым компонентом подводной жизни.
Жесткие жаберные тычинки, расположенные на жаберной дуге, фильтруют поступающую воду. Кровеносные сосуды в жаберных лепестках снабжают кровью и осушают капилляры в ламелле.
Вода, проходящая по жаберным лепесткам, обогащает артериальную кровь кислородом. После этого кровь по венозным сосудам поступает в мембрану, где она освобождается от углекислого газа.
Поступление воды в жабры
Нормальная жизнедеятельность рыб обеспечивается непрерывным поступлением в жабры насыщенной кислородом воды. У большей части костных рыб рот и жабры работают во взаимодействии по принципу насоса: сначала жабры плотно закрываются, рот распахивается, а его стенки расширяются, затягивая внутрь воду. Затем ротовая полость сжимается, рот захлопывается, а жабры раскрываются, выталкивая воду изо рта. Такой способ дыхания, позволяющий воде проникнуть в жабры, даже если рыба находится в состоянии покоя, характерен для малоподвижных рыб, таких, как карп, камбала и палтус.
Дыхание начинается, когда рот рыбы раскрывается, а ротовая полость расширяется, всасывая воду.
Затем рот рыбы закрывается, и открываются оперкулумы, выталкивая воду из жаберной полости через жабры.
Правильнее дышать ртом
Активным рыбам — макрели, тунцу и некоторым видам акул — необходимо больше кислорода, чем их медлительным собратьям, таким, как камбала, угорь, электрический скат и морские коньки. Вот почему подводные рыбы часто плавают с открытыми ртами: это позволяет им пропустить через жабры значительно больший объем воды, а значит, и кислорода. Кроме того, жабры у этих видов рыб крупнее и толще, с тесно расположенными мембранами, что заметно повышает их респираторную способность. Эти рыбы вынуждены плавать даже во время сна, иначе они погибнут от недостатка кислорода (от удушения).
Источник
Как водные млекопитающие дышат под водой
Средний объём лёгких человека составляет 2500 миллилитров. При спокойном вдохе поглощается 500 миллилитров воздуха, из которых 140 остаётся в так называемом «вредном пространстве», а 360 поступает в лёгкие. Значит, альвеолярный воздух вентилируется всего лишь на одну седьмую часть (360/2500).
Водные млекопитающие киты за одно дыхательное движение обновляют содержимое лёгких на 90 процентов! Подвижная грудная клетка, мощные дыхательные мускулы, развитая мускулатура в лёгочной ткани – всё это приспособлено для того, чтобы сделать глубокий выдох – вытолкнуть бесполезный, отдавший кислород воздух и как можно быстрее заменить его новой порцией чистого атмосферного воздуха. С каждым дыхательным движением в лёгкие кита поступает в 4-5 раз больше кислорода, чем в лёгкие человека.
Кашалот перед длительным погружением делает 60-70 вдохов; можно представить себе, как основательно он «заряжает» свой организм кислородом.
У водных млекопитающих повышена так называемая кислородная ёмкость крови. Известно, что кислород по организму разносит особый, содержащийся в красных кровяных тельцах (эритроцитах) пигмент – гемоглобин. Проходя через лёгкие, гемоглобин присоединяет кислород и в виде оксигемоглобина устремляется по артериям во все уголки организма.
Один грамм гемоглобина крови человека связывает 1,23 кубических сантиметра кислорода, а тюленя – 1,78. К этому надо добавить, что процесс связывания кислорода гемоглобином идёт у ныряющих млекопитающих очень быстро.
Водные млекопитающие отличаются экономным расходованием кислорода во время ныряния. Так, у обыкновенного тюленя расход кислорода в течение одной минуты после погружения снижался в 15 раз! Эта экономия обеспечивается различными способами. Замедляется обмен веществ в организме зверя, уменьшается количество вырабатываемого тепла, происходят резкие изменения в кровообращении и характере кровоснабжения различных тканей.
У морского льва, например, уже через 10 секунд после начала ныряния количество сокращений сердца падает от 130-140 до 30-40 в минуту, а у серого кита – со 100 до 10 ударов. Но особенно отличается в этом отношении нутрия. У неё частота сердцебиений при погружении в воду уменьшается с 216 до 4! Разница колоссальная. У северного морского слона частота сокращений сердца в конце 40 – минутного ныряния также падала до 4, но исходный уровень у этого вида гораздо ниже, чем у нутрии: 60 ударов в минуту.
Специальные измерения показали, что при нырянии давление крови в магистральных сосудах сохраняется в норме. Зато в малых артериях оно уменьшается до уровня венозного, а иногда и вовсе сходит на нет, то есть пульс перестаёт прощупываться.
Перераспределение кровопотока имеет огромнейшее значение для зверя. В любых условиях его головной мозг нормально омывается кровью, в достатке снабжается кислородом. Болезненно реагирует головной мозг на недостаток кислорода: 4-5 минут – и в нежных клетках наступают необратимые изменения. «Оживление» организма становится невозможным. Другие органы могут побыть и на голодной диете, они гораздо выносливее и неприхотливы.
Нервные клетки дыхательного центра животных находятся в передней трети продолговатого мозга. Водные млекопитающие очень чувствительны к концентрации углекислого газа в крови. Чуть содержание его превышает норму – дыхательный центр даёт «команду» усилить вентиляцию лёгких, увеличить приток кислорода, улучшить вывод углекислоты из крови. И здоровый организм выполняет эти команды, дыхание становится глубоким, нормальный состав газов крови восстанавливается. Но вот что удивительно – дыхательный центр головного мозга водных млекопитающих чрезвычайно устойчив к повышению концентрации в крови углекислого газа.
Поразмыслив, учёные поняли в чём суть дела: сохранение у этих зверей свойственной для наземных млекопитающих чувствительности к углекислоте могло позволить дыхательному центру сыграть злую шутку со своим хозяином – заставить его усилить «вентиляцию» лёгких в самый неподходящий момент, во время ныряния. Конечно, вдох под водой был бы для зверя последним…
Перераспределение кровяного потока, усиленное питание головного мозга, когда зверь находится под водой, — эти механизмы обнаружены не только у водных млекопитающих – они есть у бобра, ондатры и некоторых других зверей.
Гемоглобин есть не только в крови, но и в форме миоглобина присутствует в мышечной ткани животных. Миоглобин запасает кислород и отдаёт его по мере надобности. У водных млекопитающих этого пигмента очень много, у дельфинов, например, его столько же, сколько и гемоглобина. В мышцах сердца и головы дельфинов миоглобина в 4-5 раз больше, чем у кролика или морской свинки, а в спинных и брюшных мышцах – в 15 раз!
Учёные установили, что запас кислорода в организме человека составляет в среднем 2640 миллилитров, из них в лёгких – 900, в крови – 1160, тканевой жидкости – 245, в миоглобине – 335 миллилитров — одна седьмая часть общего запаса. У тюленя же из 5400 миллилитров кислорода миоглобин удерживает свыше 2500, то есть почти половину!
Итак, получить больше свежего воздуха, полнее использовать содержащийся в нём кислород, доставить тканям быстрее, лучше «выгрузить» его, создать резервы воздуха и кислорода при нырянии, экономнее расходовать драгоценный газ в погруженном состоянии, обеспечивать им в первую очередь жизненно важные центры – вот к чему сводятся, в сущности, все сложнейшие морфологические и физиологические приспособления, выработавшиеся у водных млекопитающих в процессе великого обратного пути с суши в воду.
Некоторые водные млекопитающие достигли высокой степени совершенства, другие же обладают менее яркими и полными приспособлениями, но принцип для всех общий. А это для нас главное.
Источник
Почему и как рыбы дышат под водой
Собаки, люди и рыбы дышат по одной и той же причине. Всем нужен кислород. Кислород – это газ, который тела используют для выработки энергии.
Живые существа испытывают два чувства голода – желудочное и кислородное. В отличие от перерывов между приемами пищи, перерывы между дыханиями намного короче. Люди делают около 12 вдохов в минуту.
Может показаться, что дышат только кислородом, но в воздухе много других газов. Когда вдыхаем, легкие наполняются этими газами. Легкие отделяют кислород из воздуха и выделяют остальные газы, которыми тела не пользуются.
Все выдыхают углекислый газ, который тела производят, когда вырабатывает энергию. Так же, как тело потеет, когда занимаетесь спортом, также тело выделяет углекислый газ, когда дышим.
Рыбам также нужен кислород для движения тела, но кислород, который они используют, уже находится в воде. Их тела не такие, как у людей. У людей и собак есть легкие, у рыб – жабры.
Как работают жабры
Жабры рыб видны, когда смотрят на их головы. Это линии по бокам головы рыбы. Жабры также находятся внутри тела рыб, но их нельзя увидеть снаружи – так же, как наши собственные легкие. Можно видеть, как рыба дышит в воде, потому что ее голова становится больше, когда она набирает воду. Также как когда человек заглатывает большой кусок еды.
Сначала вода поступает в рот рыб и протекает через жабры. Когда вода покидает жабры, она возвращается в водоём. Кроме того, углекислый газ, который вырабатывает рыба, также удаляется вместе с водой, когда она покидает жабры.
Забавный факт: рыбы и другие животные с жабрами дышат кислородом, потому что их кровь течет через жабры в противоположном направлении от воды. Если бы кровь текла через жабры в том же направлении, что и вода, рыба не получила бы из неё необходимый кислород.
Жабры подобны фильтру, и они собирают из воды кислород, необходимый рыбе для дыхания. После того, как жабры поглощают кислород (круговорот кислорода), газ распространяется по крови и питает тело.
Вот почему так важно оставлять рыбу в воде. Без воды они не получат кислород, необходимый для здоровья.
Другие механизмы дыхания у рыб
Многие рыбы дышат через кожу, особенно когда рождаются, потому что они настолько малы, что у них нет специализированных органов. По мере роста развиваются жабры, потому что диффузии через кожу недостаточно. 20% или более кожного газообмена наблюдают у некоторых взрослых рыб.
Некоторые виды рыб имеют развитые полости за жабрами, которые заполняются воздухом. У других сложные органы, развитые из орошаемой жаберной дуги, формируются и действуют как легкое.
Некоторые рыбы дышат воздухом без специальной адаптации. Американский угорь покрывает 60% потребностей в кислороде через кожу и 40% заглатывает из атмосферы.
Как дышат рыбы под водой – видео
Источник
