كيف تتنفس فرس البحر؟

على الرغم من أن فرس البحر قد يبدو مختلفًا تمامًا عن الأنواع الأخرى من الأسماك ، إلا أنه مجرد جنس من الأسماك العظمية ذات وضعية السباحة المستقيمة. تنتمي فرس البحر إلى نفس الفئة ، Actinopterygii ، مثل السلمون والتونة والأنواع الأخرى المألوفة. مثل هذه الأسماك ، تمتص فرس البحر الأكسجين من الماء باستخدام أغشية البشرة الحساسة المعروفة باسم الخياشيم.

يغطي الهيكل العظمي المعروف باسم الخيشوم خياشيم معظم أنواع الأسماك ، تاركًا فتحات على شكل هلال على جانبي الرأس. في فرس البحر ، يتم تقليل هذا الهيكل إلى فتحة ضيقة تقع في مؤخرة الرأس. لا يفهم علماء الأسماك تمامًا الغرض من هذا التعديل التطوري ، لكنهم يعتقدون أنه مرتبط بخاصية الخطم المستطيل المميز للسمكة.

تتمتع خياشيم فرس البحر بهيكل داخلي مميز أيضًا. يشتمل الهيكل الخيشومي المشترك بين الأسماك العظمية على أربعة أقواس خيشومية على كل جانب ، مرتبة بطريقة منظمة على طول الخيوط الغضروفية. تحدث خياشيم فرس البحر بشكل عشوائي على ما يبدو معنقدة ، ربما كتكيف مع بنية الرأس المعدلة وتقليل الفتحة الغامضة.

يشكل جذع صغير تعلوه كرة من الأنسجة كل خصلة داخل خياشيم فرس البحر. هذه الخصلات هي الصفائح ، وهي نوع من الظهارة المتخصصة. تمر شبكة كثيفة من الأوعية الدموية عبر الصفائح ، مما يسمح للأكسجين وثاني أكسيد الكربون بالانتشار عبر الأغشية الرقيقة بين مجرى الدم في فرس البحر والمياه المحيطة. هذا يسمح لفرس البحر بتناول الأكسجين والتخلص من ثاني أكسيد الكربون.

داخل الصفائح ، يتدفق الدم عبر الشبكة الشعرية المقابلة للتدفق الطبيعي للمياه من الفم إلى الغطاء الخيشاني. يُعرف هذا الترتيب بتدفق التيار المعاكس ، ويزيد من إمكانية تبادل الغازات ، مما يسمح لفرس البحر باستخراج أكبر قدر ممكن من الأكسجين من الماء.

يحدث تنفس فرس البحر عن طريق الانتشار السلبي. يحدث الانتشار السلبي عندما تنتقل المواد عبر غشاء من مناطق ذات تركيز منخفض إلى مناطق ذات تركيز عالٍ. عندما يكون هناك أكسجين في المياه المحيطة أكثر مما هو موجود في دم فرس البحر ، فإن جزيئات الأكسجين ستنتقل بشكل طبيعي من الماء إلى مجرى دم فرس البحر. وبالمثل ، ينتشر ثاني أكسيد الكربون من مجرى الدم إلى المياه المحيطة. تسمح هذه الآلية لفرس البحر باستخراج الأكسجين من بيئته والتخلص من الغازات العادمة.