Kaip jūrų arkliukai kvėpuoja?

Nors jūrų arkliukai gali atrodyti labai skirtingi nei kitų rūšių žuvys, jie yra tiesiog kauluotų žuvų gentis, kurios plaukimo laikysena vertikali. Jūrų arkliukai priklauso tai pačiai Actinopterygii klasei kaip lašišos, tunas ir kitos žinomos rūšys. Kaip ir šios žuvys, jūrų arkliukai absorbuoja deguonį iš vandens, naudodami subtilias epidermio membranas, žinomas kaip žiaunos.

Kaulinė struktūra, žinoma kaip operculum, uždengia daugumos žuvų rūšių žiaunas, paliekant pusmėnulio formos angas galvos šonuose. Jūrų arkliuose ši struktūra yra sumažinta iki siauros angos, esančios galvos gale. Ichtiologai ne iki galo supranta šios evoliucinės modifikacijos tikslą, tačiau mano, kad tai susiję su žuviai būdingu pailgu snukiu.

Jūrų arkliukų žiaunos taip pat turi savitą vidinę struktūrą. Bendra kaulinių žuvų žiaunų struktūra apima keturias žiaunines arkas iš abiejų pusių, tvarkingai išdėstytas išilgai kremzlinių gijų. Jūrų arkliukų žiaunos atsiranda iš pažiūros atsitiktinio kuokštinio modelio, galbūt prisitaikant prie modifikuotos galvos struktūros ir sumažėjusios operacinės angos.

Mažas stiebas su audinio rutuliu sudaro kiekvieną kuokštą jūrų arkliuko žiaunose. Šie kuokštai yra lamelės, specializuoto epitelio rūšis. Pro lameles eina tankus kraujagyslių tinklas, leidžiantis deguoniui ir anglies dioksidui sklisti per plonas membranas tarp jūrų arkliuko kraujotakos ir aplinkinio vandens. Tai leidžia jūrų arkliui pasisavinti deguonį ir atsikratyti anglies dioksido.

Lamelėse kraujas teka kapiliarų tinklu priešais natūralų vandens srautą iš burnos į operikulą. Šis susitarimas, žinomas kaip priešpriešinis srautas, padidina dujų mainų potencialą, leidžiant jūrų arkliui iš vandens išgauti kuo didesnį deguonies kiekį.

Jūrų arkliukų kvėpavimas vyksta pasyvios difuzijos būdu. Pasyvi difuzija įvyksta, kai medžiagos juda per membraną iš mažos koncentracijos regionų į didelės koncentracijos regionus. Kai aplinkiniame vandenyje yra daugiau deguonies nei jūrų arkliuko kraujyje, deguonies molekulės natūraliai pereis iš vandens į jūrų arkliuko kraują. Panašiai anglies dioksidas difunduoja iš kraujotakos į supantį vandenį. Šis mechanizmas leidžia jūrų arkliui išgauti deguonį iš savo aplinkos ir šalinti išmetamas dujas.