Hoe ademen zeepaardjes?

Hoewel zeepaardjes er heel anders uit kunnen zien dan andere soorten vissen, zijn ze gewoon een geslacht van beenvissen met een rechtopstaande zwemhouding. Zeepaardjes behoren tot dezelfde klasse, Actinopterygii, als zalm, tonijn en andere bekende soorten. Net als deze vissen absorberen zeepaardjes zuurstof uit water met behulp van delicate epidermale membranen die bekend staan ​​​​als kieuwen.

Een benige structuur die bekend staat als het operculum bedekt de kieuwen van de meeste vissoorten, waardoor er halvemaanvormige openingen aan de zijkanten van de kop achterblijven. Bij het zeepaardje is deze structuur gereduceerd tot een smalle opening aan de achterkant van het hoofd. Ichthyologen begrijpen het doel van deze evolutionaire wijziging niet volledig, maar denken dat het verband houdt met de kenmerkende langwerpige snuit van de vis.

Zeepaardjeskieuwen hebben ook een kenmerkende interne structuur. De gemeenschappelijke kieuwstructuur onder beenvissen omvat vier kieuwbogen aan elke kant, gerangschikt op een ordelijke manier langs kraakbeenachtige filamenten. Zeepaardjeskieuwen komen voor in een schijnbaar willekeurig getuft patroon, mogelijk als een aanpassing aan de gewijzigde kopstructuur en verminderde operculaire opening.

Elk plukje in de kieuwen van een zeepaardje vormt een kleine stengel met daarop een weefselbol. Deze bosjes zijn de lamellen, een soort gespecialiseerd epitheel. Een dicht netwerk van bloedvaten loopt door de lamellen, waardoor zuurstof en koolstofdioxide door de dunne membranen tussen de bloedbaan van het zeepaardje en het omringende water kunnen diffunderen. Hierdoor kan het zeepaardje zuurstof opnemen en koolstofdioxide kwijtraken.

Binnen de lamellen stroomt het bloed door het capillaire netwerk tegenover de natuurlijke waterstroom van de mond naar het operculum. Deze opstelling, die bekend staat als tegenstroom, verhoogt het potentieel voor gasuitwisseling, waardoor het zeepaardje de maximaal mogelijke hoeveelheid zuurstof uit het water kan halen.

Seahorse-ademhaling vindt plaats door passieve diffusie. Passieve diffusie treedt op wanneer stoffen over een membraan bewegen van gebieden met een lage concentratie naar gebieden met een hoge concentratie. Wanneer er meer zuurstof in het omringende water is dan in het bloed van het zeepaardje, zullen de zuurstofmoleculen van nature uit het water in de bloedbaan van het zeepaardje komen. Evenzo diffundeert koolstofdioxide vanuit de bloedbaan in het omringende water. Met dit mechanisme kan het zeepaardje zuurstof uit zijn omgeving halen en afvalgassen afvoeren.