Cum respira caii de mare?

Deși caii de mare pot arăta foarte diferit de alte tipuri de pești, ei sunt pur și simplu un gen de pești osoși cu o postură verticală de înot. Caii de mare aparțin aceleiași clase, Actinopterygii, ca somonul, tonul și alte specii familiare. La fel ca acești pești, caii de mare absorb oxigenul din apă folosind membrane epidermice delicate cunoscute sub numele de branhii.

O structură osoasă cunoscută sub numele de operculum acoperă branhiile majorității speciilor de pești, lăsând deschideri în formă de semilună pe părțile laterale ale capului. În calul de mare, această structură este redusă la o deschidere îngustă situată în partea din spate a capului. Ichtiologii nu înțeleg pe deplin scopul acestei modificări evolutive, dar cred că este legat de botul alungit caracteristic peștilor.

Brăncile cu caval de mare au și o structură internă distinctă. Structura comună a branhiilor în rândul peștilor osoși implică patru arcuri branhiale pe fiecare parte, dispuse în mod ordonat de-a lungul filamentelor cartilaginoase. Brăncile de cai de mare apar într-un model cu smocuri aparent aleatoriu, posibil ca o adaptare la structura capului modificată și deschidere operculară redusă.

O tulpină mică acoperită de o sferă de țesut alcătuiește fiecare smoc în branhiile unui cal de mare. Aceste smocuri sunt lamele, un tip de epiteliu specializat. O rețea densă de vase de sânge trece prin lamele, permițând oxigenului și dioxidului de carbon să difuzeze pe membranele subțiri dintre fluxul sanguin al calului de mare și apa din jur. Acest lucru permite calului de mare să preia oxigen și să scape de dioxidul de carbon.

În interiorul lamelelor, sângele curge prin rețeaua capilară opusă fluxului natural de apă din gură către opercul. Cunoscut sub numele de debit contracurent, acest aranjament crește potențialul de schimb de gaze, permițând calului de mare să extragă cantitatea maximă posibilă de oxigen din apă.

Respirația calului de mare are loc prin difuzie pasivă. Difuzia pasivă apare atunci când substanțele se deplasează pe o membrană de la regiuni cu concentrație scăzută la regiuni cu concentrație mare. Când există mai mult oxigen în apa din jur decât în ​​sângele calului de mare, moleculele de oxigen vor trece în mod natural din apă în fluxul sanguin al calului de mare. În mod similar, dioxidul de carbon se difuzează din fluxul sanguin în apa din jur. Acest mecanism permite calului de mare să extragă oxigenul din mediul său și să elimine gazele reziduale.