Как дышат акулы: устройство и работа жаберной системы хрящевых рыб

Как устроены жабры акул. Как акулы извлекают кислород из воды. Сколько жаберных щелей у разных видов акул. Могут ли акулы дышать без движения. Как акулы адаптируются к разному содержанию кислорода в воде.

Содержание

Особенности дыхательной системы акул

Акулы, как и другие рыбы, дышат с помощью жабр. Однако их дыхательная система имеет ряд уникальных особенностей:

Отсутствие жаберных крышек. В отличие от костных рыб, у акул нет подвижных жаберных крышек. Вместо этого у них имеются открытые жаберные щели.
Наличие брызгалец. У многих видов акул позади глаз расположены специальные отверстия — брызгальца, помогающие прокачивать воду через жабры.
Противоточная система кровообращения в жабрах. Кровь и вода движутся в противоположных направлениях, что повышает эффективность газообмена.
Способность некоторых видов к активной вентиляции жабр. Ряд акул может прокачивать воду через рот и жабры, оставаясь неподвижными.

Как устроены жабры акул?

Жаберный аппарат акул состоит из следующих основных элементов:

Жаберные дуги — хрящевые опорные структуры
Жаберные лепестки — тонкие складки на жаберных дугах
Жаберные тычинки — многочисленные выросты на жаберных лепестках
Жаберные щели — отверстия между жаберными дугами, ведущие наружу

Кровь протекает через капилляры в жаберных лепестках и тычинках, где происходит газообмен с омывающей их водой. Кислород диффундирует в кровь, а углекислый газ выделяется в воду.

Сколько жаберных щелей у акул?

У большинства современных акул имеется 5 пар жаберных щелей. Однако есть виды с иным их количеством:

6 пар — плащеносная акула, шестижаберная акула
7 пар — семижаберная акула
4 пары — гренландская полярная акула (единственный вид)

Количество жаберных щелей — важный признак при классификации акул. Виды с 6-7 парами жабр считаются более примитивными.

Механизм дыхания акул

Существует два основных способа дыхания у акул:

1. Таранное дыхание

При таранном (или ударном) дыхании акула постоянно плывет с открытым ртом. Встречный поток воды проходит через рот и жаберные щели, омывая жабры. Этот способ характерен для активных пелагических видов, таких как:

Белая акула
Акула мако
Синяя акула
Тигровая акула

Таким акулам необходимо постоянно двигаться, чтобы дышать. При остановке они рискуют задохнуться.

2. Активная вентиляция жабр

Некоторые виды акул способны прокачивать воду через жабры, оставаясь неподвижными. Для этого они используют специальные мышцы глотки и брызгальца. К таким акулам относятся:

Акула-нянька
Ковровая акула
Кошачьи акулы
Рогатая акула

Этот способ позволяет акулам экономить энергию и подолгу оставаться на одном месте, например, на дне.

Как акулы дышат во сне?

Акулы не спят в привычном для нас понимании. Однако они могут входить в состояние покоя, когда часть мозга «отдыхает». При этом:

Виды с таранным дыханием продолжают медленно плавать
Донные виды используют активную вентиляцию жабр
Некоторые акулы могут отдыхать, лежа на дне в местах с сильным течением

Таким образом, акулы обеспечивают себе постоянное поступление кислорода даже в состоянии покоя.

Адаптации акул к разному содержанию кислорода

Акулы обитают в водах с различным содержанием растворенного кислорода. Это потребовало ряда приспособлений:

Особенности крови

Высокое содержание гемоглобина в эритроцитах
Повышенное сродство гемоглобина к кислороду
Способность некоторых видов к анаэробному метаболизму

Поведенческие адаптации

Вертикальные миграции за кормом в более богатые кислородом слои воды
Избегание зон с низким содержанием кислорода
Снижение активности при недостатке кислорода

Благодаря этим приспособлениям акулы могут эффективно извлекать кислород даже из вод с его низкой концентрацией.

Влияние экологических факторов на дыхание акул

Различные факторы окружающей среды могут влиять на дыхание акул:

Температура воды

Повышение температуры:

Ускоряет метаболизм акул
Увеличивает потребность в кислороде
Снижает растворимость кислорода в воде

Это создает стрессовые условия для акул в теплых водах.

Соленость

Изменение солености влияет на осморегуляцию и работу жабр. Большинство акул плохо переносят опреснение воды.

Загрязнение

Загрязняющие вещества могут:

Повреждать жаберный эпителий
Нарушать газообмен
Снижать содержание кислорода в воде

Это делает акул уязвимыми к антропогенному загрязнению океана.

Заключение

Дыхательная система акул представляет собой сложный и эффективный механизм, позволяющий этим древним хищникам процветать в разнообразных условиях Мирового океана. Однако растущее антропогенное воздействие на морские экосистемы создает новые вызовы для дыхания акул. Сохранение чистоты и стабильности океанской среды критически важно для выживания этих удивительных рыб.

Как работают жабры акулы? ∞ Лагуна акул

Что такое дыхание?

На этот вопрос большинство ответит, не задумываясь: «поглощение кислорода и выделение углекислого газа». А вот зачем нам кислород и откуда в организме берется углекислый газ, простой обыватель, скорее всего, затруднится объяснить.

Многие удивятся, узнав, что дышать можно и без кислорода. Правда, на это способны только некоторые бактерии и паразитические черви.

Главное в дыхании — энергия, которая высвобождается при расщеплении органических веществ. В присутствии кислорода этой энергии получается в 18 раз больше, чем без него, поэтому активные животные нуждаются в большом количестве кислорода.

Жабры акулы, как и легкие человека, должны постоянно снабжать организм этим необходимым для жизни газом, а ведь в воде его в 30 раз меньше, чем в воздухе.

Что такое жабры?

Это тоже простой для обывателя вопрос. Любой скажет, что это органы, предназначенные для дыхания в воде, и будет прав. Это вывернутые наружу дыхательные поверхности, снабженные огромным количеством тончайших кровеносных капилляров, в которых и происходит газообмен.

Жабры есть у некоторых морских червей, у всех моллюсков и раков. У позвоночных жабры представляют собой щели в глотке, снабженные большим количеством выростов.

У всех нас тоже когда-то были жабры — на первом месяце зародышевого развития.

Как устроены жабры акулы?

Между внутренней поверхностью глотки и поверхностью тела по бокам головной части тела находятся жаберные мешки. Количество жаберных мешков и соответственно жаберных щелей разное у представителей разных отрядов — от 5 до 7 пар.

Жаберные щели хорошо видны в виде линий перед грудными плавниками. Между ними находятся широкие перегородки, хрящевой основой которым служат жаберные дуги, образованные хрящом.

На внутренних поверхностях жаберных мешков находится большое количество темно-красных складок, которые за форму и цвет назвали жаберными лепестками. Лепестки имеют значительную общую площадь поверхности и пронизаны огромным количеством кровеносных капилляров.

Смотреть видео — Жабры китовой акулы:

Как работают жабры акулы?

Для акул характерна проточная вентиляция — жабры омываются водой, заходящей в рот и выходящей из жаберных щелей во время движения. Причем вода и кровь в капиллярах жаберных лепестков движутся по принципу противотока — во взаимно противоположных направлениях.

Акулы также совершают и дыхательные движения, при которых сначала через брызгальце и рот в расширяющуюся глотку попадает вода, через внутренние жаберные щели проникает к лепесткам и дальше в полости перед наружными закрытыми давлением воды жаберными щелями. Так происходит вдох.

Выдох начинается со сближения жаберных дуг и вследствие этого уменьшения объема глотки. Сближенные лепестки не дают воде попасть опять в глотку, она вся направляется в наружные жаберные полости и под давлением отдавшая кислород и насыщенная углекислым газом вода выходит наружу.

При быстром движении достаточно одной проточной вентиляции.

Исследователи часто вылавливают акул для установки спутниковых радиопередатчиков. Для такой процедуры нужно не менее 10-20 минут, так как устройства прикручивают на спинной плавник массивными болтами. Все это время акула находится на воздухе.

Чтобы рыба могла дышать, ей в рот вставляют шланг с мощным напором морской воды, которая вытекает через жаберные щели. Большие белые акулы, а тем более виды помельче, успешно выживают после установки передатчика и еще долго потом сообщают о своем местонахождении, помогая изучать жизнь свою и своих соплеменниц.

Смотреть видео: Акула на борту судна — установка датчика:

Правда ли, что жабры — одно из уязвимых мест акулы?

Бытует мнение, что можно отбиться от нападающей акулы, ударив ее в жабры или в глаз. Скорее всего, у несчастной жертвы не будет возможности дотянуться до этих чувствительных мест, но все же такая вероятность есть.

Один из серферов, подвергшийся нападению акулы-людоеда, смог ухватиться за спинной плавник большой белой хищницы и ударить прямо в жаберную щель. Это спасло ему жизнь, так как акуле пришлось отплыть, чтобы отойти от чувствительного удара.

К моменту следующей атаки ловкий юноша успел ухватиться за остатки своей перекушенной акулой доски и доплыть до прибрежного мелководья, на котором стал недосягаем для чудовища.

Ежегодно акулы убивают около 10 человек, а люди — сотни миллионов акул. И это не акулы вторгаются в экологическую нишу человека, а наоборот. Ведь вода — чуждая для людей среда обитания. Дышим то мы не жабрами, и у нас нет плавников.

Поэтому нужно уважать существ, во владения которых мы постоянно вторгаемся без спроса, и признавать их право чувствовать себя в этих владениях хозяевами.

Органы дыхания акул. Жабры, брызгальца, кожное дыхание.

Как акула дышит?

Органы дыхания акулы являются одним из элементов системы кровообращения ее организма. С помощью дыхательной функции в организм акул поставляется кислород, извлекаемый из морской воды.

Основная задача органов дыхания акулы — газообмен, т.е. удаление углекислоты и поставка кислорода, в отличие от задач органов дыхания костных рыб, которые включают, также, удаление из организма избытка аммиака и мочевины. Жаберный аппарат акул устроен таким образом, чтобы препятствовать потере мочевины через жабры.

Наиболее распространенная и присущая всем акулам конструкция органов дыхания представляет собой жаберные мешки, открывающиеся наружу через жаберные щели позади головы акулы перед грудными плавниками. Жаберных щелей у акул разных видов может быть от пяти до семи с каждой стороны головы.

Жаберные крышки у акул отсутствуют. Жаберные щели отделены друг от друга межжаберными перегородками, в которых расположены жаберные дуги — элемент хрящевого скелета акулы. На дугах расположены жаберные лепестки, имеющие многочисленную бахрому тычинок.

Жаберные лепестки, расположенные на одной стороне перегородки, образуют полужабру. Таким образом, жабра состоит из двух полужабр, находящихся на одной жаберной дуге, а две полужабры, обращенные в одну жаберную щель, образует жаберный мешок.

На первых четырех из пяти жаберных дугах имеется по две полужабры, а на последней жаберных лепестков нет, но в первом жаберном мешке есть еще одна полужабра.

Следовательно, у акул с пятью жаберными щелями имеются четыре с половиной жабры.

Жабры прикрываются специальными жаберными перепонками, предохраняющими их от попадания грязи и мусора. Перепонки закрываются под действием внешнего давления воды, открываются за счет давления, создаваемого в ротоглотке путем изменения ее объема, либо напором встречной воды при движении акулы.

Многочисленные жаберные лепестки с тычинками, содержат мелкие кровеносные сосуды — капилляры. При циркуляции морской воды через жабры, содержащийся в ней кислород всасывается сквозь стенки сосудов, окисляет кровь, которая поставляет его при помощи системы кровоснабжения к органам и тканям тела акулы.

Устройство жаберного аппарата предусматривает противоточное движение крови по капиллярам и водных потоков сквозь жабры, что позволяет эффективнее омывать тычинки жаберных лепестков и извлекать из воды кислород.

Циркуляция воды через жаберный аппарат обеспечивается принудительно, движениями ротоглотки и жаберных дуг, а также пассивно, при движении хищницы в воде с приоткрытым ртом.

Многие акулы имеют дополнительную систему подачи воды к жабрам. Особые отверстия — брызгальца, расположенные позади глаз акулы, соединены каналом с жаберным аппаратом. Движениями ротоглотки, даже при закрытой пасти, акула может вентилировать жабры и извлекать кислород из воды. Такая конструкция имеет особое значение для донных видов акул, которым приходится вести малоподвижный образ жизни и много времени проводить на дне. Если при этом они будут использовать циркуляцию воды через рот, то жаберные лепестки вскоре забьются донным мусором и песком.

Что касается кожного дыхания, то следует отметить, что у акул оно развито слабо, по сравнению с гладкокожими рыбами (угорь, вьюн, налим и др. ). Сеть кожных капилляров у этих хищниц позволяет лишь незначительно использовать газообмен через поры кожи. Тем не менее, у некоторых видов акул, например скватиновых, кожное дыхание оказывает существенную помощь жаберному аппарату.

Систематика акул

Все акулы мира

Анатомия акул

Опасность акул

Реальные истории

Атлантический океан

Тихий океан

Индийский океан

Северный Ледовитый океан

Игра «Акула и веселые пираты»

акул тоже нуждаются в кислороде | Американская ассоциация легких

от редакции |
24 июля 2018 г.

Темы:

Искусство и развлечения
Здоровый воздух
Здоровый воздух
Наука

В июле этого года исполняется 30 лет Неделе акул — невероятно популярному телевизионному мероприятию канала Discovery, в котором восемь дней подряд рассказывается обо всем, что связано с акулами. Миллионы зрителей настраиваются на просмотр. И неудивительно: акулы очаровательны. Они существуют уже миллионы лет, и существует более 500 видов всех размеров и форм — от больших белых, вылетающих из воды в погоне за добычей, до замаскированных воббегонгов, скрывающихся на дне океана. Акулы играют важную роль в пищевых цепях океана и помогают поддерживать баланс океанских экосистем. Одна вещь, которую вы можете не знать об акулах, это то, что им, как и людям, нужен кислород, чтобы выжить. И, как и люди, то, чем они дышат, находится под угрозой из-за того же растущего беспокойства.

Как дышат акулы

У акул нет легких, но они должны дышать кислородом, чтобы выжить. Однако вместо того, чтобы дышать воздухом, акулы получают кислород из воды, которая их окружает. Концентрация кислорода в воде намного ниже, чем в воздухе, поэтому такие животные, как акулы, разработали способы собирать как можно больше кислорода. Процесс дыхания у акул начинается и заканчивается жабрами, которые они используют как для извлечения кислорода из воды, так и для избавления своего тела от углекислого газа.

Вот краткая версия того, как это работает, согласно Sharkopedia:

Когда вода проходит через жабры, маленькие капилляры позволяют кислороду поступать в кровоток.
Затем насыщенная кислородом кровь перекачивается по всему телу акулы.
Затем кровь поступает в сердце и перекачивается к жабрам, где выделяется углекислый газ, и процесс начинается снова.

Большинство акул получают воду через свои жабры, плавая и перемещаясь в воде, в то время как некоторые акулы держат воду в щеках и перекачивают ее через жабры, позволяя им дышать, отдыхая на дне океана.

Высокий и низкий уровень

Уровень кислорода зависит от глубины: выше на поверхности океана и ниже в более глубоких водах.

Некоторым акулам, особенно более крупным и активным, требуется больше кислорода, чем другим, а некоторые акулы действительно способны адаптироваться к условиям с низким содержанием кислорода. «Хотя всем акулам (и их родственникам) для выживания требуется определенное количество кислорода, а чем выше уровень, тем лучше, некоторые виды могут переносить низкий уровень кислорода в течение длительного периода времени», — говорит Рэйчел Скубель, доктор философии, студентка Центр изучения экосистем и политики Abess, а также научный сотрудник Программы исследований и сохранения акул в Университете Майами. Например, эполетная акула регулярно подвергается воздействию низкого уровня кислорода или его отсутствию в своей мелководной приливной среде обитания и терпит это, снижая потребность в энергии (и, следовательно, в кислороде, который производит энергию). По словам Скубеля, есть случаи, когда другие акулы, такие как короткоперая мако, совершают глубокие погружения в области с низким содержанием кислорода, вероятно, в поисках пищи. Но акулы, которые могут использовать эту тактику (т. е. производство энергии в отсутствие кислорода), должны восстанавливаться после этих усилий — точно так же, как люди восстанавливаются после быстрого бега!

Уменьшение содержания кислорода в океанах

Тем не менее, акулы зависят от богатой кислородом воды, которая поддерживает их жизнь, как и всю морскую жизнь. Снижение уровня кислорода в Мировом океане представляет угрозу для морских существ и мест обитания, в которых они обитают. Исследование, опубликованное в прошлом году, показывает, что уровень кислорода снижается уже более 20 лет — быстрее, чем предполагалось. Области с низким уровнем кислорода расширяются, в результате чего рыбы, креветки и другие организмы бегут или умирают, а их привычки питания меняются.

Что это значит для акул?

«Низкий уровень кислорода может снизить численность видов добычи », — объясняет Скубель. «Если еды будет меньше, акулы могут перебраться в другие районы (если смогут)». Она также указывает, что изменение глубины зон кислородного минимума может повлиять на акул. «Поверхностные воды с более высоким содержанием кислорода важны для активных видов акул и их добычи, поэтому сокращение «вертикальной среды обитания» может ограничить их доступ не только к пище, но и к более прохладным более глубоким водам для регулирования температуры их тела».

Нагревание воды

Кислород естественным образом колеблется в морских водах, но снижение уровня кислорода происходит быстрее, чем предполагалось. Возможно, виноваты более теплые океаны. Ученые указывают на углеродное загрязнение и изменение климата как на вероятные движущие силы этой тенденции. Углеродное загрязнение — углекислый газ и другие газы, выбрасываемые автомобилями, фабриками, производством электроэнергии и сельским хозяйством, — является одним из крупнейших факторов, влияющих на изменение климата. Эти газы задерживаются у поверхности земли, создавая более высокие температуры. По мере того как углеродное загрязнение нагревает землю, содержание кислорода в океанах уменьшается, потому что более теплая вода содержит меньше кислорода.

Более того, океаны естественным образом поглощают углекислый газ (что на самом деле помогает стабилизировать климат Земли). Но по мере увеличения углеродного загрязнения повышается кислотность морской воды (так называемое закисление океана). Скубель указывает, что подкисление может изменить обоняние акулы и ее способность выслеживать добычу. Исследование, проведенное в 2015 году Университетом Аделаиды, показало, что «более теплые воды и закисление океана будут иметь серьезные пагубные последствия для способности акул удовлетворять свои энергетические потребности, причем последствия могут распространяться каскадом на целые экосистемы».

На суше

Конечно, изменение климата влияет не только на кислород, на который полагаются акулы, — оно также угрожает воздуху, которым дышат люди. Те же более высокие температуры, которые касаются акул и морских обитателей под водой, увеличивают опасность и для людей, способствуя дням с высоким содержанием озона и лесным пожарам с их вездесущим дымом. Добавленный смог и сажа увеличивают риски для здоровья, такие как приступы астмы, болезни сердца и даже ранняя смерть. Вот почему так важно уменьшить углеродное загрязнение, которое вызывает изменение климата. Земля или вода, это влияет на всю жизнь на этой планете.

Итак, что вы можете сделать? Прямо сейчас вы можете присоединиться к борьбе за здоровый воздух. Спасительный чистый воздух и защита климата находятся под угрозой. Например, транспорт является источником загрязнения углекислым газом номер один в стране, но администрация Трампа дала понять, что планирует отказаться от стандартов на более чистые автомобили. Эти стандарты активно поддерживаются общественностью, и они работают над сокращением углеродного загрязнения. Другие вопросы политики включают предложение подвергнуть науку цензуре, райдеры, которые дают льготы промышленным загрязнителям, и угрозы Закону о чистом воздухе. Вы можете помочь нам говорить, распространять информацию и принимать меры для здорового воздуха, подписывая и отправляя наши петиции и письма политикам.

Вот еще несколько способов, которыми вы можете помочь:
Узнайте больше о том, что вы можете сделать для борьбы с изменением климата.
Следуйте нашим 5 советам, чтобы уменьшить загрязнение воздуха.

жабр акулы: как они работают и как дышат акулы?

Как дышат акулы?

Крупный план жабр акулы

Грег Амптман/Shutterstock. com

У акул есть нос, чтобы они могли дышать, верно? У них есть носы, но они используют их для обоняния, а не для дыхания. У них тоже нет легких, так что без дыхания через нос и без легких, как же они дышат?

Войдите в жабры. Это знакомые части тела рыб, расположенные между головой и грудными плавниками, но давайте углубимся в то, как они работают и что других частей тела акулы помогают им дышать. И если вы не любитель акул, это может вас удивить…

Жаберная система: как дышат акулы

Короче говоря, люди вдыхают кислород и другие газы, отфильтровывают отходы, такие как углекислый газ, а затем выдыхают . Газообмен называется. Другие части нашего тела играют жизненно важную роль в этом процессе, но мы здесь, чтобы поговорить об акулах.

У акул то же самое с разными частями. В качестве дыхательной системы они больше всего используют жабры. Итак, вода входит и выходит через жабры, и именно так они дышат, верно? Но это еще не все.

Жаберная система запускается, когда вода поступает через рот и дыхальца (если они есть). Крошечные кровеносные сосуды/капилляры удерживают кислород воды, в то время как отходы углекислого газа выбрасываются через жабры.

Как вы можете видеть на этой восхитительной иллюстрации акулы, дыхальца акул обычно расположены за их глазами

nalin chanthorn/Shutterstock.com

Что такое дыхальца?

«М у всех акул, особенно у донных видов, между глазом и жаберными щелями есть парные отверстия, называемые дыхальцами. Дыхальца используются для забора воды и вентиляции жабр, даже когда акула кормится или отдыхает на дне». — dlnr.hawaii.gov

Если быть точным, они обычно прямо за глазами. Они ведут в рот для дыхания.

Когда акулы лежат на дне океана или даже закапываются в песок, их жабры открываются и закрываются благодаря деятельности дыхалец. Вы можете сравнить это с тем, как мы можем сосать через соломинку, чтобы жидкость попала в наш организм.

Такие рыбы, как китовая акула, утратили эту способность, так как в процессе эволюции дыхальца либо уменьшились, либо полностью исчезли. Другие, например песчаная тигровая акула, могут переключаться между буккальным дыханием и вентиляцией барана в зависимости от своих потребностей. Преуспевающие.

Сколько жабр у акулы?

Шестижаберная акула плывет у острова Ванкувер, Канада.

У большинства акул пять жабр, однако у некоторых их шесть или семь. Группа под названием «коровьи акулы» считается самой примитивной из существующих акул и имеет более пяти жабр. Есть четыре вида, которые включают шестижаберных акул и семижаберных акул (кто-то был оригинальным).

Они настолько уникальны, что даже занесены в Книгу рекордов Гиннесса! Большинство из них живут в глубоководных местах обитания на дне океана.

Ч-2-О-о-о!

Воздух, которым мы дышим, на 21% состоит из кислорода. Концентрация кислорода в воде составляет всего 1%. Это не опечатка. Акулы потребляют 80% из доступного 1%, в то время как люди потребляют только 25% из 21%, доступного нам.

Кислород поступает в океан из атмосферы и в результате фотосинтеза, поэтому поверхностные воды, которые заканчиваются примерно на 300 футах, содержат больше кислорода, чем более низкие глубины.

Активные виды акул, такие как мако и большие белые акулы, склонны держаться ближе к поверхности из-за своей потребности в скорости. Им нужно больше кислорода, чем другим видам, чтобы поймать быструю добычу, и поэтому они идут туда, где могут ее достать. Имеет смысл.

Утонут ли акулы, если перестанут плавать?

Пасть акулы-няньки крупным планом.

Maui Topical Images/Shutterstock.com. жаберно-ориентированный способ дыхания.

Эти акулы используют так называемую принудительную вентиляцию легких. Они быстро плавают с открытым ртом, заставляя воду циркулировать через жабры, чтобы они могли дышать.

Тогда есть исключения…

Акулы-няньки
Акулы-воггегонги
Кошачьи акулы
Бычьи акулы (например, рогатая акула)
Песчаные тигровые акулы (также известные как серые акулы-няньки)

8 который может оставаться на месте и при этом дышать. Взглянем!

На самом деле у этих акул есть целый системный процесс, позволяющий им оставаться неподвижными.