عملية التنفس عملية دقيقة جدًّا خاصةً في الثدييات؛ فيجب أن تكون الرئة جافة وخالية من السوائل لتعمل بشكل سليم. عندما نتنفس تسحب الأكياس الهوائية الدقيقة الموجودة في رئتينا الأكسجين من الهواء وتحمله إلى خلايا أجسامنا. ولكن هناك كائنات حية لا تستطيع التنفس بنفس الكيفية لأنها لا تمتلك رئتين؛ مثل الأسماك. فلو امتلكت الأسماك جهازًا تنفسيًا شبيهًا بالثدييات فإن نفسًا واحدًا تحت الماء سيملأ رئتيها بالسوائل ويجعلها عديمة الفائدة. ومع ذلك، تحتاج الأسماك إلى استخلاص الأكسجين الذائب في الماء للتنفس، فتعتمد على أعضاء خاصة تسمى «الخياشيم»؛ وهي أعضاء ريشية مليئة بالأوعية الدموية.
تتنفس الأسماك عن طريق إدخال الماء في فمها ثم إخراجه عبر الممرات الخيشومية، وعندما يمر الماء فوق الجدران الرقيقة للخياشيم، ينتقل الأكسجين الذائب إلى الدم. ولزيادة كفاءة امتصاص الأكسجين، يمر الدم عبر الخياشيم ويُضخ في الاتجاه المعاكس لتدفق المياه فوق هذه الخياشيم؛ ومن ثم ينتقل إلى خلايا الأسماك. ليست الأسماك فقط ما تتنفس عن طريق الخياشيم؛ فهناك كائنات أخرى تتنفس بالطريقة ذاتها، مثل الضفادع. ولكن، هل هناك أسماك تتنفس بطريقة أخرى غير الخياشيم؟
معظم مجموعات الأسماك الرئيسية تتنفس عن طريق الخياشيم وهناك بعض المجموعات التي تتنفس عن طريق الجلد، ولكن التنفس عن طريق الجلد صعب في الماء الراكد الذي تقل به نسبة الأكسجين؛ حيث أن تبادل الغازات عبر الجلد في الماء مقيد بالعوامل الفيزيائية نفسها، شأنه شأن التبادل عبر الأسطح التنفسية الأخرى. تتنفس حيوانات أخرى غير الأسماك عن طريق الجلد مثل السمندل المائي. ولكن هل هناك أسماك تتنفس عن طريق الرئة.
تتنفس الحيتان والدلافين عن طريق الرئة، ولكنها من الثدييات وليست أسماك. إلا أن هناك أسماك تتنفس عن طريق الرئة، مثل أسماك الرئة الأسترالية التي تتنفس بالخياشيم والرئة، والأسماك الرئوية الأفريقية. يمكن أن تطفو أسماك الرئة وتتنفس وتعيش عندما لا تستطيع الأسماك الأخرى التنفس بسبب نقص الأكسجين في الماء. ولكن تحتاج هذه الأسماك إلى أن تطفو وتتنفس الهواء فوق سطح الماء دوريًّا بشكل إلزامي وإلا فإنها تموت. من الأمثلة الطريفة للأسماك الرئوية سمك جراند داد Granddad التي عاشت أكثر من ثمانين عامًا في حديقة أسماك شيد بشيكاجو وشاهدها خلال تلك الفترة أكثر من 104 مليون زائر ولكنها للأسف ماتت منذ سنوات قليلة.
هناك أنواع من الأسماك تتنفس بأكثر من طريقة واحدة، وكذلك الحيوانات أيضًا. فالضفادع تتنفس عن طريق الخياشيم وعن طريق الجلد وعن طريق الرئة. ولكن كيف يتوفر الأكسجين الذائب الذي تحتاجه الكائنات المائية في مياه الأنهار والبحار والمحيطات وغيرها؟
تتشبع مياه البحار والأنهار بالأكسجين بعدة طرق؛ منها الانتشار خاصةً مع وجود رياح تحرك المياه وتصنع الأمواج، وأيضًا عن طريق الطحالب والنباتات المائية التي تقوم بعملية البناء الضوئي وتنتج الأكسجين الذي يذوب في المادة وتستهلكه الأسماك والكائنات المائية.ولا تستطيع الأسماك البقاء لفترة طويلة إذا كان الأكسجين المذاب أقل من 5 ملغم/ لتر. ويعمل التلوث وارتفاع درجة الحرارة وإلقاء النفايات في الماء على خفض نسبة الأكسجين الذائب في الماء مما قد يؤدي إلى نفوق الأسماك.
المراجع
allyouneedisbiology.wordpress.com
petmd.com
qmul.ac.uk
sciencedirect.com
sciencedirect.com
sheddaquarium.org
wonderopolis.org