hotchpotch/wikipedia-multilingual-ir-pairs huggingface dataset:
علم وظائف أعضاء الأسماك التنفس
عند أقواس الخياشيم في الأسماك العظمية, لا يوجد عادة حاجز، بحيث تبرز الخياشيم وحدها من القوس، مدعومة بأشعة خيشومية فردية. تحتفظ بعض الأنواع بأمشاط خيشومية. على الرغم من أن جميع الأسماك العظمية باستثناء أكثرها بدائية تفتقر إلى ثقب نفقي، إلا أن الزائفة الخيشومية المرتبطة بها غالبًا ما تبقى، وتقع عند قاعدة الثقب النفقي. ومع ذلك، غالبًا ما يتم تقليل هذا بشكل كبير، حيث يتكون من كتلة صغيرة من الخلايا بدون أي بنية تشبه الخياشيم المتبقية.
الأسماك العظمية البحرية تستخدم الخياشم أيضًا لإخراج الشوارد. تميل مساحة سطح الخياشم الكبيرة إلى خلق مشكلة للأسماك التي تسعى إلى تنظيم الضغط الاسموزي لسوائلها الداخلية. المياه المالحة أقل تخفيفا من هذه السوائل الداخلية، لذا تفقد أسماك المياه المالحة كميات كبيرة من الماء عن طريق الخياشيم. لاستعادة المياه، يشربون كميات كبيرة من مياه البحر ويطردون الملح. ومع ذلك، فإن المياه العذبة أكثر تخفيفا من السوائل الداخلية للأسماك، لذلك تكتسب أسماك المياه العذبة الماء عن طريق الخياشيم.
علم وظائف أعضاء الأسماك التنفس
في بعض الأسماك العظمية والبرمائيات البدائية، تحمل اليرقات خياشيما خارجية، تتفرع عن أقواس الخياشيم. يتم تقليل هذه الخياشيم في مرحلة البلوغ، وتتولى الخياشيم الحقيقية وظيفتها في الأسماك والرئتين في معظم البرمائيات. يحتفظ بعض البرمائيات بالخياشيم اليرقية الخارجية في مرحلة البلوغ، ويبدو أن نظام الخياشيم الداخلي المعقد كما هو الحال في الأسماك قد فقد بشكل لا رجعة فيه في وقت مبكر جدًا من تطور رباعيات الأطراف.
علم وظائف أعضاء الأسماك التنفس
مثل الأسماك الأخرى، تقتطف القروش الأكسجين من مياه البحر أثناء مرورها فوق خياشيمها. وعلى عكس الأسماك الأخرى، فإن شقوق الخياشيم لدى القروش غير مغطاة، ولكنها تقع في صف خلف الرأس. يوجد شق معدّل يسمى المتنفس خلف العين مباشرة، يساعد القرش على دخول الماء أثناء التنفس ويلعب دورًا رئيسيًا في القروش القاعية. تقل البصيلات أو تختفي في أسماك القرش النشطة السطحية. بينما يتحرك القرش، يمر الماء عبر الفم وفوق الخياشيم في عملية تعرف باسم "التهوية الصدمية (الاندفاعية)". بينما في حالة الراحة، تضخ معظم أسماك القرش الماء فوق خياشيمها لضمان تدفق مستمر للمياه المؤكسجة. فقد عدد قليل من الأنواع القدرة على ضخ الماء عبر خياشيمها ويجب أن تسبح دون راحة. هذه الأنواع هي أجهزة تهوية صدمية إجبارية ومن المفترض أنها ستختنق إذا لم تتمكن من الحركة. تنطبق التهوية الصدمية الإجبارية أيضًا على بعض أنواع الأسماك العظمية السطحية.
علم وظائف أعضاء الأسماك التنفس
تبدأ عملية التنفس والدورة الدموية عندما ينتقل الدم منزوع الأكسجين إلى قلب القرش ذو الحجرتين. هنا يضخ القرش الدم إلى خياشيمه عبر شريان الأبهر البطني حيث يتفرع إلى شرايين عضدية واردة. تتم إعادة الأكسجين في الخياشيم ويتدفق الدم المعاد الأكسجين إلى الشرايين العضدية الصادرة، والتي تتجمع لتكوين الأبهر الظهري. يتدفق الدم من الأبهر الظهري عبر الجسم. ثم يتدفق الدم منزوع الأكسجين من الجسم عبر الأوردة الرئيسية الخلفية ويدخل إلى الجيوب الرئيسية الخلفية. من هناك يدخل الدم إلى البطين القلبي وتتكرر الدورة.
الفقاريات الغضروفية مثل القروش والشفانين تمتلك عادةً خمسة أزواج من الشقوق الخيشومية التي تفتح مباشرة على جسم السمكة، وعلى الرغم من ذلك يمتلك بعض القروش البدائية ستة أو سبعة أزواج. ويفصل بين كل شقين غضروف خيشومي يبرز منه حاجز طويل يشبه الورقة، وهو مدعوم جزئيًا بقطعة أخرى من الغضروف تسمى شعاع الخيشوم. وتستقر الصفائح الخيشومية الفردية على جانبي الحاجز. كما يمكن لقاعدة القوس الخيشومي أن تدعم مشط الخيشوم [الإنجليزية]، وهي عناصر صغيرة بارزة تساعد على ترشيح الطعام من الماء.
يوجد فتحة أصغر تسمى المتنفس خلف الشق الخيشومي الأول. وتحمل هذه الفتحة خيشوما كاذبا يشبه الخيشوم الحقيقي في البنية، ولكنه يتلقى فقط الدم المؤكسج بالفعل من الخياشيم الحقيقية. ويُعتقد أن التنادد مماثل لفتحة الأذن لدى الفقاريات العليا.
يعتمد معظم القروش على التهوية الصدمية، حيث يدفعون الماء إلى الفم وعلى الخياشيم عن طريق السباحة السريعة إلى الأمام. أما بالنسبة للأنواع بطيئة الحركة أو التي تعيش في القاع، خاصة بين أسماك القاع والشيطانيات، فقد يكون المتنفس متضخما، حيث يتنفس السمك عن طريق امتصاص الماء من خلال هذه الفتحة بدلاً من الفم.
تختلف الخرافيات عن الأسماك الغضروفية الأخرى، حيث فقدت كل من المتنفس والشق الخيشومي الخامس. والشرخوق المتبقية مغطاة بغطاء خيشومي، يتطور من حاجز القوس الخيشومي أمام الشق الخيشومي الأول.
الجلكيات والأسماك المخاطية ليس لهما شقوق خيشوية بالمعنى المعتاد. بدلاً من ذلك، توجد الخياشيم في أكياس كروية ذات فتحة دائرية تطل على الخارج. ومثل شقوق الخياشيم للأسماك الأكثر تطورًا، يحتوي كل كيس على خيشومتين. في بعض الحالات، يمكن أن تلتصق الفتحات معًا، لتشكل عمليًا غطاءًا خيشوميًا. لجلكيات سبعة أزواج من الأكياس، بينما قد يكون لدى الأسماك المخاطية من ستة إلى أربعة عشر جيبًا اعتمادًا على النوع. في الأسماك المخاطية، تتصل الأكياس بالبلعوم داخليًا. في الجلكيات البالغة، يتطور أنبوب تنفسي منفصل تحت البلعوم الحقيقي، يفصل الطعام والماء عن عملية التنفس عن طريق إغلاق صمام في الطرف الأمامي له.
علم وظائف أعضاء الأسماك جهاز الدوران
تتشابه أجهزة الدوران لدى جميع الفقاريات مع جهاز الدوران لدى الإنسان بأنها مغلقة. ومع ذلك, فإن أجهزة الدوران لدى الأسماك والبرمائيات والزواحف والطيور تظهر مراحل مختلفة من تطور جهاز الدوران. لدى الأسماك، يتكون الجهاز من دائرة واحدة فقط، حيث يتم ضخ الدم عبر الشعيرات الدموية في الخياشيم وإلى الشعيرات الدموية في أنسجة الجسم. يُعرف هذا باسم الدورة الدموية أحادية الدورة. لذلك فإن قلب السمك عبارة عن مضخة واحدة فقط (تتكون من حجرتين). تمتلك الأسماك جهاز دوران مغلق. يضخ القلب الدم في حلقة واحدة عبر الجسم. لدى معظم الأسماك، يتكون القلب من أربعة أجزاء، بما في ذلك حجرتان ومدخل ومخرج. الجزء الأول هو الوريد الجيفي، وهو كيس ذو جدران رقيقة يجمع الدم من أوردة السمكة قبل السماح له بالتدفق إلى الجزء الثاني، الأذين، وهو حجرة عضلية كبيرة. يعمل الأذين كدهليز أحادي الاتجاه، يرسل الدم إلى الجزء الثالث، البطين. البطين هو غرفة عضلية أخرى ذات جدران سميكة، ويضخ الدم، أولاً إلى الجزء الرابع، البصلة الشريانية، وهو أنبوب كبير، ثم يخرج من القلب. ترتبط البصلة الشريانية بالشريان الأبهري، الذي يتدفق من خلاله الدم إلى الخياشيم للأكسجة.
علم وظائف أعضاء الأسماك جهاز الدوران
في البرمائيات ومعظم الزواحف، يتم استخدام نظام الدورة الدموية المزدوجة، ولكن القلب لا يكون دائمًا منفصل تمامًا إلى مضختين. تمتلك البرمائيات قلبًا ثلاثي الحجرات.
علم وظائف أعضاء الأسماك الهضم
تسمح الفكوك [الإنجليزية] للاسماك بتناول مجموعة متنوعة من الطعام، بما في ذلك النباتات والحيوانات الأخرى. تبتلع الأسماك الطعام من خلال الفم وتكسره في المريء. في المعدة، يتم هضم الطعام بشكل أكبر، وفي العديد من الأسماك، تتم معالجته في أكياس على شكل أصابع تسمى البواب الأعور، والتي تفرز إنزيمات الجهاز الهضمي وتمتص العناصر الغذائية. تضيف أعضاء مثل الكبد والبنكرياس إنزيمات ومواد كيميائية مختلفة أثناء تحرك الطعام عبر الجهاز الهضمي. تكمل الأمعاء عملية الهضم وامتصاص العناصر الغذائية.
عملية الهضم لدى معظم الفقاريات هي عملية بأربع مراحل تشمل البنى الرئيسية للجهاز الهضمي، بدءًا من الابتلاع، ووضع الطعام في الفم، وانتهاءً بإخراج المواد غير المهضومة عبر فتحة الشرج. ينتقل الطعام من الفم إلى المعدة، حيث يتم تكسيره كيميائيًا على شكل كتلة. ثم ينتقل إلى الأمعاء، حيث تستمر عملية تحطيم الطعام إلى جزيئات بسيطة ويتم امتصاص النتائج كمغذيات في الجهاز الدوري والليمفاوي.
علم وظائف أعضاء الأسماك الهضم
على الرغم من أن الشكل والحجم الدقيقين للمعدة يختلفان اختلافًا كبيرًا بين الفقاريات المختلفة، فإن المواضع النسبية لفتحتي المريء والإثني عشر تظل ثابتة نسبيًا. ونتيجة لذلك، ينحني العضو دائمًا إلى اليسار قليلاً قبل أن ينحني للوراء للالتقاء بالصمام البوابي. ومع ذلك، فإن الجلكيات، والاسماك المخاطية، والخرافيات، والأسماك الرئوية، وبعض الأسماك العظمية ليس لها معدة على الإطلاق، حيث يفتح المريء مباشرة في الأمعاء. تستهلك جميع هذه الحيوانات نظامًا غذائيًا إما لا يتطلب تخزينًا كبيرًا للطعام، أو لا يتطلب هضمًا مسبقًا بعصائر المعدة، أو كليهما.
علم وظائف أعضاء الأسماك الهضم
الأمعاء الدقيقة هي جزء من الجهاز الهضمي يلي المعدة ويتبعها الأمعاء الغليظة، حيث يحدث معظم الهضم وامتصاص الطعام. في الأسماك، لا تكون أقسام الأمعاء الدقيقة واضحة، وقد يتم استخدام مصطلحات الأمعاء الأمامية أو القريبة بدلاً من الاثني عشر. توجد الأمعة الدقيقة في جميع الأسماك العظمية، على الرغم من أن شكلها وطولها يختلفان بشكل كبير بين الأنواع. في الأسماك العظمية، تكون قصيرة نسبيًا، وعادة ما تكون حوالي مرة ونصف طول جسم السمكة. عادة ما يكون لها عدد من البواب الأعور، وهي هياكل صغيرة تشبه الجراب على طولها تساعد على زيادة المساحة الكلية للعضو لامتصاص الطعام. لا يوجد صمام قولوني دقاقي في الأسماك العظمية، حيث يتم تحديد الحدود بين الأمعاء الدقيقة والمستقيم فقط بنهاية الظهارة الهضمية.
علم وظائف أعضاء الأسماك الهضم
لا يوجد لدى الأسماك غير العظمية، مثل القروش والحفشية وسمك الرئة، معي أمعاء دقيقة بالمعنى الحرفي. بدلاً من ذلك، يشكل الجزء الهضمي للأمعاء لولبا معويا يربط المعدة بالمستقيم. في هذا النوع من الأمعاء، يكون المعى نفسه مستقيمًا نسبيًا، ولكن يوجد طية طويلة تمتد على طول السطح الداخلي بشكل لولبي، وقد تصل إلى عشرات اللفات. تعمل هذه الصمامة على زيادة كل من مساحة السطح والطول الفعلي للأمعاء. يشبه بطانة اللفافة المعوية بطانة الأمعاء الدقيقة في الأسماك العظمية والرباعيات غير الثديية. في الجلكيات، يكون الصمام الحلزوني صغيرًا للغاية، ربما لأن نظامهم الغذائي يتطلب القليل من الهضم. لا تحتوي الاسماك المخاطية على صمام حلزوني على الإطلاق، حيث يحدث الهضم في طول الأمعاء بالكامل تقريبًا، والذي لا ينقسم إلى مناطق مختلفة.
علم وظائف أعضاء الأسماك الهضم
القولون هو الجزء الأخير من الجهاز الهضمي يوجد عادة في الحيوانات الفقارية. تتمثل وظيفتها في امتصاص الماء من بقايا الطعام غير القابل للهضم، ثم التخلص من المواد الباطلة عديمة الفائدة من الجسم. في الأسماك، لا يوجد قولون حقيقي، ولكن يوجد فقط مستقيم قصير يربط نهاية الجزء الهضمي للأمعاء بالمذرق (هي الفتحة الخلفية التي تعدّ الوحيدة من نوعها لفتح المسارات المعوية التناسلية و المسالك البولية لبعض الأنواع الحيوانية المعينة). في القروش، يشمل هذا غدة مستقيمية تفرز الملح للمساعدة في الحفاظ على توازن الجسم مع مياه البحر. تشبه الغدة إلى حد ما الأعور في البنية، لكنها ليست بنية متجانسة.
كما هو الحال مع العديد من الحيوانات المائية، تطلق معظم الأسماك نفاياتها النيتروجينية على شكل أمونيا. ينتشر جزء من النفايات عبر الخياشيم. يتم ترشيح نفايات الدم بواسطة الكلى.
تميل الأسماك المالحة إلى فقدان المياه بسبب ظاهرة الاسموزية. تعمل الكلى لديها على إعادة الماء إلى الجسم. يحدث العكس في أسماك المياه العذبة: فهي تميل إلى كسب الماء عن طريق الاسموزية. تنتج كلى هذه الأسماك بولًا مخففًا للإخراج. تمتلك بعض الأسماك كلى متكيفة بشكل خاص تختلف وظيفتها، مما يسمح لها بالانتقال من المياه العذبة إلى المياه المالحة.
في القروش، يمكن أن يستغرق الهضم وقتًا طويلاً. ينتقل الطعام من الفم إلى معدة على شكل حرف J، حيث يتم تخزينه ويحدث الهضم المبدئي. المواد غير المرغوبة قد لا تتجاوز المعدة أبدًا، وبدلاً من ذلك يتقيأ القرش أو يقلب معدته من الداخل إلى الخارج ويطرد المواد غير المرغوبة من فمه. أحد أكبر الاختلافات بين الجهاز الهضمي للقروش والثدييات هو أن القروش لديها أمعاء أقصر بكثير. يتم تحقيق هذا الطول القصير عن طريق الصمام الحلزوني ذو الدورات المتعددة داخل قسم قصير واحد بدلاً من الأمعاء الطويلة على شكل أنبوب. يوفر الصمام مساحة سطح كبيرة، مما يتطلب دوران الطعام داخل الأمعاء القصيرة حتى يتم هضمه تمامًا، وعندها تنتقل نفايات الطعام المتبقية إلى المذرق.
علم وظائف أعضاء الأسماك نظام الغدد الصماء
الأوكسيتوسين هو مجموعة من الببتيدات العصبية الموجودة في معظم الفقاريات. يعمل أحد أشكال الأوكسيتوسين كهرمون مرتبط بالحب لدى الإنسان. في عام ٢٠١٢، حقن الباحثون أسماك البُلطي من النوع الاجتماعي نيولامبرولوغيس الطاحن [الإنجليزية] إما بالايزوتوسين أو بمحلول ملحي تحكمي. وجدوا أن الايزوتوسين يزيد من "استجابة المعلومات الاجتماعية"، مما يوحي بأنه "منظم رئيسي للسلوك الاجتماعي الذي تطور واستمر منذ العصور القديمة".
علم وظائف أعضاء الأسماك نظام الغدد الصماء
يمكن للأسماك أن تتراكم بيولوجيًا الملوثات التي يتم تصريفها في المجاري المائية. تؤثر المركبات المؤنثه الموجودة في المبيدات الحشرية ووسائل تحديد النسل والبلاستيك والنباتات والفطريات والبكتيريا والأدوية الاصطناعية التي تتسرب إلى الأنهار على الجهازين الصماويين للأنواع الأصلية. في بولدر، كولورادو، تُظهر أسماك الماصة البيضاء [الإنجليزية] التي تم العثور عليها في مجرى النهر أسفل محطة معالجة مياه الصرف الصحي البلدية نموًا جنسيًا ضعيفًا أو غير طبيعي. تعرضت الأسماك لمستويات أعلى من الإستروجين، مما أدى إلى تفريخ الأسماك. يظهر الذكور الأعضاء التناسلية الأنثوية، ويعاني كلا الجنسين من انخفاض الخصوبة، وارتفاع معدل وفيات الفقس.
تتعرض المساكن المياه العذبة في الولايات المتحدة على نطاق واسع للتلوث بمبيد الأترازين الشائع. هناك جدل حول مدى تأثير هذا المبيد على الجهازين الصماويين للأسماك والبرمائيات في المياه العذبة. يبلغ الباحثون غير ممولي الصناعة باستمرار عن آثار ضارة بينما يبلغ الباحثون الممولون من الصناعة باستمرار عن عدم وجود آثار ضارة.
في النظام البيئي البحري، تتراكم ملوثات الكلور العضوي مثل المبيدات الحشرية ومبيدات الأعشاب (DDT) والكلوردان داخل أنسجة الأسماك وتعطل نظام الغدد الصماء خاصتها. تم العثور على معدلات عالية من العقم ومستويات عالية من الكلور العضوي في أسماك قرش بونيثيد على طول ساحل خليج فلوريدا. هذه المركبات التي تعطل الغدد الصماء تشبه في بنائها الهرمونات الطبيعية الموجودة في الأسماك. يمكن أن تنظم التفاعلات الهرمونية في الأسماك من خلال:
علم وظائف أعضاء الأسماك التنظيم الاسموزي
هناك نوعان رئيسيان للتنظيم الاسموزي وهما المتماثلات الاسموزية(الضغطية) والمُنظمات الاسموزية. تتطابق المتماثلات الاسموزية [الإنجليزية] بين الضغطية الداخلية (تركيز الأملاح) في أجسادها والبيئة المحيطة بها بشكل فعال أو سلبي. معظم اللافقاريات البحرية هي أمثلة على المتماثلات الاسموزية، على الرغم من أن التركيب الأيوني لها قد يختلف عن التركيب الأيوني لمياه البحر.
علم وظائف أعضاء الأسماك التنظيم الاسموزي
تنظم المفرزات الاسموزية الضغط التناضحي لأجسامها بشكل صارم، والذي يبقى دائمًا ثابتًا، وهي أكثر شيوعًا في المملكة الحيوانية. يتحكم التنظيم الاسموزي بتركيزات الملح بشكل فعال على الرغم من تركيزات الملح في البيئة. مثال على ذلك أسماك المياه العذبة. الخياشيم تمتص الملح بنشاط من البيئة باستخدام خلايا غنية بالميتوكوندريا. سوف ينتشر الماء إلى داخل السمكة، لذلك فهي تفرز بولًا مخففًا جدًا لطرد كل الماء الزائد. يقل التركيز التناضحي الداخلي للأسماك البحرية عن تركيز مياه البحر المحيطة، لذلك تميل إلى فقدان الماء واكتساب الملح. تفرز الملح بشكل فعال من الخياشيم. معظم الأسماك هي إستينوهالين [الإنجليزية]، مما يعني أنها تقتصر إما على المياه المالحة أو العذبة ولا يمكنها البقاء على قيد الحياة في المياه التي يختلف تركيز الملح فيها عما تتكيف معه. ومع ذلك، يُظهر بعض الأسماك قدرة هائلة على التنظيم الفعال للضغط التناضحي عبر نطاق واسع من الملوحة؛ تعرف الأسماك التي تمتلك هذه القدرة باسم الأنواع اليوريهالينية، على سبيل المثال، السلمون. لوحظ أن السلمون يسكن بيئتين مختلفتين تمامًا - المياه البحرية والعذبة - ومن الضروري التكيف مع كلتا البيئتين عن طريق إدخال تعديلات سلوكية وفسيولوجية.
علم وظائف أعضاء الأسماك التنظيم الاسموزي
على عكس الأسماك العظمية، باستثناء شوكيات الجوف، فإن دم وأنسجة القروش وغضروفية الأسماك بشكل عام تكون متساوية الضغط مع بيئاتها البحرية بسبب التركيز العالي لليوريا وأكسيد ثلاثي ميثيل أمين (TMAO)، مما يسمح لها بالحفاظ على التوازن الأسموزي مع مياه البحر. تمنع هذه الخاصية معظم القروش من البقاء على قيد الحياة في المياه العذبة، وبالتالي فهي تقتصر على البيئات البحرية. ومع ذلك، هناك بعض الاستثناءات، مثل قرش الثور، التي طورت طريقة لتغيير وظائف كليتها لطرد كميات كبيرة من اليوريا. عندما يموت قرش، تتحلل اليوريا إلى أمونيا بواسطة البكتيريا، مما يتسبب في انبعاث رائحة قوية من الأمونيا بشكل تدريجي من الجسم الميت.
اعتمدت القروش آلية مختلفة وفعالة للحفاظ على المياه، وهي التنظيم الاسموزي. يحتفظون باليوريا في دمائهم بتركيز أعلى نسبيا. اليوريا ضار بالأنسجة الحية، لذلك، للتعامل مع هذه المشكلة، تحتفظ بعض الأسماك بثلاثي ميثيل أمين N-أكسيد. يوفر هذا حلاً أفضل لتسمم اليوريا. القروش، التي لديها تركيز مذاب أعلى قليلاً (أي أعلى من 1000 mOsm وهو تركيز المذاب في البحر)، لا تشرب الماء مثل أسماك المياه العذبة.
علم وظائف أعضاء الأسماك التنظيم الحراري
يشير مصطلحا ثابتة الحرارة (ذوات الدم الحار) والبرودة الداخلية (ذوات الدم البارد) إلى مدى استقرار درجة حرارة الكائن الحي. معظم الحيوانات ثابتة الحرارة هي ماصة للحرارة [الإنجليزية]، مثل الثدييات. ومع ذلك، يمكن أن تكون الحيوانات ذوات الحرارة الداخلية الاختيارية حيوانات ذوات الدم البارد في كثير من الأحيان، مما يعني أن درجة حرارتها يمكن أن تختلف بشكل كبير. وبالمثل، فإن معظم الأسماك هي حيوانات خارجية الحرارة، حيث يأتي كل ما لديها من حرارة من الماء المحيط. ومع ذلك، فإن معظمها من ذوات الدم الحار لأن درجة حرارتها مستقرة جدًا.
تفضل معظم الكائنات الحية نطاقًا معينًا من درجات الحرارة، ومع ذلك يمكن تكيف بعضها مع درجات حرارة أبرد أو أدفأ مما اعتادت عليه عادةً. عادة ما تكون درجة الحرارة المفضلة للكائن الحي هي درجة الحرارة التي يمكن أن تعمل فيها العمليات الفسيولوجية للكائن الحي بأعلى المعدلات. عندما تتأقلم الأسماك بدرجات حرارة أخرى، فقد تقل كفاءة عملياتها الفسيولوجية ولكنها ستستمر في العمل. تسمى هذه المنطقة الحرارية المحايدة التي يمكن للكائن الحي البقاء على قيد الحياة فيها إلى أجل غير مسمى.
علم وظائف أعضاء الأسماك التنظيم الحراري
قام عالم وظائف الأعضاء اتش.ام.فيرنون بعمل على درجة حرارة الموت ودرجة الحرارة الشللية (درجة حرارة التشنج الحراري) للحيوانات المختلفة. وجد أن أنواع من نفس الطائفة أظهرت قيمًا مشابهة جدًا لدرجة الحرارة، حيث كانت البرمائيات التي تم فحصها 38.5 درجة مئوية، والأسماك 39 درجة مئوية، والزواحف 45 درجة مئوية، والرخويات المختلفة 46 درجة مئوية.
للتكيف مع درجات الحرارة المنخفضة، طورت بعض الأسماك القدرة على البقاء فعالة حتى عندما تكون درجة حرارة الماء تحت الصفر. يستخدم البعض مضاد التجمد الطبيعي أو بروتينات مضادة التجمد [الإنجليزية] لمنع تكون بلورات الثلج في أنسجتهم.
علم وظائف أعضاء الأسماك التنظيم الحراري
معظم القروش "ذوات الدم البارد" أو بشكل أدق، ذوات الحرارة المتغيرة، مما يعني أن درجة حرارة جسمها الداخلية تتطابق مع درجة حرارة البيئة المحيطة بها. أما فصيلة اللخميات (مثل قرش ماكو قصير الزعنف والقرش الأبيض الكبير) فهي من ذوات الحرارة الداخلية وتحافظ على درجة حرارة جسم أعلى من الماء المحيط. في هذه القروش، يولد شريط من العضلات الحمراء التنفس الخلوي الواقع بالقرب من مركز الجسم الحرارة، والتي يحافظ عليها الجسم عن طريق آلية تبادل التيار المضاد بواسطة نظام من الأوعية الدموية يسمى الشبكة العجيبة. يُعتقد أن قرش دراس الشائع لديه آلية مماثلة للحفاظ على درجة حرارة الجسم مرتفعة، ويُعتقد أنها تطورت بشكل مستقل.
علم وظائف أعضاء الأسماك التنظيم الحراري
يمكن للتونة الحفاظ على درجة حرارة أجزاء معينة من جسمها أعلى من درجة حرارة مياه البحر المحيطة. على سبيل المثال، يحافظ التونة ذات الزعانف الزرقاء على درجة حرارة الجسم الداخلية بين 25 و 33 درجة مئوية (77 و 91 درجة فهرنهايت)، حتى في المياه التي تصل إلى 6 درجات مئوية (43 درجة فهرنهايت). ومع ذلك، على عكس الكائنات ذات الدم الحار النموذجية مثل الثدييات والطيور، لا تحافظ التونة على درجة حرارة الجسم ضمن نطاق ضيق نسبيًا. تصل التونة إلى درجة حرارة الجسم الداخلية عن طريق الحفاظ على الحرارة المتولدة من خلال عملية التمثيل الغذائي الطبيعية. تقوم الشبكة العجيبة ("الشبكة الرائعة")، وهي تشابك الأوردة والشرايين في محيط الجسم، بنقل الحرارة من الدم الوريدي إلى الدم الشرياني عبر نظام تبادل مضاد للتيار، وبالتالي تخفيف تأثيرات تبريد السطح. وهذا يسمح للتونة برفع درجات حرارة الأنسجة عالية التنفس في العضلات الهيكلية والعينين والدماغ، مما يدعم سرعات سباحة أسرع ويقلل من استهلاك الطاقة، ويسمح لها بالبقاء على قيد الحياة في المياه الباردة على نطاق أوسع من بيئات المحيطات مقارنة بالأسماك الأخرى. ومع ذلك، في جميع أنواع التونة، يعمل القلب بدرجة حرارة المحيط، حيث يتلقى دمًا باردًا، ويكون الدوران التاجي مباشرة من الخياشيم.
علم وظائف أعضاء الأسماك التنظيم الحراري
على الرغم من أن معظم الأسماك تعتمد بشكل كامل على البيئة الخارجية لتنظيم درجة حرارة جسمها، إلا أن هناك استثناءات. حيث تحافظ أنواع معينة من الأسماك على درجة حرارة جسم مرتفعة. تندرج جميع العظميات ضمن الرتيبة الفرعية أسقمرياوات وتشمل أسماك أبو سيف والتونة، بما في ذلك نوع من إسقمري، سمكة الملك الفراشة [الإنجليزية]. جميع القروش ضمن فصيلة اللخميات – الماكو الزعنفة القصيرة، والماكو الزعنفة الطويلة، والأبيض، وقرش بربيجل، وقرش السلمون – تعتبر كذلك من ذوات الدم الحار، وتشير الأدلة إلى وجود هذه الصفة أيضًا في فصيلة قروش دراس. تختلف درجة الحرارة الداخلية بين أبو سيف الذي لا يسخن سوى عينيه ودماغه، وأسماك التونة ذات الزعانف الزرقاء وقروش بربيجل التي تحافظ على درجة حرارة جسمها أعلى بـ20 درجة مئوية (36 درجة فهرنهايت) عن درجة حرارة المياه المحيطة بها. انظر ايضا عظيمة الحرارة. يُعتقد أن خاصية تنظيم درجة حرارة الجسم الداخلية، على الرغم من كلفتها الأيضية، توفر مزايا مثل زيادة قوة العضلات ومعدلات أعلى لمعالجة الجهاز العصبي المركزي ومعدلات أعلى للهضم.
في بعض الأسماك، تسمح الشبكة الرائعة بزيادة درجة حرارة العضلات في المناطق التي توجد بها هذه الشبكة من الأوردة والشرايين. تستطيع الأسماك تنظيم درجة حرارة مناطق معينة من جسمها. بالإضافة إلى ذلك، تؤدي هذه الزيادة في درجة الحرارة إلى زيادة في درجة حرارة الأيض الأساسي. أصبحت الأسماك الآن قادرة على تقسيم أدينوسين ثلاثي الفوسفات (ATP) بمعدل أعلى ويمكنها في النهاية السباحة بشكل أسرع.
يمكن لعين أبو سيف أن تنتج حرارة لتتكيف بشكل أفضل مع اكتشاف فريستها على أعماق 600 متر.
علم وظائف أعضاء الأسماك الجهاز العضلي
تسبح الأسماك عن طريق تحريك العضلات الحمراء الطولية والعضلات البيضاء المائلة. العضلات الحمراء هوائية وتحتاج للأكسجين الذي يوفره الميوغلوبين. العضلات البيضاء لا هوائية ولا تحتاج للأكسجين. تُستخدم العضلات الحمراء للنشاط المستمر مثل الانطلاق بسرعات بطيئة في هجرات المحيطات. تُستخدم العضلات البيضاء في نوبات النشاط، مثل القفز أو الانطلاق المفاجئ للسرعة من أجل اصطياد الفريسة.
يحتوي معظم الأسماك على عضلات بيضاء ، لكن عضلات بعض الأسماك، مثل الأسقمريات والسلمونيات، تتراوح من الوردي إلى الأحمر الداكن. تكتسب العضلات الحمراء اللون من الميوجلوبين، وهو جزيء يرتبط بالأكسجين، والذي يعبر عنه التونة بكميات أعلى بكثير من معظم الأسماك الأخرى. يمكّن الدم الغني بالأكسجين كذلك من توصيل الطاقة إلى عضلاتها.
علم وظائف أعضاء الأسماك الجهاز العضلي
تتحرك معظم الأسماك عن طريق تقلص مجموعات عضلية متزاوجة بشكل متبادل على جانبي العمود الفقري. تشكل هذه الانقباضات منحنيات على شكل حرف S تتحرك أسفل الجسم. وبينما تصل كل منحنى إلى الزعنفة الظهرية، يتم تطبيق قوة دفع للخلف على الماء، وبالاقتران مع الزعانف، فإنها تحرك السمكة للأمام. تعمل زعانف السمكة مثل رفرفات الطائرة. كما تزيد الزعانف من مساحة سطح الذيل، مما يزيد السرعة. يقلل جسم السمكة الانسيابي من كمية الاحتكاك بالماء.
علم وظائف أعضاء الأسماك الجهاز العضلي
تعد العضلات القطعية أو كتل الليف العضلي والتي تمتد من الرأس إلى الذيل مفصولة بنسيج ضام يسمى القسيم العضلي، من السمات المميزة للعديد من الحيوانات التي تستخدم الحركة الموجية. بالإضافة إلى ذلك، تتجه بعض مجموعات العضلات القطعية، مثل عضلات جدار الجسم الجانبية المحورية عند السمندر، بزاوية بالنسبة للإتجاه الطولي. بالنسبة لهذه الألياف المائلة يكون الشد في الإتجاه الطولي أكبر من الشد في إتجاه ألياف العضلات مما يؤدي إلى نسبة تروس هندسية أكبر من 1. تنتج زاوية توجيه أولية أكبر وانتفاخ ظهري بطني أكبر عن انقباض عضلي أسرع ولكنها تؤدي إلى كمية أقل من إنتاج القوة. يُفترض أن الحيوانات تستخدم آلية تروس متغيرة تسمح بالتنظيم الذاتي للقوة والسرعة لتلبية المتطلبات الميكانيكية للانقباض. عندما تتعرض العضلة الريشية لقوة منخفضة، فإن مقاومة التغيرات في عرض العضلة تتسبب في دورانها مما يؤدي بالتالي إلى نسبة تروس هندسية أعلى (سرعة عالية). ومع ذلك، عند تعرضها لقوة عالية، فإن مكون قوة ألياف العضلات العمودية يتغلب على مقاومة التغيرات في العرض وينضغط العض مما ينتج عنه نسبة تروس هندسية أقل (قادرة على الحفاظ على خرج قوة أعلى).
علم وظائف أعضاء الأسماك الجهاز العضلي
أثناء السباحة، تنثني معظم الأسماك كعزيمة طولية بسيطة ومتجانسة من خلال تقلصات ألياف العضلات الحمراء الطولية وألياف العضلات البيضاء المائلة الموجودة داخل العضلات المحورية القطعية. إجهاد ألياف العضلات الحمراء الطولية (εf) الذي تتعرض له ألياف العضلات الحمراء الطولية يعادل الإجهاد الطولي (εx). تظهر ألياف العضلات البيضاء العميقة تنوعًا في الترتيب. يتم تنظيم هذه الألياف في هياكل مخروطية الشكل وترتبط بأوراق النسيج الضام المعروفة باسم اللفافة العضلية؛ يظهر كل ليف مسارًا مميزًا ظهرانيًا بطنيًا (α) ووسطيًا جانبيًا (φ). تتنبأ نظرية العمارة القطعية بأن ، εx> εf. تؤدي هذه الظاهرة إلى نسبة تروس هندسية معمارية، يتم تحديدها على أنها الإجهاد الطولي مقسومًا على إجهاد الألياف (εx / εf)، أكبر من واحد وتضخيم السرعة الطولية؛ علاوة على ذلك، يمكن تعزيز تضخيم السرعة الناشئة عن طريق التروس المعمارية المتغيرة عبر التغييرات في الشكل الجانبي الظهري والوسطي الجانبي، وهو نمط يُلاحظ في تقلصات العضلات الريشية. تلتقط نسبة التروس الأحمر إلى الأبيض (εf الأحمر / εf الأبيض) التأثير المشترك لإجهاد ألياف العضلات الحمراء الطولية وألياف العضلات البيضاء المائلة.
علم وظائف أعضاء الأسماك الطفو
جسم السمكة أكثف من الماء، لذلك يجب على الأسماك تعويض الفرق وإلا فإنها تغرق. تمتلك العديد من الأسماك العظمية عضوًا داخليًا يسمى المثانة الهوائية، أو المثانة الغازية، والذي يضبط طفوها من خلال التلاعب بالغازات. وبهذه الطريقة، يمكن للأسماك البقاء عند عمق المياه الحالي، أو الصعود والهبوط دون الحاجة إلى إهدار الطاقة في السباحة. توجد المثانة فقط في الأسماك العظمية. أما في الفئات الأكثر بدائية مثل سمك لوسيسيناي [الإنجليزية]، وكثيرات الزعانف، والأسماك الرئوية، فإن المثانة تكون متصلة بالمريء وتعمل كرئة أيضًا. وغالبًا ما تكون غائبة في الأسماك سريعة السباحة مثل عائلات التونة والإسْقُمريّ. تسمى حالة كون المثانة متصلة بالمريء بالنفاخة المعدية، والحالة المغلقة بالنفاخة المسدة. في الحالة الأخيرة، يتم التحكم في محتوى الغاز في المثانة من خلال الشبكة الرائعة، وهي شبكة من الأوعية الدموية تؤثر على تبادل الغازات بين المثانة والدم.
علم وظائف أعضاء الأسماك الطفو
في بعض الأسماك، تملأ الشبكة الرائعة المثانة الهوائية بالأكسجين. يتم استخدام نظام تبادل مضاد للتيار بين الشعيرات الوريدية والشريانية. عن طريق خفض مستويات الأس الهيدروجيني في الشعيرات الوريدية، ينفصل الأكسجين عن الهيموجلوبين الموجود في الدم. وهذا يؤدي إلى زيادة تركيز الأكسجين في الدم الوريدي، مما يسمح للأكسجين بالانتشار عبر غشاء الشعيرات إلى الشعيرات الشريانية، حيث لا يزال الأكسجين مرتبطًا بالهيموجلوبين. تستمر دورة الانتشار حتى يصبح تركيز الأكسجين في الشعيرات الشريانية مشبعًا جدًا (أكبر من تركيز الأكسجين في المثانة الهوائية). عند هذه النقطة، ينتشر الأكسجين الحر الموجود في الشعيرات الشريانية إلى المثانة الهوائية عبر الغدة الغازية.