تدور القصة حول المثانة الهوائية بشكل أساسي حول موقعها بالنسبة للأمعاء في مجموعات مختلفة من الأسماك ، وكذلك حول مسارات التطور المحتمل من الرئة البطنية الأولية للأسماك القديمة إلى المثانة الظهرية للسباحة للأسماك الحديثة. اليوم سوف نلقي نظرة فاحصة على الهيكل الداخلي لهذا العضو ونعود مرة أخرى إلى تنوع بنيته.

في وقت سابق ، لاحظنا أنه في تطور الأسماك من الأجداد (البدائية غالبًا) إلى الأشكال الحديثة الأكثر تعقيدًا ، هناك ميل ، أولاً ، لفقدان الاتصال بين المثانة الهوائية والأمعاء ، وثانيًا ، إلى حدوث مضاعفات عامة هيكلها. في الواقع ، أصغر الأصناف هي ، كقاعدة عامة ، فقاعات مغلقة ، في حين أن الأصناف الأقدم (التي لها أصل تطوري سابق) هي حويصلة مفتوحة.

رسم تخطيطي لهيكل مثانة السباحة للأسماك

حدث الانتقال من الفقاعة المفتوحة إلى الفقاعة المغلقة في التطور من خلال التخفيف التدريجي وإطالة قناة الهواء وإزاحة تقاطعها مع الجهاز الهضمي من البلعوم إلى الأقسام الخلفية للأمعاء. لذلك ، في أسماك المثانة الحديثة ، تكون هذه القناة طويلة وضيقة ، على سبيل المثال ، في سمك السلمون ، وتفتح خلف المعدة ، بينما في رمح Lepisosteus المدرع - ممثل إحدى المجموعات القديمة - فهي قصيرة و على نطاق واسع ويفتح في المريء. هذا الوضع "الأمامي" يقصر المسار إلى المثانة العائمة للهواء المبتلع من سطح الماء ويوفر وظيفة تنفسية.

كيف تعمل المثانة الهوائية

أولاً ، دعنا نتحدث عن مبدأ المثانة العائمة كعضو هيدروستاتيكي. هذا المبدأ بسيط: من خلال تغيير حجم المثانة العائمة ، تغير السمكة الكثافة الكلية للجسم ، ونتيجة لذلك ، تتغير قابليتها للطفو أيضًا. كيف يتغير حجم المثانة الهوائية؟ اعتقد الباحثون الأوائل أن هذا لا يتم إلا بسبب العضلات المحيطة بالمثانة الهوائية ، والتي يؤدي عملها إلى ضغطها أو تمددها ، مما يؤدي بدوره إلى طرد الهواء من المثانة أو على العكس من إجباره على الداخل. ومع ذلك ، هذا ليس صحيحًا - فالتغيير في حجم المثانة العائمة فقط بسبب عمل العضلات هو سمة لبعض أشكال المياه الضحلة البدائية. في الغالبية العظمى من الأسماك ، يتم استخدام الهياكل الداخلية المتخصصة الموجودة في المثانة نفسها لهذا الغرض ، بينما يتم استخدام الجهاز العضلي في الحالات القصوى. يمكن التعبير عن هذه الهياكل ، اعتمادًا على تقدم الصنف ، بدرجات متفاوتة ، ولكن يتم تمييز نوعين منهم دائمًا - الجسم الأحمر والبيضاوي. في الواقع ، هاتان المنطقتان في قشرة المثانة الهوائية تؤديان وظائف التوليف (الجسم الأحمر) وإزالة (البيضاوي) من الغازات. يرتبط عمل هذه المناطق بالدورة الدموية الغزيرة ، حيث أن الدم هو العنصر الرئيسي لمعظم الأسماك ، وفي حالة أسماك المثانة المغلقة ، فإن "قناة" النقل الوحيدة للغازات أثناء ملء وإفراغ المثانة الهوائية.

الآن دعونا نلقي نظرة فاحصة على هيكل منطقتي "العمل" هاتين.

هيكل الجسم الأحمر

دعنا نبدء ب الجسم الأحمر (lat. corpus ruber)، والتي هي في الأساس غدة غازية (وفي الأدب الإنجليزي يطلق عليها بشكل أساسي ذلك) ، والتي تعمل على "ضخ" الغازات من الدم إلى تجويف المثانة الهوائية. وهي عبارة عن مجموعة من الخلايا الإفرازية (ربما من أصل طلائي) والشعيرات الدموية. في مجموعات مختلفة من الأسماك ، يمكن التعبير عن الجسم الأحمر بشكل مختلف - يمكن أن يغطي إما سطح المثانة بالكامل ، أو جزءًا صغيرًا منه فقط ، أو يكون له هيكل مفصص أو يكون تكوينًا متجانسًا ، أو يكون مبطناً بطبقات متعددة أو مفردة- طبقة ظهارة.

يبدو الجسم الأحمر وكأنه تراكم كثيف للأعمدة.

لن أتطرق الآن إلى تفاصيل تشغيل النظام بأكمله ، ولكن من أجل فهم أكبر لبنية الجسم الأحمر ، تجدر الإشارة إلى أن دخول الغازات مباشرة من الدم إلى المثانة الهوائية عن طريق الانتشار البسيط هو مستحيل بسبب الاختلاف في ضغوطهم الجزئية. للتغلب على هذا الاختلاف ، هناك حاجة إلى خلايا إفرازية ، والتي بسبب ما يحدث فيها ، تفاعلات كيميائيةضمان نقل الغازات في الاتجاه الصحيح. من أجل تخليق الحجم المطلوب من الغازات ، يجب تزويد الخلايا الإفرازية بالدم بشكل كافٍ ، والذي هو بالضبط مصدر هذه الغازات. لذلك ، فإن العنصر الأكثر أهمية في الجسم الأحمر هو تراكم الشعيرات الدموية التي تشكل شبكة كثيفة في جدار المثانة العائمة وقد تلقت اسمًا سخيفًا إلى حد ما ويبدو أنه ليس علميًا بالكامل - شبكة رائعة من اللاتينية rete mirabile. كما هو مذكور أعلاه ، فإن أنواع مختلفةالأسماك ، شبكة رائعة ، كجزء لا يتجزأ من الجسم الأحمر ، يمكن تطويرها بدرجات متفاوتة ، ومع ذلك ، إذا كانت موجودة ، فهي مبنية وفقًا لمبدأ عالمي واحد. يتكون هذا المبدأ من ترتيب قريب جدًا من الشعيرات الدموية التي تجلب الدم إلى الخلايا الإفرازية وتعيده. يحدث نقل الدم الموازي (ولكن متعدد الاتجاهات) من خلال هذه الشعيرات الدموية الوريدية والشريانية القريبة ، والتي توفر آلية معقدة لحقن الضغط الجزئي للغازات في الشعيرات الدموية الواردة وإمكانية "ضخ" الغازات في المثانة الهوائية. سأحاول أن أخبركم المزيد عن هذا في منشور منفصل ، لكن في الوقت الحالي أقترح فقط النظر إلى الشكل أدناه ، والذي يوضح البنية المجهرية لشبكة رائعة ومسارات الغازات في أجزائها المختلفة.

البنية المجهرية للشبكة المعجزة والاختلاف في الضغوط الجزئية للغازات في أجزائها المختلفة.

تظهر الأسهم اتجاه الغازات وتدفق الدم.

نوعان من الشبكات الرائعة

عند الحديث عن بنية الشبكة المعجزة ، من المستحيل عدم ذكر أن هناك نوعين من التنظيم من الشعيرات الدموية المتوازية والواردة والفعالة. يمكن أن تكون الشبكة المعجزة ثنائية القطب ، عندما توجد شبكتان صغيرتان من الشعيرات الدموية في سلسلة ، أو أحادية القطبية ، عندما تكون هناك شبكة واحدة من الشعيرات الدموية متجاورة مباشرة مع الخلايا الإفرازية. يتم عرض خيارات البناء هذه في الشكل أدناه. في معظم الأسماك ، تكون الشبكة المعجزة أحادية القطب ، بينما في الثعابين تكون ثنائية القطب. تتجلى الاختلافات في بنية الشبكة المعجزة أيضًا في حقيقة أن عدد أزواج الشعيرات الدموية (1 وارد + 1 صادر) في شبكة دقيقة يمكن أن يختلف باختلاف الأنواع من بضعة آلاف إلى عدة آلاف.

أنواع أحادية القطب وثنائية القطب من بنية الشبكة الرائعة

هيكل البيضاوي

الآن دعنا ننتقل إلى هيكل الشكل البيضاوي ، وهو الهيكل المسؤول عن نقل الغازات من المثانة الهوائية إلى الدم. البيضاوي هو جزء من جدار المثانة الهوائية ، مزود بأوعية غنية ، كما في حالة الجسم الأحمر ، يشكل شبكة كثيفة. ومع ذلك ، فإن بنية هذه الشبكة أبسط بكثير ، لأن آلية النقل العكسي للغازات من المثانة الهوائية إلى الدم أبسط بكثير. بسبب الاختلاف في الضغوط الجزئية ، تخترق الغازات الدم وفقًا لمبدأ الانتشار المباشر ؛ لذلك ، لا يلزم وجود خلايا إفرازية وتنظيم النقل الموازي في الشعيرات الدموية لضمان هذه العملية. سرعة هذا الانتشار ، كقاعدة عامة ، عالية جدًا ومحدودة ، أولاً وقبل كل شيء ، بسرعة تدفق الدم - فالدم ببساطة ليس لديه الوقت لحمل الغازات المذابة. بالإضافة إلى ذلك ، ترتبط عملية الانتشار بالمنطقة التي تحدث من خلالها وقطر التجويف بين أجزاء الامتصاص والأجزاء الإفرازية ، والتي ، كما ذكرنا سابقًا ، يمكن تنظيمها بمساعدة العضلة العاصرة.

الشعيرات الدموية البيضاوية (موضحة بالسهم)

التنوع في هيكل المثانة الهوائية للأسماك العظمية

في الختام ، كما وعدت ، دعونا نعود إلى تنوع بنية المثانة في مجموعات مختلفة من الأسماك. إن فقدان الاتصال بالأمعاء ، كما ذكرنا سابقًا ، ليس هو الاتجاه الوحيد في تطور المثانة الهوائية. من المجموعات القديمة البدائية إلى الأصناف الشابة الأكثر حداثة ، نلاحظ تعقيدًا تدريجيًا في هيكلها. يكمن هذا التعقيد في المقام الأول في ظهور مناطق مختلفة مرتبطة بأداء وظائف خاصة معينة. يتم توفير الوظيفة الهيدروستاتيكية من خلال منطقتين من هذا القبيل - هذه هي الجسم الأحمر والبيضاوي الموصوف أعلاه بالفعل. يمكن تنظيم عزلهم في الأسماك المختلفة بطرق مختلفة ، ولكن بشكل عام يعود الأمر إلى تقسيم المثانة الهوائية إلى عدة غرف. كقاعدة عامة ، هناك غرفتان من هذا القبيل - في واحدة ، يتم تصنيع الغازات ، وفي الأخرى يتم امتصاصها. تنوع هيكل وموقع الغرف بالنسبة لبعضها البعض في الأسماك العظمية كبير جدًا. يتم عرض بعض الأمثلة في الشكل أدناه.

عند وصف swimbladder ، غالبًا ما يتم ذكر swimbladder من ثعابين الأجناس Anguilla و Conger بشكل منفصل (الشكل D). في الواقع ، يوجد في هيكلها عدد من الميزات المثيرة للاهتمام. ومع ذلك ، فإن وجود اتصال مع الأمعاء يعمل كمثانة سباحة مغلقة. بأي طريقة يتجلى هذا؟ الحقيقة هي أن القناة الهوائية في ثعابين هذه الأجناس يتم توسيعها وتتوافق وظيفيًا مع المنطقة البيضاوية - يتم امتصاص الغازات في الدم من خلال جدرانها ، بينما يتم تصنيع الغازات في غرفة واحدة كبيرة ممدودة مزودة بغدة غاز قوية. بالإضافة إلى ذلك ، فإن خاصية الدورة الدموية وتكوين غازات التعبئة تجعلها أقرب إلى المثانة الهوائية المغلقة.

عند الحديث عن تنوع هيكل المثانة الهوائية وخصائص ارتباطها بالبيئة الخارجية ، لا يسع المرء إلا أن يذكر مثانة السباحة للرنجة (عائلة Clupeidae). ترتبط سمات هيكلها بخصائص بيولوجيا هذه الأسماك ، والتي تتميز بهجرات رأسية كبيرة ومفاجئة. وهكذا ، فإن ممثلًا نموذجيًا لأنواع الرنجة ، وهو رنجة المحيط الهادئ Clupea pallasii ، يقوم بهجرات مماثلة من أعماق البحر إلى الطبقات السطحية بعد العوالق التي يتغذى عليها. مع مثل هذه الحركات ، يزداد حجم الغاز في المثانة الهوائية بشكل حاد بسبب انخفاض الضغط الخارجي ، والذي في الحالة المعتادة يمكن أن يؤدي إلى تلف أنسجة السمكة (شيء مشابه نلاحظه عند الصيد من أعماق - غالبًا مثل يصاحب الأسر بروز المثانة العائمة من خلال فم السمكة). لمنع حدوث ذلك ، في عملية التطور ، اكتسب سمك الرنجة فتحة إضافية موجودة في منطقة الشرج وربط المثانة بالبيئة الخارجية. من خلاله ، يتم "نزف" الهواء الزائد ، ويمكن التحكم في هذه العملية بواسطة السمكة نفسها بمساعدة العضلة العاصرة الموجودة هنا.

سأخبرك المزيد عن عمل المثانة الهوائية في إحدى الوظائف التالية.

هذه الوسادة الرائعة جيلزين كارل الكسندروفيتش

لماذا تحتاج السمكة إلى فقاعة؟

لماذا تحتاج السمكة إلى فقاعة؟

توجد في لاتفيا بحيرة Ilzina ، والتي ، على ما يبدو ، لا تبرز من العديد من بحيرات البلطيق ، لولا الجزيرة الواقعة عليها. من الصعب أيضًا مفاجأة جزر البحيرة ، لكن هذه الجزيرة الصغيرة مميزة حقًا: فهي تتحرك. لماذا لا تغرق جزيرة مغطاة بالشجيرات والعشب؟ ما الذي يحوله إلى نوع من السفن؟ كيس هوائي. تتكون الجزيرة من تربة الخث ، بمجرد تمزيقها من القاع ، ويخلق الهواء ، بالإضافة إلى الميثان والغازات الأخرى المتكونة أثناء الاضمحلال ، وسادة.

توجد جزر عائمة في Ob وفي بحر Rybinsk وفي أماكن أخرى.

كما هو متوقع ، فإن دور وسادة الهواء العائمة في الحياة البرية عظيم بشكل استثنائي. بعد كل شيء ، تعيش العديد من الكائنات المختلفة في الماء أو ترتبط بها بطريقة أو بأخرى.

الوسادة الهوائية للأسماك - المثانة الهوائية - تسبب لهم الكثير من المتاعب: إما أن تنفخ المثانة بالهواء ، ثم اتركها تخرج. ولكن ما مدى فائدة ذلك!

تحتاج السمكة إلى فقاعة بشكل أساسي حتى تتمكن من السباحة على أعماق مختلفة - في النهاية ، يزداد ضغط الماء مع العمق. تساعد مثانة السباحة السمكة على البقاء في عمود الماء دون حركات إضافية. من خلال تغيير كمية الغازات الموجودة فيها ، تساوي الأسماك الضغط في الفقاعة عندما يتغير ضغط المياه المحيطة.

يتم تزويد مثانة السباحة للأسماك ، أثناء صعودها ونزولها ، إما تلقائيًا بالغازات التي تستخلصها الأسماك من الماء أو من أنسجتها ، أو يتم إطلاقها منها. عادة ما تكون هذه الغازات قريبة في تكوينها من الهواء ، ولكنها في بعض الأحيان تختلف تمامًا عنها.

إذا كانت المثانة متصلة بالأمعاء (على سبيل المثال ، في الرمح والرنجة والسلمون وسمك السلور) ، فإن الغازات تخرج عبر الفم إلى الماء. عندما يظهر قطيع من هذه الأسماك ، تظهر في البداية العديد من فقاعات الهواء من الأعماق. يقول الصيادون في البحر الأدرياتيكي: "لقد ظهرت الرغوة - سيظهر السردين الآن!"

في حالة المثانة المحكم (على سبيل المثال ، البوري ، سمك القد الزعفران ، سمك القد) ، تدخل الغازات أولاً إلى مجرى الدم ، وبعد ذلك فقط يتم تفريغها من خلال الخياشيم في الماء. هذا ، بالطبع ، يحدث ببطء أكثر ، ولا تظهر مثل هذه الأسماك بسرعة. إذا قمت بسحب البوري من عمق كبير ، فإن الفقاعة ، التي لا يزال الضغط فيها مرتفعًا ، تنفجر في جسم السمكة ، وتتضخم وتصبح مثل الفقاعة نفسها. أسماك القرش ، التي غالبًا ما تغير عمق السباحة بشكل كبير ، على سبيل المثال ، في السعي وراء الفريسة ، ليس لديها مثانة سباحة على الإطلاق - فهي تتداخل معها.

للمثانة الهوائية وظيفة أخرى مهمة - فهي تقيس ضغط المياه المحيطة. تحتاج الأسماك إلى معرفة مدى عمقها - فلكل نوع من الأسماك أعماقها المفضلة ، حيث يوجد المزيد من الطعام والظروف الممتعة. بمساعدة الفقاعة ، ترى السمكة أصغر تقلبات في الضغط ، على سبيل المثال ، تغير في الضغط الجوي قبل عاصفة رعدية.

تستخدم معظم الأسماك المثانة الهوائية كأداة للسمع. يستمعون أولاً بمعدتهم: تضخم الفقاعة حتى الأصوات الضعيفة المنتشرة في الماء ، وعندها فقط تنتقل إلى الأذن الداخلية ، إلى رأس السمكة.

والعديد من الأسماك تتحدث مع الفقاعة. لطالما دحض العلم القول المأثور القديم "إنها غبية كالسمكة": الأسماك ثرثارة للغاية. اتضح أن معظم الأسماك تتكلم من بطنها: فهي "تتحدث" دون أن تفتح أفواهها! تعمل الفقاعة كنوع من الطبلة - تضربها الأسماك إما ببعض العضلات الخاصة ، أو بالزعانف ، أو حتى بعظم خاص ، مثل عصا الطبال.

كلما كبر حجم الطبل ، زاد صوت الجرس. صرير الأسماك الصغيرة والكبيرة تغني. وإليكم الغريب: إن أنثى السمكة عادة "تتحدث" بشكل أقل تكرارا وأكثر هدوءا ، وتكون عضلات طبلة الأذن لديها أقل تطورا. لذلك ، وفقًا لملاحظة بارعة ، على عكس الناس ، فإن آباء الأسرة "يثرثرون" بين أعواد الكراكي ...

ليست كل الأصوات التي تصدرها الأسماك تأتي من المثانة. بعض الأسماك ليس لديها فقاعة على الإطلاق ، لكنها "تتحدث" مع القوة والرئيسية.

حتى الآن ، لا أحد يعرف لماذا وكيف تصدر هذه الأسماك أصواتًا: الجوبيون يتذمرون وينقحون ، زئير بيلوغا ...

وهناك خاصية أخرى مهمة للفقاعة ليست كذلك للأسماك نفسها - عشيقة الفقاعة ، كما هو الحال بالنسبة للأسماك الأخرى. عندما تموت سمكة - تسقط في أسنان حيوان مفترس ، أو في شبكة أو على خطاف صياد ، فإنها تتلوى ، وترتجف ، وتصدر فقاعتها ، مضغوطة بشدة ، نوعًا من صرخة الألم ، محذرةً الأسماك الأخرى من الخطر. نادل السمك ، على سبيل المثال ، يصرخ حتى تسمعه من على بعد مائتي متر.

تعمل الفقاعة على إصدار الأصوات ليس فقط في الأسماك. هناك فقاعة مماثلة - تسمى "صوت" - في ذكور الضفادع. إذا كان ضفدعًا أرضيًا ، فإن الفقاعة تكون داخل الجسم ، وإذا كانت ضفدعًا مائيًا ، ثم في الخارج ، على جانبي الرأس. حسنًا ، يبدو الضفدع وكأنه وحش عندما تنتفخ هذه الفقاعات!

تستخدم بعض الأسماك الفقاعة أيضًا للتنفس: فهي تبتلع الهواء الجوي بداخلها ، على الرغم من أنها ، مثل جميع الأسماك الأخرى ، تستخرج الأكسجين المذاب في الماء بخياشيمها. وإذا لم يكن لدى هذه السمكة الوقت لملء مثانتها بالهواء عندما تخرج رأسها من الماء (تقوم بذلك بانتظام ، عادة بعد ساعة إلى ثلاث ساعات) ، فإنها ستغرق.

يتنفس الهواء "المخزن" ليس فقط عن طريق الأسماك ، ولكن أيضًا عن طريق بعض الحشرات. على سبيل المثال ، تخزن خنفساء السباحة الهواء الجوي في القصبة الهوائية وحويصلات خاصة تحت الإليترا وتتنفس هذا الهواء تحت الماء. حرصت الطبيعة أيضًا على أن تعيش الخنفساء تحت الماء لفترة طويلة - على سبيل المثال ، في الشتاء تحت الجليد. تعمل فقاعة الهواء التي تخزنها الخنفساء ، والتي تغطي الفتحات التنفسية ، كنوع من الخياشيم: عندما يتم استهلاكها ، يدخل الأكسجين إلى الفقاعة من المياه المحيطة ، وعلى العكس من ذلك ، يتم تصريف ثاني أكسيد الكربون في الماء - بعد كل شيء ، يذوب في الماء أفضل بثلاثين مرة من الأكسجين.

من كتاب أسرار سباق القمر مؤلف كاراش يوري يوريفيتش

لماذا احتاجت الولايات المتحدة إلى التعاون مع الاتحاد السوفياتي؟ السؤال ليس خاملا. هل كان الأمريكيون أقل اهتمامًا من الروس بإمكانية "تسريب" تقنياتهم الحديثة ذات الاستخدام المزدوج إلى أيدي أولئك الذين قد ينقلبون عليها

من كتاب الكمائن والتجهيزات والحيل الأخرى لمفتشي شرطة المرور المؤلف كوزمين سيرجي

لماذا وميض بعيد ، عزيزي السائق؟ نحن نعلم سبب وميض سائقي السيارات القادمة بسيارتين بعيدتين. تعرف شرطة المرور هذا أيضًا. ويا كيف لا يحبون ذلك! بشكل عام ، لا يمكنهم فعل أي شيء ، لكنهم ما زالوا يحاولون. تمامًا كما يحذر السائق

من كتاب غزاة باطن الأرض مؤلف بلينوف جينادي الكسندروفيتش

لماذا هناك حاجة للحفر أين يتم استخدامه وتطبيقه؟ لا عجب أننا بدأنا بالشعار الجيولوجي. في الواقع ، الجيولوجيا ، أو بالأحرى الاستكشاف الجيولوجي ، هو الفرع الأقوى والأكثر تطورًا لشجرة الحفر المترامية الأطراف (الشكل 5). في الواقع في الجيولوجيا هذه الشجرة

من كتاب إنشاء روبوت يعمل بنفسك المؤلف لوفين جون

لماذا نصنع الروبوتات؟ تبين أن استخدام الروبوتات ضروري للغاية للعديد من الصناعات ، ويرجع ذلك أساسًا إلى أن تكلفة "عمل" الروبوت كانت أقل بكثير من تكلفة نفس العملية التي يقوم بها عامل بشري. علاوة على ذلك ، فإن الروبوت

من كتاب Phenomenon of Science [Cybernetic Approach to Evolution] مؤلف تورشين فالنتين فيدوروفيتش

3.4. لماذا تعتبر جمعيات التمثيل ضرورية لقد احتجنا إلى هذه الاعتبارات الأولية من أجل فهم أفضل لمفهوم الارتباط والعلاقة بين الوصف الوظيفي من خلال الارتباطات والوصف الهيكلي من خلال المصنفات.

من كتاب عن الاختراع بلغة مفهومة مع أمثلة مثيرة للاهتمام مؤلف سوكولوف ديمتري يوريفيتش

الفصل 1 ما هو الاختراع ولماذا هو مطلوب Jus utendi et abutendi. الحق في استخدام حسب تقديرك الخاص. (القانون الروماني) موصوفة شروط أهلية الاختراع ببراءة في الفن. 1350 من الجزء الرابع من القانون المدني للاتحاد الروسي. لن أكرر هذا المقال ، لكنني سأحاول

من كتاب الحيل الإلكترونية للأطفال الفضوليين مؤلف كاشكاروف أندريه بتروفيتش

1.5.1. لماذا هناك حاجة لمصابيح LED؟ تحل مصابيح LED محل معظم تركيبات الإضاءة المنزلية. علاوة على ذلك ، يتم استبدالها بشكل فعال لعدة أسباب: أولاً ، LED اقتصادي للغاية. لذلك ، حتى مصباح LED فائق السطوع بكثافة إضاءة تصل إلى 5 كيلو دالتون (كانديل) يستهلك فقط

من كتاب 100 انجاز عظيم في عالم التكنولوجيا مؤلف زيغونينكو ستانيسلاف نيكولايفيتش

لماذا يحتاج الجرار "النعال"؟ عجلة أم كاتربيلر؟ لطالما واجه المتخصصون في صناعة الجرارات الزراعية مثل هذا البديل. الحقيقة هي أن الجرارات الثقيلة اليوم تشل التربة إلى حد كبير باليرقات ، وتدحرجها كطريق. وأحيانًا حتى

من الكتاب يمكن أن يكون أسوأ ... مؤلف كلاركسون جيريمي

لماذا شبكة في حقل بطاطس؟ يحب الكثير من الناس أكل البطاطس ، لكن التنظيف ... هذه ليست مهمة سهلة - الانحناء على كل درنة ، والتقاطها وإنزالها في دلو. خلال النهار تبلل بشدة لدرجة أن البطاطس على الطاولة لن تكون سعيدة. هل هناك طريقة لجعل حصاد البطاطس أسهل؟ بالطبع،

من كتاب المؤلف

لماذا تحتاج البقرة إلى جواز سفر؟ لقد تعلم علماء الحيوان والأطباء البيطريون التعرف على عجول الماشية من خلال علامات أنوفهم. اتضح أنها فردية مثل بصمات أصابع الإنسان. لكن لماذا من الضروري التمييز بين الحيوانات على الإطلاق ، على سبيل المثال ، في مزرعة كبيرة؟ بعد كل شيء

من كتاب المؤلف

لماذا ذكاء النسيج؟ بدأ مصمم الأزياء الشهير عالميًا V. Zaitsev حياته المهنية كمصمم من خلال عرض إنتاج سترات مبطنة مزينة بالورود وأنماط مختلفة. المعرض التجاري الدولي الأخير للملابس الصناعية

من كتاب المؤلف

فيراري 4 - لماذا؟ Ferrari FF كان صباح يوم سبت عاديًا ، الطرق مزدحمة بأشخاص يجرون أعمالهم بأنفسهم متجهين مع عائلاتهم إلى متاجرهم المحلية. عندما تكون في عجلة من أمرك ، فهذا ليس أفضل شيء يمكن أن يحدث: الشخص الذي

من ويكيبيديا، الموسوعة الحرة

المثانة السباحة- نتوء مملوء بالغاز في الجزء الأمامي من الأمعاء ، وتتمثل وظيفته الرئيسية في توفير الطفو للأسماك. يمكن أن تؤدي المثانة الهوائية وظائف هيدروستاتيكية وتنفسية وإنتاج الصوت.

في الأسماك العظمية ، فهي غائبة في أسماك أبو شراع ، وكذلك في أسماك القاع وأسماك أعماق البحار. في الحالة الأخيرة ، يتم توفير الطفو بشكل أساسي من خلال الدهون بسبب عدم انضغاطها أو بسبب انخفاض كثافة الجسم للأسماك ، كما هو الحال في Ancistrus و golomyanok وقطرة الأسماك. في عملية التطور ، تم تحويل أحد الهياكل ، على غرار المثانة الهوائية ، إلى رئتي الفقاريات الأرضية. ومع ذلك ، فإن البديل الأقرب إلى رئتي رباعيات الأرجل لا يظهر بالعظم ، بل بالعظم (متعدد ، له رئتان خلويتان غير متزاوجتين - النتوء السفلي للبلعوم) والأسماك الرئوية (في ثلاثة الممثلين الحديثينهناك تنوع في بنية الرئتين). بعد كل شيء ، نشأت رئتي الفقاريات الأرضية من النتوء السفلي للبلعوم ، ومثانة السباحة في teleosts - من النتوء العلوي للمريء.

تسبح المثانة في مجموعات مختلفة من الأسماك

لا تحتوي كل مجموعات الأسماك على مثانة سباحة ، وفي تلك المجموعات التي تتميز بها ، هناك أنواع فقدتها أثناء التطور. تتميز الأصناف الكبيرة الحديثة للأسماك فيما يتعلق بوجود أو عدم وجود المثانة الهوائية ووظائفها على النحو التالي:

Cyclostomes والغضروفية - لا توجد مثانة عائمة. تشبه الكولاكانث (لاتيميريا) - يتم تقليل المثانة الهوائية. جهاز تنفس رئوي ، متعدد الريش - متوفر ، جهاز تنفسي. الجانويد الغضروفي (على شكل سمك الحفش) - متوفر ، عضو هيدروستاتيكي. ganoids العظام - متوفرة ، الجهاز التنفسي. الأسماك العظمية - يوجد ، في بعض الحالات ، عضو هيدروستاتيكي ، وفي عدد قليل من الأنواع يكون عضوًا في الجهاز التنفسي.

وصف

في عملية التطور الجنيني للأسماك ، تنشأ المثانة العائمة كناتج ظهراني للأنبوب المعوي وتقع تحت العمود الفقري. في عملية التطوير الإضافية ، قد تختفي القناة التي تربط المثانة الهوائية بالمريء. اعتمادًا على وجود أو عدم وجود مثل هذه القناة ، يتم تقسيم الأسماك إلى مثانة مفتوحة ومغلقة. في أسماك المثانة المفتوحة ( فيزيوستوم) ترتبط المثانة الهوائية بالأمعاء عن طريق مجرى هواء طوال الحياة ، تدخل من خلاله الغازات وتخرج. يمكن لهذه الأسماك أن تبتلع الهواء وبالتالي تتحكم في حجم المثانة الهوائية. تشمل المثانة المفتوحة الكارب والرنجة وسمك الحفش وغيرها. في الأسماك المحجوبة البالغة ( القوائم الفيزيائية) يتضخم مجرى الهواء ، ويتم إطلاق الغازات وامتصاصها من خلال الجسم الأحمر - ضفيرة كثيفة من الشعيرات الدموية على الجدار الداخلي لمثانة السباحة.

الوظيفة الهيدروستاتيكية

الوظيفة الرئيسية لمثانة السباحة في الأسماك هي الهيدروستاتيك. يساعد السمكة على البقاء عند عمق معين ، حيث يكون وزن الماء الذي أزاحته السمكة مساويًا لوزن السمكة نفسها. عندما تنخفض الأسماك بشكل نشط إلى ما دون هذا المستوى ، فإن جسمها ، الذي يتعرض لضغط خارجي أكبر من الماء ، يتقلص ، ويضغط على المثانة العائمة. في هذه الحالة ، ينخفض ​​وزن الحجم النازح للمياه ويصبح أقل من وزن السمكة وتسقط الأسماك. كلما انخفض ، أصبح ضغط الماء أقوى ، وكلما زاد ضغط جسم السمكة واستمر سقوطها بشكل أسرع. على العكس من ذلك ، كلما اقتربت من السطح ، يتمدد الغاز الموجود في المثانة الهوائية ويقلل من الثقل النوعي للأسماك ، مما يدفع السمكة إلى السطح.

وبالتالي ، فإن الغرض الرئيسي من المثانة هو توفير صفر الطفوفي منطقة الموطن الطبيعي للأسماك ، حيث لا تحتاج إلى إنفاق الطاقة للحفاظ على الجسم عند هذا العمق. فمثلا،

الأسماك هي مجموعة ضخمة من الفقاريات التي تعيش في الماء. ميزتها الرئيسية هي التنفس الخيشومي. للتحرك في بيئة سائلة ، تستخدم هذه الحيوانات مجموعة متنوعة من التكيفات. تعتبر المثانة الهوائية أهم عضو هيدروستاتيكي ينظم عمق الغمر ، وتشارك أيضًا في التنفس وتوليد الأصوات.

تعتبر المثانة الهوائية أهم عضو هيدروستاتيكي ينظم عمق غمر الأسماك.

تطوير وهيكل الجهاز الهيدروستاتيكي

يبدأ تكوين المثانة السمكية في مرحلة مبكرة من التطور. أحد أقسام المستقيم ، الذي تم تعديله إلى نوع من النتوءات ، يمتلئ في النهاية بالغاز. للقيام بذلك ، تخرج الزريعة وتلتقط الهواء بأفواهها. بمرور الوقت ، يُفقد اتصال المثانة بالمريء في بعض الأسماك.

السمك مع غرفة الهواء تنقسم إلى نوعين:

1. يمكن للمثانة المفتوحة التحكم في الملء بمساعدة قناة خاصة لها اتصال بالأمعاء. يمكنهم الصعود والغرق بشكل أسرع ، وإذا لزم الأمر ، يأخذون الهواء من الغلاف الجوي من خلال أفواههم. يشمل هذا النوع معظم الأسماك العظمية ، على سبيل المثال: الكارب والبايك.
2. تحتوي الفقاعات المغلقة على غرفة مختومة ليس لها اتصال مباشر بالعالم الخارجي. يتم التحكم في مستوى الغاز عن طريق الدورة الدموية. تكون المثانة الهوائية في الأسماك مضفرة بشبكة من الشعيرات الدموية (جسم أحمر) قادرة على امتصاص الهواء أو إطلاقه ببطء. ممثلو هذا النوع هم سمك القد ، جثم. لا تستطيع تحمل تغييرات العمق السريعة. مع الاستخراج الفوري من الماء ، يتم تضخيم هذه السمكة بشكل كبير.

المثانة الهوائية في الأسماك عبارة عن تجويف بجدران مرنة شفافة.

وفقًا لهيكلهم ، فإنهم يميزون:

• غرفة واحدة
• غرفتين.
• ثلاث غرف.

كقاعدة عامة ، يكون هذا العضو واحدًا في معظم الأسماك ، ولكن في الأسماك الرئوية يتم إقرانه. يمكن الحصول على مناظر عميقة بفقاعة صغيرة جدًا.

وظائف المثانة الهوائية

تعتبر المثانة الهوائية في جسم السمكة عضوًا فريدًا ومتعدد الوظائف. يجعل الحياة أسهل بكثير ويوفر الكثير من الطاقة.

الوظيفة الرئيسية ، ولكن ليست الوظيفة الوحيدة ، هي التأثير الهيدروستاتيكي. من أجل التحليق على عمق معين ، من الضروري أن تتوافق كثافة الجسم معها بيئة. تستخدم الطيور المائية بدون غرفة هواء العمل المستمر لزعانفها ، مما يؤدي إلى استهلاك غير ضروري للطاقة.

لا يمكن أن يتمدد تجويف الغرفة ويتقلص بشكل تعسفي. عند الغمر ، يزداد الضغط على الجسم ، ويتقلص ، على التوالي ، ينخفض ​​حجم الغاز ، وتزداد الكثافة الإجمالية. تغرق الأسماك بسهولة إلى العمق المطلوب. عندما ترتفع السمكة إلى الطبقات العليا من الماء ، يتم تحرير الضغط وتتوسع الفقاعة مثل البالون ، مما يدفع الحيوان إلى الأعلى.

يولد ضغط الغاز على جدران الغرفة نبضات عصبية تسبب حركات تعويضية للعضلات والزعانف. باستخدام مثل هذا النظام ، تسبح الأسماك بسهولة في العمق المطلوب ، مما يوفر ما يصل إلى 70٪ من الطاقة.

وظائف اضافيه:

هذا العضو البسيط ، للوهلة الأولى ، هو جهاز حيوي لا غنى عنه.

السمك بدون غرفة هوائية

من وصف المثانة الهوائية ، كم هو مثالي ومتعدد الاستخدامات. على الرغم من ذلك ، يمكن للبعض الاستغناء عنها بسهولة. العالم تحت الماء هو موطن لكثير من الحيوانات التي ليس لديها جهاز هيدروستاتيكي. للتحرك يستخدمون طرقًا بديلة.

تقضي أنواع أعماق البحار حياتها كلها في القاع ولا تشعر بالحاجة إلى الارتفاع إلى الطبقة العليا من الماء. بسبب الضغط الهائل ، فإن حجرة الهواء ، إن وجدت ، سوف تتقلص على الفور ، ويخرج منها كل الهواء. كبديل ، يتم استخدام تراكم الدهون ، والتي لها كثافة أقل من كثافة الماء ، كما أنها لا تنضغط.

يمكن لبعض الأسماك الاستغناء عن مثانة السباحة بسهولة.

بالنسبة للأسماك التي تحتاج إلى التحرك بسرعة كبيرة وتغيير العمق ، فإن الفقاعة يمكن أن تؤذي فقط. يستخدم هؤلاء الممثلون للحيوانات البحرية (الماكريل) حركات العضلات فقط. هذا يزيد من استهلاك الطاقة ، لكنه يزيد من القدرة على الحركة.

الأسماك الغضروفيةاعتادوا أيضًا على فعل الأشياء بأنفسهم. لا يمكنهم أن يحوموا في مكانهم. هيكلها العظمي بدون عظام ، وبالتالي فإن جاذبيتها أقل نوعية. بالإضافة إلى ذلك ، تمتلك أسماك القرش كبدًا كبيرًا جدًا ، يتكون ثلثاها من الدهون. يمكن لبعض الأنواع أن تغير نسبها ، وبالتالي تجعل أجسامها أثقل أو أخف.

تم تجهيز الثدييات المائية ، مثل الحيتان والدلافين ، بطبقة سميكة من الأنسجة الدهنية تحت الجلد ورئتين ممتلئتين بالهواء.

نشأت الحياة على كوكب الأرض في البيئة المائية للمحيطات ، ونحن جميعًا من نسل الأسماك. هناك افتراضات علمية مفادها أنه في عملية التطور ، نشأت أعضاء الجهاز التنفسي للحيوانات الأرضية على وجه التحديد من قربة الأسماك.

كان أحد أقاربي ، الذي كان مغرمًا جدًا بصيد الأسماك ، مغرمًا جدًا بمثل هذه الأطعمة الشهية: سمك المثانة المقلية فوق عود ثقاب ... لا يمكنني الحكم على مزايا مثل هذا الطبق - ولكن ، من حيث المبدأ ، يمكنك المحاولة سيكون من المثير للاهتمام معرفة مذاقها ... والأكثر إثارة للاهتمام - معرفة نوع العضو ولماذا تحتاجه الأسماك؟

يحدث في فترة ما قبل الولادة - وفي هذا الوقت يكون ناتجًا عن الأنبوب المعوي الموجود فوق العمود الفقري ، وفي نفس الوقت يتم توصيل المثانة بالأنبوب المعوي بواسطة قناة هوائية. في المستقبل ، مع تطور الجهاز الهضمي ، سيتشكل المريء من هذا الجزء من الأنبوب المعوي. هل سيظل بها مثانة سباحة متصلة بها؟ في بعض أنواع الأسماك ، نعم (تسمى فيزوستومات ، أو فقاعات مفتوحة) ، ومن خلال هذه القناة تدخل الغازات إليها ، وكذلك تخرج منها. هذا هو الحال مع الرنجة والكارب وسمك الحفش - يمكن لهذه الأسماك أن تنظم حجم المثانة العائمة عن طريق ابتلاع الهواء.

ولكن هناك أيضًا سمكة بها القناة التي تربط المثانة الهوائية الجهاز الهضميينمو. كيف تمتلئ الفقاعة بالغازات في مثل هذه الأسماك - المثانة المغلقة ، أو القوائم الفيزيائية؟ بالطبع ، اعتنت الطبيعة بهذا: على جدار المثانة العائمة لديهم ضفيرة كثيفة من الشعيرات الدموية ، تسمى الجسم الأحمر. من خلال الدم الذي يمر عبر هذه الشعيرات الدموية يتم إطلاق الغازات وامتصاصها أيضًا. على سبيل المثال ، ينتمي الزاندر والجثم إلى حويصلات مغلقة.

كيف تعمل المثانة الهوائية؟ بادئ ذي بدء ، إنه "الجهاز الهيدروستاتيكي" للأسماك. وكلما كانت السمكة أعمق ، زاد ضغط الغاز في مثانتها العائمة ، وزادت جاذبيتها النوعية - وأسرع غرقها. على العكس من ذلك ، فكلما كانت السمكة ضحلة ، كلما تمدد الغاز في المثانة الهوائية ، وكلما انخفضت الجاذبية النوعية ، زادت قوة دفع الأسماك إلى السطح.

يتم "التعرف" على كل هذه التغيرات في الضغط على الفور بواسطة دماغ السمكة ، حيث ترسل النهايات العصبية الموجودة في جدران المثانة العائمة إشارات ، ووفقًا لهذه الإشارات ، "يتحكم" الدماغ في عضلات السمكة.

عند عمق معين ، فإن الضغط الداخلي والخارجي متساوي - وبعد ذلك لا تحتاج السمكة إلى القيام بأي حركات على الإطلاق للبقاء عند هذا العمق (من وجهة نظر الهيدروستاتيك ، تسمى هذه الحالة انعدام الطفو). هذا يتوافق مع "الموطن الطبيعي" للأسماك ، حيث تقضي معظم وقتها. نحن نفهم أهمية هذا الاكتساب التطوري إذا نظرنا إلى الأسماك التي لا تحتوي على مثانة سباحة ، مثل أسماك القرش. هذه الحيوانات المفترسة البحرية تتحرك باستمرار ، حتى عندما تكون في حالة راحة - وإلا فإنها ستبدأ في "السقوط" في عمود الماء!

ومع ذلك ، على الرغم من كل فائدة المثانة الهوائية ، هناك أسماك لا تتداخل معها إلا. كما ذكرنا سابقًا ، فهو يساعد الأسماك على "استقرار" وضعها في عمود الماء ، على التوالي ، فلن يكون من السهل التحرك بسرعة لأعلى ولأسفل في الماء معها ، وتلك الأسماك التي تفعل ذلك طوال الوقت ليس لديها مثانة السباحة - على سبيل المثال ، الماكريل ، في التونة.

لا تحتاج أسماك أعماق البحار إلى مثانة السباحة أيضًا: في الأعماق الكبيرة ، يكون ضغط الماء قويًا جدًا لدرجة أن المثانة العائمة ببساطة لا تستطيع تحمله - ستدفع كل الغازات منه في أي وقت من الأوقات!

الوظيفة الهيدروستاتيكية هي المهمة الرئيسية لمثانة السباحة ، ولكنها ليست المهمة الوحيدة. تستخدمه بعض الأسماك ، مثل الكارب وسمك السلور ، لإدراك الصدمات والموجات الصوتية. وفي بعض الأسماك ، تكون المثانة الهوائية مصدر ... الأصوات. نعم ، الأسماك بعيدة كل البعد عن الصمت ، كما هو شائع! خلال الحرب العالمية الثانية ، لم يتمكن الأمريكيون في غواصاتهم لفترة طويلة من فهم من كان يصدر أصوات هدير تحت الماء ، كانوا يبحثون عن غواصات معادية ، لكن اتضح أنهم كانوا سمكة ثلاثية. ويقيمون "حفلاتهم الموسيقية" بمساعدة قربة السباحة.

كما ترى ، فإن المثانة الهوائية ليست بهذه البساطة التي تبدو عليها. والأهم من ذلك ، اتضح أن لها مستقبلًا تطوريًا عظيمًا: فقد تشكلت منه الرئة لاحقًا ، مما سمح للكائنات الحية بالهبوط إلى اليابسة.