לפני מאות מיליוני שנים, אבות אבות רחוקים מאוד של בני אדם - ומכל בעלי החיים היבשתיים עם עצמות הגב וארבע הגפיים - היו בעלי יכולת נשימה זו של מים, אך היא אבדה לאחר שהיצורים הראשונים נושמי האוויר החלו לחיות ביבשה במשרה מלאה . כיום בני אדם יכולים לנשום מים רק באמצעות ציוד מיוחד - או בסרטים כמו "אקוומן" (תמונות האחים וורנר), על דמויות קומיקס עם יכולות ייחודיות מתחת למים.
אגדות בספרי הקומיקס מסבירות כיצד האקוומן ההיברידי-חצי-אטלנטיאני-חצי-אטלנטי של הסרט (ג'ייסון מומואה) וכל בני דודיו האטלנטיים למראה האנושי יכולים לנשום את עומקי האוקיאנוס - "זימים" מוזכרים, אם כי הם אינם נראים, והפרטים נותרים לדמיונו של הצופה. אבל איך בדיוק יצורים בעולם האמיתי נושמים בסביבות המימיות שלהם?
בזמן שזה קורה, יש הרבה חמצן מומס ברוב הימים, האגמים והנהרות של הפלנטה, אם כי הריאות שלנו נושמות אוויר פשוט לא יכולות לעבד אותו. אבל תושבי המים בעולם פיתחו מספר שיטות אחרות לגישה לחמצן במים, אמרו המומחים ל- Live Science.
טכניקה עתיקה
יש בעלי חיים כמו מדוזות סופגים את החמצן במים ישירות דרך עורם. חלל מערכת העיכול בגופם משרת מטרה כפולה: עיכול מזון והעברת חמצן ופחמן דו חמצני מסביב, אמרה רבקה הלם, עוזרת פרופסור באוניברסיטת צפון קרוליינה, אשוויל, ל- Live Science.
למעשה, צורות החיים המיקרוביאליות הקדומות ביותר של כדור הארץ שהשתמשו בחמצן השיגו אותו באותה דרך שקורה אצל ג'לי - דרך דיפוזיה. צורת הנשימה הזו, ככל הנראה, הופיעה לפני כ -2.8 מיליארד שנה, "מתישהו לאחר שהציאנו-בקטריה החלה להזרים חמצן לאטמוספירה", כך מדען מדען האוקיאנוס ג'ולי ברוולד, מחבר הספר "שדרה חסרת מדע המדוזה ואומנות גידול עמוד השדרה" (Riverhead) ספרים, 2017).
"מכיוון שיש להם רק שכבת תאים חיצונית ושכבת תאים פנימית, והפנים שלהם הם ג'לי ואין להם תאים, הם לא צריכים כמות חמצן כמו בעלי חיים שיש להם רקמות בפנים", אמר ברוולד ל- Live Science ב- דואר אלקטרוני.
עם זאת, ישנם גם חסרונות ל"נשימה "באמצעות דיפוזיה.
"זה איטי הרבה יותר מאשר להשתמש במחזור הדם כדי להביא חמצן לנקודות הרחוק בגוף. זה כנראה אומר שיש גבול לכמה שמדוזות גדולות יכולות לצמוח," הוסיף ברוולד.
שיטת דלת אחורית
נשימה דרך דיפוזיה חמצן על פני הגוף נמצאת גם בדרכי הרפתקאות - קבוצה של בעלי חיים ימיים הכוללת כוכבי ים, כוכבי ים, קיפודי ים ומלפפוני ים.
כוכבי ים סופגים חמצן כאשר מים זורמים על בליטות על עורם המכונה papulae, ובאמצעות חריצים במבנים אחרים המכונים רגליים צינוריים, אמר זואולוג חסרי החוליות כריסטופר מאה, חוקר במוזיאון הטבע ההיסטורי של סמיתסוניאן בוושינגטון, די סי.
עם זאת, ישנם סוגים שונים של מלפפוני ים רדודים, בעלי התאמה מיוחדת לנשימה: מבנה "עץ" נשימתי הנמצא בחלל הגוף ליד פי הטבעת. כאשר פתח החלחולת של המלפפון מוצץ מים לגופו, עץ הנשימה מוציא חמצן ומגרש פחמן דו חמצני.
"זה ממש נושם מהתחת," אמר מאה.
"תכנית בסיסית"
במרכז הדגים בצפון מזרח הדייג, הוכחו כי הזימים הוכחו כמערכת מצליחה להנשמה, ומשתמשת ברשת של כלי דם בכדי לשאוב חמצן ממים זורמים ולהפיץ אותה דרך ממברנות הזימים.
על מרבית הדגים, יש לזימים "אותה תכנית בסיסית", אמר סולומון דייוויד, פרופסור במחלקה למדעים ביולוגיים באוניברסיטת ניקולס סטייט בלואיזיאנה, ל- Live Science.
"הם אמורים להחליף את הגז ההולך ונגדי - להוציא חמצן ולשחרר פסולת," אמר דייויד. כאשר דגים אוכסים את פיהם, הם יוצרים זרם של מים שזורמים מעל הזימים שלהם. רקמה אדמדמה וסקולרית גבוהה מוצצת חמצן ומגרשת פחמן דו חמצני, "נימים דומים באלובי שלנו", אמר.
עם זאת, הזימים אינם בדיוק כל אחד מתאים. המבנה שלהם יכול להשתנות בין מינים כך שיתאימו לצורכי החמצן שלהם, לפי דיוויד. הזימים של טונה בשחייה מהירה, למשל, ישתנו במקצת מזו של דג שהוא טורף שקר ומחכה, כמו גרגר תנין.
"אם אתה טורף פעיל שמסתובב כל הזמן, יהיו לך זימים שונים לדרישות חמצן גבוהות יותר," אמר דייויד.
צורת הזחילה יכולה אפילו להשתנות בין אנשים מאותו מין, תלוי בתנאי חמצן במים בהם הם חיים, הוסיף. מחקרים הראו כי דגים יכולים להתאים את מורפולוגיית הזימים שלהם כאשר בית הגידול המימי שלהם מזוהם; עם הזמן, חוטי הזימים שלהם מתעבים יותר, בכדי להתנגד לזיהום במים.
בחלק מהדו-חיים המויים יש גם זימים - מבנים מסתעפים המשתרעים החוצה מראשיהם. זוהי תכונה של זחל באינדיביים שנעלמת ככל שמרבית המינים בוגרים, אך סלמנדרות מימיות כמו צפירות שומרות את הזימים החיצוניים הללו לבגרות, אמר קירסטן הכט, אקולוג מימי עם בית הספר למקורות טבע וסביבה באוניברסיטת פלורידה. דואר אלקטרוני.
לדגי הריאה - קבוצת דגים הנושמים אוויר כמו גם מים באמצעות שלפוחית השחייה המותאמת - יש גם זימים חיצוניים כשהם צעירים, "אבל כמעט כל מיני דגי הריאות מאבדים אותם לפני שהם מגיעים לבגרות," אמר הכט.
מאמר מקורי ב- מדע חי.
