Акулы, как и другие рыбы, дышат с помощью жабр. Жабры выполняют ту же функцию, что и легкие у млекопитающих - насыщают кровь кислородом. Но в морской воде кислорода гораздо меньше, чем в воздухе. Поэтому для эффективного дыхания акулам нужны большие поверхности жабр с обилием кровеносных сосудов.
Существуют разные способы вентиляции жабр у акул. Одни виды используют движение через ротовую полость для проточной вентиляции. Другие могут активно перекачивать воду через жаберные мешки. Есть и те, кто способен дышать, даже если рот закрыт, а тело неподвижно.
Как устроены жабры акул
Жабры акулы, как и у других рыб, представляют собой наружные дыхательные органы. Они расположены в жаберных мешках по бокам головы перед грудными плавниками. Количество пар жаберных мешков у разных видов акул может быть от 5 до 7. Внутри жаберных мешков находятся жаберные лепестки - складчатые выросты, покрытые густой сетью кровеносных капилляров. Именно на лепестках и происходит газообмен между водой и кровью.
Акула дышит при плавании используя проточную вентиляцию жабр. Рот постоянно открыт, и через него вода поступает в жаберные мешки, омывает лепестки и выходит наружу через жаберные щели. Кровь в капиллярах и вода движутся в противоположных направлениях, что увеличивает эффективность газообмена. Некоторые малоподвижные акулы способны активно перекачивать воду через жаберные мешки с помощью специальных мышц даже с закрытым ртом.
- Чем дышат акулы во время быстрого плавания - используют пассивную вентиляцию с постоянно открытым ртом.
- При медленном движении или в засаде могут активно перекачивать воду через жаберные мешки.
Проточная вентиляция жабр при движении
Проточная вентиляция жабр является основным способом дыхания у большинства видов акул, особенно у тех, кто ведет активный образ жизни. Этот механизм дыхания называется «пассивной вентиляцией», так как не требует специальных мышечных усилий со стороны акулы. В этом случае - они используют движение воды, создаваемое их плаванием.
При проточной вентиляции рот акулы постоянно открыт. По мере движения вперед через ротовое отверстие в глотку попадает поток воды, который далее через внутренние жаберные щели направляется в жаберные мешки. Там вода омывает жаберные лепестки, богатые кровеносными капиллярами, и происходит газообмен. Насыщенная углекислым газом вода выходит наружу через наружные жаберные щели.
Важной особенностью проточной вентиляции является встречное движение воды и крови в капиллярах лепестков. Кровь движется от хвоста к голове, а вода - в обратную сторону. Это создает градиент концентрации газов и повышает эффективность газообмена. Поэтому при плавании с открытой пастью - они используют высокоэффективный механизм противоточного обмена газами.
| Преимущества проточной вентиляции: | 1. Не требует затрат энергии на перекачивание воды. | 2. Обеспечивает высокий уровень насыщения крови кислородом благодаря принципу противотока. |
Активное дыхание с перекачкой воды через жаберные мешки
Хотя большинство видов акул используют пассивную вентиляцию жабр, некоторые из них способны к активному перекачиванию воды даже без движения. Такое активное дыхание встречается у малоподвижных придонных акул, например у акулы-няньки или у рогатых акул. Чем дышат акулы этих видов, когда они находятся в засаде на дне - активным сокращением мышц глотки и жаберных мешков.
При активной вентиляции вода может поступать в ротовую полость через брызгальца - небольшие отверстия позади глаз, которые играют роль «ноздрей» у акул. Сокращения мышц ротоглотки и жаберных мешков создают разрежение, в результате чего через брызгальца и рот втягивается окружающая вода. Дальше она попадает на жаберные лепестки, где происходит насыщение кислородом.
Во время выдоха за счет сокращения мышц объем полости рта и жаберных мешков уменьшается, в результате вода выталкивается наружу через жаберные щели. Таким образом, механизм активного дыхания позволяет акулам дышать, практически не двигаясь с места. Это очень важно для видов, использующих тактику подводных засад.
Возможность дыхания через кожу как дополнительный механизм
Хотя основным органом дыхания у акул являются жабры, некоторые виды способны использовать для газообмена также поверхность тела и даже ротовую полость. Такой дополнительный механизм может играть важную роль в экстремальных условиях. Чем дышат акулы помимо жабр - тонким слоем кожи, богатым кровеносными сосудами.
Кожное дыхание возможно благодаря наличию в коже акул густой капиллярной сети. Через стенки этих кровеносных капилляров и происходит диффузия газов между кровью и окружающей водой. Причем наиболее васкуляризирована кожа жаберных мешков, что усиливает эффект кожного дыхания в этой области. Также газообмен может происходить через слизистую оболочку ротовой полости.
Хотя по сравнению с жабрами возможности кожного дыхания невелики, этот механизм помогает акулам переживать кратковременную гипоксию. Например, при случайном выбросе на берег или при поимке исследователями кожное дыхание продлевает время выживания акул на воздухе.
Опасно ли бить акулу по жабрам при нападении
К сожалению, иногда люди сталкиваются с агрессивным поведением акул. В таких ситуациях возникает вопрос - как защититься и есть ли смысл наносить ответные удары по жабрам или другим чувствительным органам хищника? Чем дышат акулы и насколько уязвим этот орган?
Действительно, жабры акул очень чувствительны к механическим повреждениям и являются одним из немногих доступных для удара мест на теле акулы. Однако в реальной ситуации нападения шанс нанести прицельный удар крайне мал. К тому же разъяренная акула вряд ли отступится после одного попадания и скорее всего станет еще агрессивнее.
Есть реальные случаи, когда удары по жабрам и глазам помогали отбиться от атакующей акулы. Но чаще жертвам нападения удавалось спастись благодаря самоотверженности и выносливости. Например, используя доску для серфинга в качестве щита или доплывая до берега, несмотря на полученные травмы.
Так что однозначного ответа на вопрос нет. С одной стороны, жабры действительно уязвимое место у акул. С другой — нанести прицельный удар по ним крайне сложно. А агрессивная акула может воспринять это как дополнительный стимул к атаке. Поэтому лучшим вариантом все же остается по возможности избегать опасных контактов с этими хищниками в их естественной среде обитания.
Сравнение дыхательной системы акул и других морских обитателей
Хотя практически все морские животные используют жабры для дыхания под водой, есть некоторые различия в строении и работе этих органов у разных классов. Дыхание акулы отличается от механизмов дыхания других обитателей океана.
У рыб жабры представляют собой выросты на жаберных дугах, тогда как у моллюсков и ракообразных это разветвленные нити или перистые лепестки на ножках. По принципу работы ближе всего к акулам находятся костные рыбы, у которых тоже есть жаберные мешки и пластинки.
Однако у акул присутствуют некоторые уникальные черты, обеспечивающие высокую эффективность дыхания: возможность активной вентиляции жабр и наличие противотока воды с кровью. Кроме того, акулы способны использовать дополнительные механизмы в виде кожного дыхания и дыхания через ротовую полость.
Особенности устойчивости акул к недостатку кислорода
Несмотря на то, что акулы используют те же принципы дыхания, что и все водные организмы, они обладают целым рядом адаптивных механизмов, повышающих устойчивость к гипоксии. Чем дышат акулы и как они справляются с нехваткой кислорода?
Во-первых, у акул очень высокий процент крови от общей массы тела. Это увеличивает емкость для переноса кислорода. Кроме того, в крови акул содержится белок гемоглобин, имеющий повышенное сродство к кислороду.
Во-вторых, метаболизм акул характеризуется очень низким базальным уровнем потребления кислорода. При нехватке О2 скорость обмена веществ может снижаться почти в два раза по сравнению с фоновым значением.
В-третьих, акулы способны в случае гипоксии переходить на анаэробный гликолиз, то есть получать энергию в клетках без участия кислорода. Работающие в этом режиме мозг и сердце акулы позволяют ей довольно долго обходиться совсем без дыхания.
Как акулы выживают во время вылова исследователями на поверхность
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.
- Большие белые акулы могут выжить на воздухе до 20 минут при условии прокачки воды через их жабры.
- Мелкие акулы выживают даже после более длительного нахождения на воздухе благодаря тщательному уходу.
Как дышит акула? При быстром движении достаточно одной проточной вентиляции. Смотреть видео: Акула на борту судна - установка датчика: 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.
Частота нападений акул на людей по сравнению с масштабами отлова акул
Ежегодно акулы убивают около 10 человек по всему миру. Это очень малая цифра, если учесть, что ежегодно миллионы людей купаются в море. Большинство атак акул на людей происходит по ошибке - акула принимает человека на доске за тюленя или другую добычу. Нападения акул-людоедов из рода белых акул гораздо реже и чаще всего вызваны любопытством, чем агрессией.
В то же время, по оценкам ученых, ежегодно в мире отлавливается от 63 до 273 миллионов акул. Это колоссальное число по сравнению с 10 погибшими людьми. Причем акул ловят специально, а люди становятся жертвами случайно.
Основная угроза для акул - перелов. Их мясо, плавники, хрящи и даже зубы используются в пищу, в народной медицине или для изготовления сувениров. Многие виды акул находятся на грани исчезновения. А ведь акулы играют важную роль хищников в морских экосистемах. Их исчезновение приведет к нарушению экологического баланса.
Таким образом, угроза для акул намного выше, чем угроза от акул для людей. Необходимо соблюдать меры по охране этих удивительных морских хищников, которые достойны существовать в своей естественной среде обитания.
Необходимость бережного отношения к морским хищникам в их среде обитания
Акулы обитают в морских экосистемах на протяжении сотен миллионов лет. За это время они заняли важную экологическую нишу хищников, регулирующих численность добычи. Исчезновение акул приведет к нарушению хрупкого баланса морских экосистем.
К сожалению, акулы оказались очень уязвимы перед неконтролируемым промыслом. Их медленный репродуктивный цикл не позволяет быстро восстанавливать популяции. Уже сейчас многие виды акул на грани вымирания.
Чтобы спасти акул, необходимо вводить квоты на вылов, создавать морские заповедники, где акулам будет обеспечена защита, прекратить торговлю акульими плавниками. Также важно проводить разъяснительную работу среди рыбаков и потребителей продукции из акул. Люди должны понимать, что акулы имеют право на существование в морских глубинах.
Каждый из нас может внести посильный вклад в защиту акул, отказавшись от покупки сувениров и лекарств из продукции акульего промысла. Будем надеяться, что совместными усилиями человечество сможет исправить нанесенный морским хищникам ущерб и обеспечить им достойное будущее.
