بادکنک شنا در ماهی: وسیلهای شگفتانگیز برای تنظیم عمق
بادکنک شنا چیست و چگونه کار میکند؟
فرض کن میخواهی در استخر شنا، بیحرکت و در یک عمق خاص در وسط آب بمانی. برای این کار باید دائماً دست و پا بزنی یا هوای داخل ششهایت را کم و زیاد کنی. ماهیها اما راه حلی تکامل یافته دارند: یک کیسهٔ داخلی که مثل یک جلیقهٔ نجات طبیعی عمل میکند. این کیسه، بادکنک شنا1 نام دارد.
کار اصلی این بادکنک، تنظیم چگالی کلی بدن ماهی نسبت به آب است. اگر چگالی بدن ماهی با آب یکسان باشد، ماهی در حالت شناوری خنثی قرار میگیرد و بدون صرف انرژی در یک عمق میماند. بادکنک شنا با تغییر حجم گاز درونش، این چگالی را تنظیم میکند.
انواع بادکنک شنا: دو راه متفاوت برای یک کار
ماهیهای مختلف، روشهای متفاوتی برای پر و خالی کردن بادکنکشان دارند. آنها را میتوان در دو دستهٔ اصلی جای داد:
| نوع بادکنک | راه ارتباطی | نحوهٔ تنظیم گاز | مثال ماهی |
|---|---|---|---|
|
فیزیوستوم3
ارتباط مستقیم
|
یک لوله (مجرا) بادکنک را به مری وصل میکند. | ماهی میتواند با قورت دادن یا خارج کردن هوا از دهان، گاز را مستقیماً به بادکنک اضافه یا از آن کم کند. | ماهی قزلآلا، ماهی کپور، کوسهماهی (بعضی انواع) |
|
فیزیوکلست4
بدون ارتباط مستقیم
|
بادکنک کاملاً بسته است و هیچ مجرایی به بیرون ندارد. | گاز باید از طریق شبکهٔ خونی خاصی به نام rete mirabile5 و یک ناحیهٔ گاززا، به داخل بادکنک ترشح یا از آن جذب شود. | ماهی قرمز آکواریومی، ماهی تن، بیشتر ماهیهای دریایی |
ماهیهای فیزیوکلست4 برای تنظیم عمق، به انرژی و زمان بیشتری نیاز دارند. این مثل مقایسهٔ باد کردن بادکنک با دهان (فیزیوستوم) با استفاده از پمپ باد (فیزیوکلست) است. نوع دوم کنترل دقیقتری دارد ولی کندتر عمل میکند.
کاربردها و یک مثال ملموس: ماهی قرمز آکواریومی
بیایید عملکرد بادکنک شنا را در یک مثال آشنا بررسی کنیم: ماهی قرمز آکواریومی. این ماهی از نوع فیزیوکلست4 است. وقتی غذا را از سطح آب میگیرد، ممکن است مقداری هوا هم ببلعد. این هوا اگر وارد بادکنک شنا شود، حجم گاز را زیاد کرده و ماهی نمیتواند به راحتی پایین برود. ممکن است دیده باشی که ماهی قرمز به شکلی اریب یا حتی وارونه شنا میکند؛ این اغلب به دلیل اختلال در کار بادکنک شناست.
این مثال به ما نشان میدهد که سلامت این اندام چقدر حیاتی است. عفونت، آسیب فیزیکی یا تغذیهٔ نادرست میتواند تنظیم شناوری را مختل کند و برای ماهی مانند این است که انسان نتواند تعادل خود را حفظ کند.
اشتباهات رایج و پرسشهای مهم
پاسخ: خیر. این اندام مخصوص ماهیهای استخوانی6 است. ماهیهای غضروفی مانند کوسه و سفرهماهی، بادکنک شنا ندارند. آنها برای جلوگیری از غرق شدن باید دائماً شنا کنند یا از کبدهای پر از روغن که چگالی کمی دارد استفاده کنند.
پاسخ: اشتباه رایجی است! اگرچه هر دو کیسههایی پر از گاز هستند، اما کارکرد کاملاً متفاوتی دارند. شش برای تنفس (تبادل گاز با خون) است، اما بادکنک شنا عمدتاً برای تنظیم شناوری و تنها در بعضی ماهیها نقش کمکی در تنفس یا تولید صدا دارد. در واقع، دانشمندان بر این باورند که ششهای اجداد زمینی ما از تکامل بادکنک شنا در ماهیهای باستانی به وجود آمدهاند.
پاسخ: مثل غواصی که سریعاً بالا میآید! با کاهش سریع فشار آب، گاز حل شده در خون و بافتهای ماهی به شکل حباب درمیآید. این حبابها میتوانند رگها را مسدود کنند و باعث بیماری مرگآوری به نام بیماری کاهش فشار یا خمشدگی7 شوند. اگر این حبابها درون بادکنک شنا تشکیل شود، ممکن است بادکنک آنقدر متورم شود که به اندامهای دیگر فشار آورده یا حتی پاره شود.
پاورقی
1بادکنک شنا (Swim Bladder یا Gas Bladder): کیسهای پر از گاز در بدن ماهیها که به تنظیم عمق و شناوری کمک میکند.
2شناوری (Buoyancy): نیروی بالابرندهای که توسط یک سیال (مانند آب) به جسم غوطهور وارد میشود.
3فیزیوستوم (Physostomous): به ماهیهایی گفته میشود که بادکنک شنای آنها از طریق یک مجرا به مری متصل است.
4فیزیوکلست (Physoclistous): به ماهیهایی گفته میشود که بادکنک شنای آنها بسته است و مجرای خارجی ندارد.
5rete mirabile (شبکهٔ شگفتانگیز): شبکهای متراکم از مویرگهای خونی که در ماهیهای فیزیوکلست، مسئول ترشح گاز به درون بادکنک شنا است.
6ماهیهای استخوانی (Bony Fish/Osteichthyes): دستهای بزرگ از ماهیها که اسکلت آنها از استخوان ساخته شده است.
7خمشدگی یا بیماری کاهش فشار (Decompression Sickness/The Bends): بیماریای که در اثر تشکیل حبابهای گاز در خون و بافتها به دنبال کاهش سریع فشار محیط رخ میدهد.
