Respiration

        Mechanism of Respiration "กลไกการทำงานของระบบหายใจ"
การหายใจของร่างกายได้นั้น ต้องมีตัวกลางที่จะนำออกซิเี่จนเข้าสู่ระบบหายใจโดยการแพร่ ตัวกลางที่สำคัญ คือ น้ำ และอากาศ โดยในสัตว์น้ำ ตัวกลางที่ทำให้สัตว์น้ำหายใจได้ คือ น้ำนั่นเอง ออกซิเจนจะละลายอยู่ในน้ำ ซึ่งเราเรียกว่า ค่าออกซิเจนที่ละลายในน้ำ (Dissolve Oxygen) ซึ่งค่าดังกล่าว จะมากหรือน้อย ขึ้นอยู่กับสภาวะแวดล้อมที่สัตว์น้ำอาศัยอยู่

 

ปัจจัยที่ทำให้ออกซิเจนละลายอยู่ในน้ำ

1. ธรรมชาติของก๊าซ ที่ความดัน 1 บรรยากาศ
ก๊าซออกซิเจน ละลายได้ 34 ml/L
ก๊าซไนโตรเจน ละลายได้ 16.9 ml/L
ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ ละลายได้ 1,019 ml/L โดยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ ละลายในน้ำได้ดีกว่าก๊าซออกซิเจนถึง 30 เท่า และละลายในน้ำได้ดีกว่าไนโตรเจนถึง 60 เท่า

2. ความดันย่อย
ที่ความดันสูงก๊าซสามารถละลายน้ำได้สูงขึ้นตามไปด้วย
ความดันต่ำ ก๊าซสามารถละลายในน้ำได้น้อยตาม

3. อุณหภูมิ
อุณหภูมิสูง ออกซิเจนละลายในน้ำต่ำ ความสามารถของก๊าซที่ละลายในน้ำได้ต่ำ
อุณหภูมิต่ำ ออกซิเจนละลายในน้ำสูง ความสามารถของก๊าซที่ละลายในน้ำได้สูง

4. ระยะเวลาในรอบวัน
ช่วงเช้าก่อนพระอาทิตย์ขึ้น DO ต่ำ ช่วงบ่าย DOสูง
ช่วงเข้าก่อนพระอาทิตย์ขึ้น CO2 ต่ำ ช่วงบ่าย CO2 ต่ำ
ที่เป็นเช่นนี้เพราะ เกิด จากกระบวนการ สังเคราะห์ด้วยแสงของพืช

 

การทดสอบการแพร่ของก๊าซออกซิเจน และคาร์บอนไดออกไซด์ ลงในน้ำ

 

บริเวณผิวน้ำ

ออกซิเจนละลายได้ 4.5 ml/L ส่วนคาร์บอนไดออกไซด์ละลายได้ 134 ml/L ดังนั้น คาร์บอนไดออกไซด์จึงมีความสามารถในการละลายบริเวณผิวน้ำได้ดีกว่าออกซิเจน 29.8 เท่า

        อวัยวะที่ใช้ในการหายใจของสัตว์น้ำ คือ Gill (เหงือก)
เนื่องจากโครงสร้างของสัตว์น้ำ ต้องอาศัยอยู่ในน้ำ ดังนั้นการหายใจ ต้องใช้อวัยวะที่แตกต่างจากการหายใจของสัตว์บก แต่เป็นการหายใจที่ไม่สมบูรณ์็่เมื่อเทียบกับการหายใจของสัตว์บก ซึ่งเป็นการหายใจในอากาศ แต่มีปลาบางชนิดที่มีอวัยวะพิเศษที่ช่วยในการหายใจ เช่น ปลาดุก มี dendrite, ปลาช่อน มี diverticulum, ปลาหมอ มี labyrinth organ การหายใจของปลา Gill จะทำงานได้ดีเมื่อ gill อยู่ในน้ำ ชนิดของ gill ขึ้นอยู่กับการทำงาน แบ่งออกเป็น 2 ชนิด คือ Mobile gill และ Immobile gill

 

Fish Gill


gill ของปลา ประกอบไปด้วย Gill arch, Gill filament, Gill lamellae โดยบริเวณที่ทำหน้าที่ในการ gas exchange คือ Gill lamellae มีเลือดไหลผ่านบริเวณนี้ โดยมีเส้นเลือด Afferent vessel และ Efferent vessel การแลกเปลี่ยนก๊าซจะทำโดยการหมุนเวียนของเลือดผ่านบริเวณ Gill lamellae "Counter current type of flow" มีตัวกลาง คือ น้ำและเลือด

 

การแลกเปลี่ยนก๊าซทำได้โดยวิธีการดังนี้
ใช้วิธีการง่าย ๆ คือ ความแตกต่างของความดันก๊าซออกซิเจน และคาร์บอนไดออกไซด์ บริเวณใดมีความดันของก๊าซสูง ก๊าซจะไหลผ่านไปยังบริเวณที่มีความดันก๊าซต่ำกว่า

 

Mechanism of gill function (กลไกการทำงานของเหงือกปลา)

Operculum cavity

ปลากระดูกอ่อนจะมีวิธีการหายใจที่แตกต่างจากปลากระดูกแข็ง คือ

การแบ่งช่วงระยะการหายใจ แบ่งเป็น 2 ช่วง คือ

  1. External respiration เป็นการนำก๊าซออกซิเจนจากภายนอกเข้าสู่ร่างกาย
  2. Internal respiration เป็นการนำก๊าซออกซิเจนเข้าสู่กระบวนการ metabolism เพื่อให้ได้พลังงาน