Informație

De ce pot supraviețui peștii din apă?


Evident, oamenii pot supraviețui subacvatic pentru o scurtă perioadă de timp. Am presupus că acest lucru se datorează faptului că la un moment dat ne-a beneficiat să nu mai respirăm momentan și, astfel, am dezvoltat un sistem respirator care a fost capabil să facă pauze scurte.

În mod similar, peștii pot supraviețui în afara apei pentru o perioadă scurtă de timp. Cu toate acestea, nu mă pot gândi la un singur caz pentru majoritatea peștilor în care este posibil să fi avut nevoie să dezvolte această abilitate. Chiar și strămoșii lor provin din medii acvatice, așa că nu cred că este o abilitate reziduală de care nu mai au nevoie.

De ce au dezvoltat peștii un sistem respirator care ar putea face pauze ca ale noastre?


Nu aveți o imagine prea „panselecționistă” asupra evoluției!

Puteți supraviețui într-o baie de mercur pentru o vreme. Poți supraviețui gol în spațiul cosmic pentru o vreme (vezi aici). Cu toate acestea, niciunul dintre strămoșii tăi nu a fost expus la astfel de condiții. Putem fi toleranți la anumite condiții fără a fi fost selectați să o tolerăm.

În mod similar, ați reușit să supraviețuiți în mediul dvs. foarte specific. Cu toate acestea, niciunul dintre strămoșii tăi nu a întâlnit vreodată acest mediu specific.

Cu alte cuvinte, evoluția este mai mult decât o selecție naturală. Nu fiecare fenotip din fiecare mediu la care vă puteți gândi este rezultatul unei presiuni directe selective care acționează asupra acestuia. O lucrare clasică și ușor de citit pe această temă este Gould și Lewontin (1979).

De ce peștii nu mor brusc în afara apei?

Principalul motiv pentru care peștii mor în afara apei este că nu pot absorbi oxigen din aer (vezi Respirația sub apă; fără a lua în considerare lungfish). Deci, odată ce peștii sunt expuși numai la aer, aceștia încetează să mai consume oxigen, consumă oxigenul rămas în sistemul circulator și în țesuturi și mor încet de asfixie, dar nu există niciun motiv pentru decesul direct și brusc.


Răspunsul este simplu. Branhiile unui pește sunt expuse la aer bogat în oxigen. Brăncile pot lua oxigen din aer. Nu inspirăm apă, așa că oamenii sub apă trebuie să-și rețină respirația. Presupun că întrebarea nu se referă la peștii plămân, care și-au modificat veziculele de înot (omoloage cu plămânii noștri) pentru a lua oxigen.


Corectați faptul că nu pot lua cantități „suficiente”, dar un pic este tot ce le ia de la asfixie timp de aproximativ o oră. Întrebarea nu era de ce peștii nu își pot trăi întreaga viață din apă, ci de ce nu mor imediat.


De fapt, există un grup uriaș de pești care trebuie să respire aer, mlaștină pește viu, apa stagnantă este foarte scăzută în oxigen, motiv pentru care mulți pești înghițesc aer (aerul conține mult mai mult oxigen disponibil decât apa stagnantă) chiar și peștii de casă vor face acest lucru este boluri slab oxigenate (vezi mai jos). de fapt, strămoșii timpurii ai vertebratelor terestre arată o mulțime de adaptări pentru viața mlaștinii, picioarele funcționează mai bine în mlaștini decât aripioarele (cel puțin peste o anumită dimensiune), motiv pentru care atât de mulți pești de mlaștină dezvoltă piciorul ca aripioarele, cum ar fi peștii de șarpe . Acestea nu sunt adaptări pentru pământ, ci pentru apă stagnantă de mică adâncime, în special înghițirea aerului pentru apa hipoxică.

Rețineți că majoritatea acestor pești nu sunt pești pulmonari (sau pești cu aripioare de lob) sunt pești cu aripi cu raze, își folosesc vezica înotătoare pentru a extrage oxigenul. Respirația acvatică de suprafață este de fapt un comportament foarte răspândit la pești și poate fi declanșată într-un număr foarte mare de pești cu aripioare cu raze. Comportamentul este destul de bine studiat și a dus la respirația aerului mai bine dezvoltată de mai multe ori.

Peștii care nu pot face acest lucru (cum ar fi rechinii) vor muri foarte repede pe uscat ca sufocare, deoarece branhiile nu funcționează în aer. Riscul pentru peștii normali este deshidratarea țesutului lor respirator, deoarece, în timp ce sunt în apă, aceasta are o soluție ușoară.


1. De fapt, peștii au nevoie de oxigen

Ca oameni, avem nevoie de oxigen pentru a respira peștii nu diferă. În loc să ia oxigen din aer ca noi, ei colectează oxigenul dizolvat din apă în timp ce înoată.

Există mult mai mult oxigen în aer decât în ​​apă. Acest lucru face mult mai ușor să obțineți oxigen atunci când trăiți pe uscat, dar peștii au evoluat branhii pentru a le permite să supraviețuiască în apă.

    absorbi o cantitate mare de sare în timp ce respiri, deoarece se află în apă. În consecință, au nevoie de un mecanism specializat pentru a elimina excesul de sare din corpul lor.
  • Peștii de apă dulce au problema opusă. Nu există multă sare în apă, așa că au nevoie de un mecanism pentru a se ține cât mai mult din ea.

Peștii au nevoie de oxigen din același motiv ca și oamenii. Fără ea se vor lupta să respire și, în cele din urmă, vor muri.

Oxigenul se combină cu alte elemente pentru a crea proteine ​​și chiar pentru a forma noi celule.
La descompunerea alimentelor în organism, oxigenul este folosit pentru a-și converti și stoca energia. Această energie este utilizată în toate procesele active din corp.

Peștii nu au nevoie de oxigen la fel de mult ca noi, deoarece au sânge rece. Animalele cu sânge cald au nevoie de energie suplimentară pentru a menține corpul încălzit. Peștii nu au nevoie de această energie, așa că pot supraviețui cu mai puțină hrană și oxigen.

Există o cantitate finită de oxigen într-un corp de apă. Cu cât corpul de apă este mai mare, cu atât suprafața este mai mare și, prin urmare, cu atât mai mult oxigen.

Într-un acvariu aceasta poate fi o mare problemă. Există doar o cantitate mică de apă, ceea ce înseamnă că poate rămâne rapid fără oxigen. Acesta este doar un motiv pentru care dimensiunea rezervorului este atât de importantă.

Acvaristii pot folosi plantele pentru a introduce o cantitate de oxigen în rezervor pe măsură ce fotosintetizează. De asemenea, pompele de aer sunt utile deoarece aduc apă sărăcită cu oxigen la suprafață, formând o mică circulație.


Podcast: Cum funcționează vaccinurile ARNm și de ce au fost dezvoltate atât de repede?

G enetics Unzipped s-a întors pentru 2021 cu o nouă serie de povești din lumea genelor, genomilor și ADN-ului, de la istoria geneticii la cele mai recente cercetări de ultimă generație. În primul episod, geneticianul Dr. Kat Arney aruncă o privire asupra descoperirii ARN-ului mesager (ARNm) și află cum a fost pus în funcțiune mARN-ul ca vaccin COVID-19 la o viteză vertiginoasă.

Au fost câteva nume mari implicate în descoperirea ARNm în anii 1960 & # 8211 Francis Crick, Sydney Brenner, Francois Jacob și multe altele & # 8211, dar cine a descoperit de fapt acest mesager molecular vital? Și de ce nu a câștigat nimeni un premiu Nobel pentru asta?

După cum explică omul de știință și autor Matthew Cobb: „Cine a descoperit ARNm? E complicat. Nu este de mirare că comisia Premiului Nobel nu a încercat să recompenseze descoperirea. Numirea a doar trei (sau chiar șase) persoane ar fi invidioasă - ARNm a fost produsul anilor de muncă desfășurați de o comunitate de cercetători, adunând diferite tipuri de dovezi pentru a rezolva o problemă care acum pare evidentă, dar pe atunci era extrem de dificilă. & # 8221

Din anii 1960 ajungem până în zilele noastre să analizăm vaccinurile ARNm pentru COVID-19, care au fost dezvoltate cu viteză mare pentru a aborda pandemia. Explorăm principalele descoperiri care au transformat câmpul stăpânit al terapiei ARNm într-o tehnologie medicală care schimbă jocul, analizăm mai atent modul în care funcționează vaccinurile ARNm și de ce au fost dezvoltate atât de repede pentru COVID-19 și explorăm modul în care această nouă tehnologie s-ar putea schimba fața imunizării și a sănătății publice în viitor.


Evoluție: în afara mării

Joi, 26 iulie a fost lansat SciLogs.com, o nouă rețea de bloguri științifice în limba engleză. SciLogs.com, casa nouă pentru bloggerii Nature Network, face parte din colecția internațională de bloguri SciLogs care există deja în germană, spaniolă și olandeză. Pentru a celebra această adăugire a familiei de bloguri științifice NPG, unele dintre blogurile NPG publică postări axate pe „Începuturi”.

Participă la acest festival de bloguri între rețele și blogul Soapbox Science al naturii, blogul Scitable’s Student Voices și bloggerii de la SciLogs.com, SciLogs.de, Scitable and Scientific American’s Blog Network. Alătură-te nouă în timp ce explorăm diversele interpretări ale începuturilor - de la exemple științifice, cum ar fi celulele stem, până la experiențe pentru prima dată, cum ar fi publicarea primei tale lucrări. De asemenea, puteți urmări și contribui la conversațiile de pe social media utilizând hashtagul #BeginScights. - Bora

La început, pământul era lipsit de formă și golul și întunericul erau pe fața adâncului, pe măsură ce un nor uriaș de gaz și praf s-a prăbușit pentru a forma sistemul nostru solar. Planetele au fost forjate în timp ce nebuloasa se învârtea, se mișca în mișcare de o supernovă din apropiere și, în centru, cea mai rapidă compresie a particulelor s-a aprins pentru a deveni soarele nostru. În urmă cu aproximativ 4,5 miliarde de ani, un pământ topit a început să se răcească. Coliziuni violente cu comete și asteroizi au adus fluidul vieții - apa - și norii și oceanele au început să prindă contur. Abia după un miliard de ani s-a născut prima viață, umplând atmosfera cu oxigen.

În următorii câțiva miliarde de ani, organismele unicelulare s-au contopit și au devenit planuri multicelulare ale corpului diversificate și radiate, explodând într-o serie de nevertebrate. Cu toate acestea, toată această abundență și viață era limitată la mări și un pământ vast și îmbelșugat stătea nefolosit. În urmă cu aproximativ 530 de milioane de ani, există dovezi că animale asemănătoare centipedelor au început să exploreze lumea deasupra apei. Undeva în urmă cu aproximativ 430 de milioane de ani, plantează și colonizează pământul gol, creând un pământ bogat în hrană și resurse, în timp ce peștii au evoluat din vertebratele ancestrale din mare. Au mai trecut 30 de milioane de ani până când acești pești preistorici s-au târât din apă și au început descendența evoluționistă pe care ne așezăm astăzi. Pentru a înțelege viața așa cum o cunoaștem, trebuie să ne uităm înapoi de unde am venit și să înțelegem cum strămoșii noștri au înfruntat o lume nou-nouță deasupra valurilor.

A fost un mic pas pentru pești, dar un salt uriaș pentru genul animal. Deși, uitându-ne la speciile moderne de pești, nu este atât de greu să ne imaginăm adaptarea lentă la viața din mare. Chiar zilele trecute, îmi hrăneam animalul de companie Scorpionfish Stumpy și el m-a surprins cu acest târâit lent și deliberat spre mâncarea lui:

O serie de pești prezintă trăsături care nu seamănă cu cele ale primilor tetrapode: vertebratele cu patru membre care au înfruntat prima viață pe uscat, descendenți direcți ai peștilor antici. Multe dintre rudele lui Stumpy, inclusiv gurnarii, sunt cunoscuți pentru comportamentele lor de „mers”. În mod similar, navele s-au adaptat din punct de vedere anatomic și comportamental pentru a supraviețui pe uscat. Nu numai că își pot folosi aripioarele pentru a sări dintr-un loc în altul, dar pot respira prin piele, așa cum fac amfibienii, permițându-le să supraviețuiască atunci când părăsesc bazinele puțin adânci. Somnii care se plimbă și-au modificat sistemul respirator atât de mult încât pot supraviețui zile în afara apei. Dar toate acestea sunt doar o privire asupra modului în care au început primele tetrapode, deoarece niciunul dintre aceste animale nu s-a adaptat pe deplin la viața de pe uscat. Pentru a înțelege cum tetrapodele au realizat o astfel de ispravă, trebuie mai întâi să înțelegem barierele care se află între viața lor sub mare și pământul de deasupra care le aștepta.

A trăi în aer în loc de apă este plin de dificultăți. Locomoția este o problemă, deși așa cum a arătat evoluția într-o serie de linii, nu este o problemă atât de mare pe cât ați putea crede. Totuși, în timp ce navele și somnul par să meargă cu ușurință, nu același lucru se poate spune despre strămoșii noștri. Unele dintre cele mai vechi tetrapode, cum ar fi Ichthyostega erau destul de greoaie pe uscat și probabil își petreceau cea mai mare parte a timpului în confortul apei. Acești primi tetrapode au provenit dintr-o străvechi linii de pești numiți Sarcopterygii sau pești cu aripi lobate, dintre care doar câțiva supraviețuiesc astăzi. După cum sugerează și numele, aceste animale au aripioase cărnoase, asemănătoare unei palete, în loc de razele fragile ale majorității speciilor moderne de pești. Aceste aripioare lobale, acoperite cu carne, erau coapte pentru adaptarea la membre.

Dar aceste tetrapode timpurii au trebuit să se dezvolte mai mult decât un nou mod de a merge - întregul lor schelet a trebuit să se schimbe pentru a susține mai multă greutate, deoarece apa susține masa într-un mod în care pur și simplu aerul nu o face. Fiecare vertebră trebuia să devină mai puternică pentru sprijin. Coastele și vertebrele și-au schimbat forma și au evoluat pentru un sprijin suplimentar și pentru a distribui mai bine greutatea. Craniile s-au deconectat și gâturile au evoluat pentru a permite o mai bună mobilitate a capului și pentru a absorbi șocul mersului. Oasele s-au pierdut și s-au deplasat, eficientizând membrele și creând modelul din cinci cifre care se reflectă încă în propriile mâini și picioare. Articulațiile articulate pentru mișcare și rotite înainte pentru a permite târâtorul cu patru picioare. În ansamblu, a durat aproximativ 30 de milioane de ani pentru a dezvolta un plan corporal potrivit pentru mersul pe uscat.

În același timp, acești grei locuitori care doresc să devină pământ s-au confruntat cu un alt obstacol: aerul în sine. Cu branhii abile la extragerea oxigenului din apă, tetrapodele timpurii nu erau bine echipate pentru a respira aer. În timp ce mulți cred că tetrapodele timpurii și-au transformat branhiile în plămâni, acest lucru nu este adevărat - în schimb, sistemul digestiv al peștilor s-a adaptat pentru a forma plămânii. Primii tetrapode care au lăsat apa respirată înghițind aer și absorbind oxigenul în intestin. În timp, s-a format un buzunar special, care permite un schimb mai bun de gaz. La mulți pești, există o structură similară - numită vezică de înot - care le permite să regleze flotabilitatea în apă și, prin urmare, mulți au emis ipoteza că plămânii tetrapode sunt vezici de înot cooptate. De fapt, exact când tetrapodele au dezvoltat plămâni este neclar. În timp ce singurele rude supraviețuitoare ale tetrapodelor timpurii - lungfishes - posedă, de asemenea, plămâni (dacă numele lor nu a scos asta), multe tetrapode fosile nu par să le aibă, sugerând că lungfish a evoluat în mod independent capacitatea lor de a respira aer. Ceea ce știm este că abia în urmă cu aproximativ 360 de milioane de ani, tetrapodele au respirat cu adevărat ca descendenții lor moderni.

Cealaltă problemă cu aerul este că tinde să usuce lucrurile. Poate că ați auzit statisticile conform cărora corpurile noastre sunt 98% apă, dar, ca și organisme terestre bine evoluate, avem structuri foarte evoluate, care asigură că toată acea apă nu se evaporă pur și simplu. Tetrapodele timpurii au trebuit să le dezvolte pe cont propriu. La început, la fel ca amfibienii care ar apărea din ei, multe tetrapode probabil s-au lipit de habitatele umede pentru a evita pierderea apei. Dar, în cele din urmă, pentru a cuceri pământurile uscate și deșerturile, animalele au trebuit să găsească o altă modalitate de a se împiedica să se usuce. Este probabil că mulți dintre tetrapodele timpurii au început să experimenteze modalități de a-și impermeabiliza pielea. Chiar mai important a fost problema ouălor uscate. Amfibienii rezolvă problema uscăciunii depunând ouăle în apă, dar tetrapodele care au cucerit pământul nu au avut acel lux.

Soluția naturii uscate a pământului a fost încorporarea ouălor în mai multe straturi de membrană, în ceea ce este acum cunoscut sub numele de ou amniot. Chiar și copiii noștri reflectă acest lucru, deoarece bebelușii umani cresc încă într-un sac amniotic care înconjoară fătul, chiar dacă nu mai depunem ouă. Această adaptare crucială a permis animalelor să taie legăturile cu habitatele apoase și distinge linia majoră de tetrapode, inclusiv reptile, păsări și mamifere, de amfibieni.

Aceste adaptări cruciale la scheletele și anatomia tetrapodelor le-au permis să cucerească lumea deasupra valurilor. Fără ingeniozitatea lor evolutivă, un set divers de animale, inclusiv toate mamiferele, nu ar fi acolo unde se află astăzi. Totuși, abia înțelegem condițiile ecologice care au alungat aceste animale timpurii din mare. Terenul uscat a oferit o recompensă nesfârșită de alimente care nu trebuie lăsate să se lase? Poate, dar există dovezi că strămoșii noștri au înfruntat lumea uscată foarte devreme, chiar înainte de majoritatea plantelor sau insectelor terestre, deci este posibil ca pământul să fie sterp. Scăpau din competiție și prădare în adâncuri? Sau era terenul important dintr-un motiv încă nedeterminat? S-ar putea să nu știm niciodată. Dar, pe măsură ce reflectăm la începuturile noastre, trebuie să acordăm credit animalelor îndrăznețe care au început diversele descendenți evolutivi din care facem parte. Deși este posibil să nu înțelegem niciodată de ce au părăsit apa, suntem recunoscători că au făcut-o.

Alte postări din seria Evolution:

Foto: Un model de Tiktaalik rosea, unul dintre primii strămoși tetrapode. Fotografie prin amabilitatea lui Tyler Keillor.


Invazia capetelor de șarpe

Scena este un șerif și un birou lângă un lac de munte, unde un vânător și câinele său au fost găsiți morți. Șeriful își așează pe birou o vestă de vânătoare portocalie strălucitoare, în fața unei femei neliniștite. Ea dă din cap, identificându-l ca fiind soțul ei. & # 8220I-a plăcut acel câine & # 8221, spune ea, plângând.

& # 8220 Ascultă, Norma, & # 8221 spune șeriful. & # 8220Dacă există ceva ce pot face, spuneți-mi. & # 8221

& # 8220 Puteți găsi animalul care a făcut acest lucru și îl puteți trimite direct în iad. Puteți face asta. & # 8221

Vinovatul canalului Sci Fi & filmul pentru televiziune # 8217s Snakehead Terror se dovedește a fi un lac de pește monstru. Această întoarcere stelară se potrivește pentru "8275 Frankenfish" și # 8221 care a generat numeroase știri de ziare și de televiziune care ridică părul și # 8212 capul de șarpe din nord.

Pe lângă producătorii de filme care au inspirat, apariția capului de șarpe în apele nord-americane în ultimii ani i-a îngrijorat pe biologii faunei sălbatice și pe pescarii comerciali și sportivi. Se tem că va invada noi râuri, se va înmulți în mod descurajat și va marginea alte specii.

Capul de șarpe din nord este originar din Asia și este una dintre cele 29 de specii de șarpe. Și-a făcut debutul în știrile naționale în 2002, după ce un pescar la un iaz din spatele unui mall din Crofton, Maryland, a prins un pește lung și slab, la aproximativ 18 centimetri de la capăt la cap, pe care nici el, nici prietenul său de pescuit nu l-au recunoscut. Au fotografiat peștele înainte de a-l arunca înapoi o lună mai târziu, unul dintre ei a făcut fotografia la Departamentul de Resurse Naturale din Maryland (DNR). Un biolog al agenției a trimis imaginea prin e-mail către experți în pește, care i-au spus Maryland că are un cap de șarpe pe mâini.

După ce un alt pescar a prins un cap de șarpe în același iaz și a plasat câțiva bebeluși, tot iadul s-a desprins. Ziarele naționale și știrile TV au descris capetele de șarpe ca prădători răutăcioși care ar mânca fiecare pește dintr-un iaz, apoi se vor plimba pe uscat pe un alt corp de apă și îl vor curăța. Un reporter de la Baltimore Sun l-a numit „însoțitor pentru Creatura din Laguna Neagră”. În timp ce unele specii de capete de șarpe pot într-adevăr să se zvârcolească pe distanțe lungi de-a lungul solului, capul de șarpe din nord și # 8212 singurele specii găsite în iazul Crofton & # 8212 par să nu fie una dintre ele. Dar capetelor de șarpe din nord le place să mănânce alți pești și o ploaie puternică ar putea spăla unul sau mai multe din iaz într-un râu din apropiere care trece printr-un Refugiu Național de Sălbatică și în Golful Chesapeake, cel mai mare estuar din America de Nord. Pentru a elimina amenințarea cu capul de șarpe, oficialii faunei sălbatice din Maryland au aruncat rotenona pesticidelor în iazul Crofton, ucigând toți peștii săi. Șase capete de șarpe adulți s-au ridicat în picioare și # 8212 a făcut mai mult de 1.000 de tineri. Problema rezolvata. Sau cel puțin așa a apărut.

Doi ani mai târziu, capii de șarpe din nord au îndeplinit biologii și au avut cea mai mare teamă și au apărut în râul Potomac. Experții s-au îngrijorat că vârful de șarpe din Potomac, mâncând alți pești sau depășindu-i pentru hrană, ar putea duce la reducerea numărului de specii mai dorite, cum ar fi umbra sau basul larg. Poți arunca otravă într-un iaz mic, închis, dar nu poți otrăvi Potomacul. Este un râu larg și puțin adânc, care își are originea în Virginia de Vest și rulează 380 de mile înainte de a se vărsa în Chesapeake. Golful alimentează regiunea și economia 8217 prin recreere și pescuit. Capetele de șarpe nu a putut supraviețui în apa ușor sărată a golfului, dar ar putea descărca umbrele, peștii care apar în Potomac și în alți afluenți de apă dulce. Milioane de dolari au fost deja cheltuiți pentru depozitarea peștilor, modificări ale barajelor și alte proiecte pentru a ajuta umbra, care era suficient de abundentă pentru a susține o piscicultură comercială în golf.

Pe lângă Crofton și Potomac, peștii au apărut în alte câteva locuri din Statele Unite. În 1997, unul a fost prins într-un lac din sudul Californiei. Un alt cuplu a apărut în apele Florida în 2000. În Massachusetts, unul a fost prins în 2001 și al doilea în 2004. Iar în iulie 2004, un pescar a prins doi într-un lac dintr-un parc din Philadelphia. La fel ca peștii Crofton, cei din Philadelphia se instalaseră și începuseră să se reproducă. Dar, spre deosebire de peștii Crofton, aceștia aveau acces la un râu & # 8212 Schuylkill, care se alimentează în Delaware. Mai mult, porțile de maree care țin în mod normal peștii în parc au fost blocate deschise timp de doi ani. Managerii de pescuit din Philadelphia au decis că otrăvirea sau drenarea iazurilor interconectate ale parcului ar cauza mai mult rău peștilor rezidenți decât ar face capetele de șarpe și s-au resemnat să devină un nou membru al ecosistemului parcului. Cea mai recentă apariție surpriză a avut loc în octombrie trecut, când un cap de șarpe din nord a fost scos din lacul Michigan. Captura a stârnit temeri că prădătorul vorace ar putea prelua Marile Lacuri.

Capul de șarpe din nord, care este originar din părți din China, extremul est al Rusiei și peninsula coreeană, poate părea înfundat pentru ochiul fără discernământ & # 8212 are dinți mari, ascuțiți și, având în vedere acoperirea sa deosebit de grea de mucus, o problemă de mucus. Poate crește până la cinci picioare lungime. La fel ca omonimul său reptilian, este lung și subțire și poate purta modele de șerpi pe piele. Spre deosebire de majoritatea peștilor, capul de șarpe nordic are saci mici deasupra branhiilor, care funcționează aproape ca plămânii peștii pot ieși la suprafață și aspiră aerul în saci, apoi extrag oxigenul din aerul stocat în timp ce înoată. Sacurile de aer sunt la îndemână pentru a supraviețui în apele cu conținut scăzut de oxigen și chiar permit peștilor să supraviețuiască din apă câteva zile, atâta timp cât nu se usucă. O femelă depune mii de ouă odată, iar ambii părinți își păstrează urmașii într-un cuib mare pe care îl fac într-o poieniță de plante acvatice.

Capetele de șarpe din nord este o mâncare populară în zona lor nativă, despre care se spune că mănâncă bine, în special în supă de năsturel, dacă este puțin osos. Au pescuit comercial și au crescut în fermele piscicole din Asia. De asemenea, au fost vândute live pe piețele din Statele Unite. Capetele de șarpe Crofton au fost în cele din urmă urmărite de un bărbat din Maryland care a cumpărat doi dintre peștii din New York pentru ca sora lui să mănânce. Când ea s-a împotrivit, el i-a ținut în acvariu și apoi i-a eliberat. Serviciul Fish and Wildlife din SUA a interzis în curând importul și transportul interstatal de capete de șarpe, un plan care fusese deja în lucru tocmai din cauza temerilor că unele specii de capete de șarpe ar putea prospera în parcuri, râuri și lacuri dacă se vor desface. Interzicerea a făcut ilegală importarea tuturor speciilor vii de șarpe, inclusiv a speciilor tropicale colorate care populează acvariul ciudat. Virginia a scos în afara legii posesia tuturor capetelor de șarpe.

Dar interdicțiile nu i-au oprit pe toți. Un băcăniar din Los Angeles a fost arestat în luna mai trecut pentru presupusul contrabandă cu capete de șarpe din nord în Coreea și a vândut-o în magazinul său. Totuși, fanii SUA ai ciorbei de șarpe și a altor delicatese pot obține în continuare în mod legal capete de șarpe ucise și înghețate, care sunt disponibile în multe dintre piețele asiatice care le-au vândut odată în direct.

Într-o zi din luna aprilie trecută, un pescar a prins un cap de șarpe nordic în Pine Lake, în Wheaton, Maryland, în afara Washingtonului, oficialitățile locale au drenat lacul, dar nu au mai găsit capete de șarpe. Apoi, ca un joc ecologic de Whac-a-Mole, un alt cap de șarpe din nord și-a crescut capul dințos săptămâna următoare, când un pescar de bas profesionist a scos un 12 1/2 inch din Little Hunting Creek, un afluent Potomac din Virginia, la aproximativ 15 mile la sud de capitala națiunii. Biologii au încercat să folosească plase pentru a captura capete de șarpe în râu, dar în cele din urmă au decis că o modalitate mai bună ar fi să lase pescarii să meargă la pește cu cârlige și linii vechi simple și care au dus la unul dintre turneele de pescuit mai ciudate din memoria recentă.

Într-o vineri dimineață înnorată din iulie, m-am alăturat câtorva zeci de pescari la Columbia Island Marina din Arlington, Virginia, peste un canal îngust de la Pentagon. Snakehead Roundup din 2004 era pe cale să înceapă. Breviarul a fost sponsorizat de Asociația Operatorilor Marina din America pentru a reaminti proprietarilor de bărci să aibă grijă să nu transporte specii nedorite dintr-un loc în altul & # 8212 ca autostopisti pe bărcile sau remorcile lor, de exemplu & # 8212 și pentru a le informa cum arată capetele de șarpe din nord . Deși 16 capete de șarpe adulte fuseseră prinse în Potomac până atunci, nimeni nu știa dacă ei s-au născut acolo sau dacă cineva tocmai i-a aruncat în & # 8212 sau chiar cât de obișnuiți erau.

Am marcat într-o barcă de schi alb-albastru de 19 picioare cu trei manageri dintr-o companie de familie al cărei șef nu părea să-mi dea seama că divizia de tehnologie a informației se desfășura singură în acea zi. & # 8220 Ne desfășurăm o întâlnire în afara locației și a explicat designerul de software # 8221 Brian Turnbull. Socrul lui Turnbull, care este vietnamez, i-a cerut să aducă un cap de șarpe acasă. & # 8220 El spune că, dacă prindeți unul, nu trebuie să îl predați statului. Este o delicatesă. & # 8221 Din fericire, lui Turnbull nu i s-a cerut să aleagă între datoria față de familie sau față de societate, deoarece nu a prins un cap de șarpe. Nici altcineva din barcă și nici nu am aflat că, mai târziu, am ajuns la port, niciun altcineva din rundă.

Câteva săptămâni mai târziu, John Odenkirk, biolog de la Virginia Department of Game and Inland Fisheries, părea să-l imite pe șeriful din Snakehead Terror, care își ucide lacasul ucigaș de capete de șarpe electrocutându-i cu o linie electrică doborâtă. Odenkirk, care conducea o barcă de aluminiu prin Dogue Creek, un afluent al Potomacului, a fost & # 8220electrofishing, & # 8221, care presupunea alergarea a aproximativ 1.000 de volți printr-un braț care ieșea din prova și sârmele trase în apă ca tentaculele. & # 8220Tensiune înaltă. . . Următorul lucru cel mai bun pentru explozivi, & # 8221, citește litere mici pe spatele Odenkirk & # 8217s verde & # 8220 Snakehead Task Force & # 8221 tricou, pe care a conceput-o să le vândă colegilor pentru 12 USD bucata.

Electrofishingul, o metodă comună de eșantionare în cercetarea în domeniul pescuitului, nu este menită să omoare peștii. Dar s-ar putea să le scoată pentru o vreme. (Nu este considerat sportiv și necesită o autorizație specială.) Odenkirk a aruncat cu barca în și din butoanele goale de la Mount Vernon Yacht Club la câțiva kilometri în aval de Little Hunting Creek. Pești mici au sărit din apă, în timp ce alții se rostogoleau fără grație pe spatele lor, uimiți, chiar sub suprafață. Biologul Steve Owens și tehnicianul Scott Herrmann s-au aplecat peste arc strângând plase cu mâner lung. Răspunsul lui Afish la curentul electric depinde de structura sa scheletică, cântare, dimensiune și cât de aproape este de fire. Șefii de șarpe sunt „82” sunt un fel de măgari răi ”, a spus Odenkirk. Nu le place sucul și încearcă să-l evite. Cel puțin, aceasta a fost teoria. Ne-am îndreptat înapoi pe Potomac pe lângă Muntele Vernon până la Little Hunting Creek, unde primul cap de șarpe Potomac a fost prins de un pescar în luna mai. La sfârșitul unei ore și jumătate de pescuit electronic, captura a inclus mulți crap, mai multe specii de somn, o grămadă de pești de aur, un gar cu nas lung, o broască țestoasă și # 8212 și zero capete de șarpe. Odenkirk a spus că a fost întotdeauna în conflict după o zi nereușită de pescuit la cap de șarpe. Pe de o parte, a spus el, a fost dezamăgit că nu a reușit să prindă unul. Pe de altă parte, veți fi fericit dacă nu l-ați mai văzut vreodată. & # 8221

Deși nu am văzut capete de șarpe în acea zi, Odenkirk spune că este sigur că peștele este stabilit în Potomac sau în curând va fi. & # 8220 Nu este chiar o opțiune pe care noi i-am prins pe toți. & # 8220Nu putem să ne întoarcem în acele zone. & # 8221

Dar alți oficiali spun că nu sunt convinși că peștii sunt aici să rămână. Steve Early, director adjunct în serviciul de pescuit la DNR, a lucrat la iazul Crofton în 2002 și s-a ocupat de unele dintre capetele de șarpe Potomac. El crede că peștii au fost aruncați de curând în râu, probabil după interzicerea deținută de Virginia & # 8217s 2002 în proprietatea capului de șarpe. El subliniază că majoritatea capetelor de șarpe capturate în acest an au avut 2 până la 6 ani și că, dacă ar fi trăit în Potomac de ani de zile, cu siguranță cineva ar fi prins unul înainte. Early a rămas nepersuadat chiar și după ce un copil de șarpe a fost găsit într-un afluent Potomac în septembrie trecut. A fost cel de-al 20-lea cap de șarpe nordic prins în bazinul hidrografic Potomac și primul puiet. Ei bine, nu este o veste bună, spune el despre descoperire, dar subliniază că, dacă unii cap de șarpe reușesc să se reproducă, s-ar putea să nu prospere niciodată în râul cel mare. Viitorul lor depinde, de asemenea, de faptul dacă alți pești din Potomac dezvoltă un gust pentru puii de șarpe.

Deocamdată, oamenii de știință lucrează pentru a afla cum au ajuns adulții acolo. Este o întrebare critică și dacă sunt peștii aruncați recent în râu, există șansa ca aceștia să moară fără să fi generat o populație care să se autosuflețească a raspunde.

În spatele unei uși la Muzeul Național de Istorie Naturală din Washington, D.C., se odihnesc exemplare din lume și cea mai mare colecție de pești # 8217. Ichtiologul Smithsonian Thomas Orrell a mers pe un culoar între rânduri de rafturi din metal gri care conțin borcane cu etichete precum & # 8220Cina 1924. & # 8221 Orrell a ridicat un borcan marcat Channa argus, capul de șarpe nordic. Sunt pești cu adevărat frumoși și a spus el.

Orrell încearcă să afle dacă capetele de șarpe din nord capturate vara trecută în Potomac s-au născut acolo. El analizează ADN-ul de la 16 pești dacă unele dintre exemplarele Potomac sunt strâns legate, este probabil ca peștii să fie crescuți în râu. Dacă nu sunt rude, probabil ar fi fost aruncate în râu. Orrell compară, de asemenea, ADN-ul peștilor Potomac cu cel al celor prinși în iazul Crofton, testând ideea că cineva ar fi putut captura minori înainte ca iazul să fie otrăvit și să-i elibereze în Potomac.

Orrell m-a condus pe o scară goală în subsolul muzeului și al subsolului # 8217, trecând prin saci de nisip îngrămădite lângă o intrare în caz de ploaie puternică și un congelator care mirosea a pești morți de mult, conținând, printre altele, un ton enorm înghețat de când anii 1960. A ridicat partea de sus a unui congelator din apropiere, s-a înrădăcinat și a scos o bucată lungă și neagră. & # 8220Fii atent la resturile zburătoare și & # 8221 a spus el, desfăcând o pungă neagră de gunoi și împrăștiind bucăți de sânge înghețat. În interior se afla una dintre cele mai recente capturi Potomac: un cap de șarpe întunecat, cu model de diamant, lung de peste un picior, acum solid ca o piatră. După ce l-a arătat, Orrell a ridicat din umeri, l-a înfășurat, l-a așezat la loc în congelator și s-a spălat pe mâini. He already knows whether the snakeheads are reproducing in the Potomac, but he isn’t telling adhering to scientific protocol, Orrell declines to share his data until they’ve been reviewed by other experts and published in a scientific journal.

If northern snakeheads do have some ecological impact in the Potomac, largemouth bass are likely to suffer, says U.S. Geological Survey fishery biologist Walter Courtenay, who in 2002 wrote a snakehead risk assessment for the agency. The two species have similar habitats and would probably eat each other’s young. Capt. Steve Chaconas, one of only a few full-time fishing guides on the Potomac, does not like snakeheads one bit. “Of course, I’m worried about what potential it could have to impact the fishery,” he says. “Also because I’m a businessperson and my business relies entirely on people coming here to fish.” Even now, he says, customers ask how much the snakeheads have hurt fishing. It’s hard to estimate the extent of the snakehead’s impact on largemouth bass and other Potomac species. The northern snakehead was introduced to rivers in Japan in the early 20th century, but there has been little study of its ecological effects there. (The largemouth bass, native to North America, was introduced to Japanese waters in 1925 and is reportedly terrorizing native fish and snakeheads alike.)

In southern Florida, a close relative of the northern snakehead, the bullseye or cobra snakehead, has been living for a few years in the canals of BrowardCounty. The fish, which is native to rivers in South Asia and Southeast Asia, can grow to four feet or longer, but there are not yet enough data to know what effect the bullseye snakehead has had or will have on Florida ecology. Courtenay says the fish probably first got into Florida waters through ritual animal release, a common practice in East Asia that some immigrants have continued in their new land. (A study conducted in Taiwan in the 1990s, for instance, found that 30 percent of Taipei citizens— most of them Buddhists—had released animals as part of a prayer.)

Florida is home to dozens of introduced fish. Paul Shafland, a fisheries scientist with the Florida Fish and Wildlife Conservation Commission, has worked with invasive fish for 30 years, but he isn’t as troubled by them as most biologists. “We have philosophically, largely determined that exotics are inherently bad, and that’s fine,” he says. But, he adds, some introduced fish might fill up some part of the food web that was previously unoccupied.

In fact, introduced fish are just about everywhere. Rainbow trout, native to the western United States, have been transplanted into cold waters all over the Midwest and East. In the Great Smoky MountainsNational Park, on the border between Tennessee and North Carolina, rainbows have taken over at least 70 percent of the native brook trout’s territory since the 1930s. In the late 1960s, the walking catfish, an Asian species that really can move over land, escaped into the Florida wild. They’ve walked their way into warm waters throughout the southern half of the state, without causing major damage so far, Shafland says.

Lake Michigan, says Philip Willink, an ichthyologist at Chicago’s FieldMuseum, is also infested with nonnative fish. “Out of eight species of salmon here, six are introduced,” Willink says. But, as in the Potomac, some native fish still hang on in the lake, and he says it’s worth fighting new invasions. “We’re just trying to preserve what is left, because once it’s gone, it’s gone.” Since the Lake Michigan snakehead was found in a fairly deep harbor with little vegetation—an unlikely snakehead habitat—Willink surmises that the fish was probably just tossed into the water. Scientists did some electrofishing in the harbor to look for more snakeheads but didn’t turn up any.


How do gills work?

As water passes over or is pumped over the gills, oxygen is absorbed by through the walls of the secondary lamellae and CO2 is released. The secondary lamellae contain blood with low levels of oxygen. As water flows over the lamellae oxygen is asborbed into the blood and then the blood pumped around the body by the fish’s heart. The large surface area of the secondary lamellae is also helpful for exchanging body heat, ions and water between the fish’s body and the surrounding water.

Having so many tiny secondary lamellae creates an enormous surface area for oxygen to be absorbed through. This is helped further by the fact that secondary lamellae have thin walls so gas can be absorbed into the blood stream easier. Dissolved oxygen is found in much lower concentrations in water than it is in air so gills need to be far more efficient with their absorption than lungs do.


Do you ever wonder what happens to the fish in a frozen lake?

It is winter in the Northern Hemisphere. The vicious cold has transformed the scattered blue lakes of the North Woods into white disks — barren wastelands of ice. The harsh winds rushing across the icy plains combined with average air temperatures that are just above freezing seem to offer a less-than-hospitable refuge for wildlife.

But a keen sportsman knows better. Cutting a hole in the ice and dropping a colorful lure down into the depths of the lake, a patient ice fisher knows that luck is on her side. Obscured from human eyes underneath the ice lies a healthy stock of fish, tantamount to populations in the warmest months of the year.

“They survive just fine under the ice,” says Jake Vander Zanden, Director of the University of Wisconsin–Madison Center for Limnology. “They are adapted to survive in these low temperatures it’s not that big of a deal.”

Fish survive quite well in the winter because they evolved experiencing the annual changes that take place in the Northern latitudes, which include big changes in temperature and the availability of oxygen throughout the seasons.

In the summer months, the water at the surface of a freshwater lake is heated by the sun, while the water at the bottom of the lake remains colder. Because cold water is more dense, it gets “locked in,” stuck underneath the warmer, less dense water.

As the months move by and the weather gets colder, the lake slowly moves toward an even temperature. Once the temperatures match between layers, the density differential dissipates and the water column flips over, in a process called fall mixing. The same mixing process happens again in the spring once the ice melts and the winds can churn the waters once again.

Following the fall water cycle, water temperatures across the lake reduce and the lake surface freezes. Because fresh water is maximally dense at 4 C, or 39.2 F, the water at temperatures below 4 C actually rise to the top of the water column, making the bottom layer the warmest, and the most attractive habitat for certain fish species to survive in during the winter.

Freshwater fish are “poikilotherms” that cannot regulate their body temperature except by their own actions, like swimming or basking. They are divided into two categories, warmwater and coldwater species.

“An example of a warmwater fish is a bass, they have their optimal temperature conditions on the warmer side,” Vander Zanden says. “They might be just found at around 25 C (77 F) and above, whereas coldwater fish may have their optimal conditions at 10 C (50 F).”

Outside of their optimal temperature range, fish must make adjustments to survive. One of the most common ways that fish adjust to the winter temperatures is by decreasing movement, thereby slowing down their metabolism to conserve energy, and diminishing their need to hunt or forage. And certain fish, like some species of catfish , will actually burrow into the soft silt down on the lake bed to stay warm.

“ Many fish species are low energy during the winter, they’re sitting there not moving around very much, and not feeding at all,” says Vander Zanden. “But, if you’re a fish swimming around, you still might get eaten by another fish.”

“The same predator prey interactions are happening under the ice,” he adds.

The consistency in the food chain under the ice assures that ice fishermen can secure a catch, knowing that hungry fish will be attracted to their lures. But food is one side of the survival coin for fish. On the other side are their oxygen needs.

“ From the perspective of a fish or any organism that needs oxygen, the aquatic environment is not a great place to be, because oxygen is in really low abundance in aquatic systems versus air,” Vander Zanden says.

When the water is not covered by ice, oxygen from the air is readily cycled into the water. But once that icy lid is placed over the top of the lake, that process largely stops. Some amount of oxygen is replenished through the photosynthesizing plants that survive under the ice, although light cannot get through the ice when heavy snow is packed on top. Underneath the ice, fish consume an ever-decreasing supply of oxygen.

According to Vander Zanden, Lake Mendota presents some additional challenges for fish looking for oxygen.

Due to farming runoff and pollution, algal blooms form and sink to the bottom of the lake. In the winter as the blooms decompose under the ice, the process sucks precious oxygen out of the water. An area where a larger mass of the blooms is decomposing can become anoxic, or oxygen-starved.

“We never have [anoxic events] in the atmosphere, we never say, ‘Oh yea, my backyard went anoxic today,’ that doesn’t happen,” laughs Vander Zanden. “But it is an issue for fish, so fish have a lot of adaptations for extracting oxygen from their environment.”

According to Vander Zanden, fish can extract oxygen through a variety of adaptations, not only through their gills. Different fish species do this either by absorbing oxygen into their skin, into the blood vessels in the walls of their swim bladders, stomach and gut, and some even inhale the air bubbles that form underneath the ice through their mouth.

However, sometimes anoxic events become too widespread for the fish populations to escape. When an entire lake becomes oxygen starved, winter-kill events take place. As the anoxic zone creeps upwards into the water column, fish cling to the under-surface of the ice as the oxygen is depleted, until they suffocate to death. This can lead to some alarming sights, like this photograph captured after a winter-kill event in South Dakota.

These fish suffocated in an anoxic zone in the Lake Andes National Wildlife Refuge in South Dakota, floating towards the surface and eventually getting trapped in the ice. When the ice was pushed up against shore it buckled, exposing these icy remains. (Taken by Kelly Preheim)

Winter-kill events are more common in lakes much smaller than Mendota, says Vander Zanden, where the volume of water makes those events unlikely.

“The fish are there in the fall and they are there again in the spring,” Vander Zanden says. “The whole food web is alive and kicking in the winter.”


Dissolved oxygen

The availability of dissolved oxygen in the water of a lake is vital for supporting lake ecosystems. Aquatic plants make oxygen available for animals and microbes through photosynthesis. Bacteria can deplete oxygen supplies which can lead to the death of fish, invertebrates and other organisms that depend on oxygen to survive.

Nutrient rich waters are at increased risk of becoming oxygen deprived. High levels of nutrients can support large algal blooms but as the algae dies, they are decomposed by bacteria which can use up all the available dissolved oxygen. The result can lead to mass death and a complete desolation of the ecosystem.

Rezumat

  • A lake is an area of land filled with water.
  • They are the largest source of available freshwater.
  • Lakes can be found on all continents including Antarctica.
  • They are hugely important as a source of freshwater, as a habitat, and for their recreational and cultural significance.
  • A lake can be formed in a variety of ways such as by volcanic eruptions, land slides, depressions carved out by glaciers and tectonic movement.
  • Salt lakes can form when a lake has no outlet.
  • Different concentrations of nutrients make lakes eutrophic, mesotrophic and oligotrophic. Nutrient levels affect the plants, animals and microorganisms that can survive in a lake.
  • The presence of dissolved oxygen in a lake's water is vital for supporting a healthy ecosystem.

Last edited: 16 January 2016

CURS GRATUIT de 6 săptămâni

Introduceți detaliile dvs. pentru a obține acces la cursul nostru de e-mail GRATUIT de 6 săptămâni cu introducere la biologie.

Aflați despre animale, plante, evoluție, arborele vieții, ecologie, celule, genetică, domenii ale biologiei și multe altele.

Succes! Un e-mail de confirmare a fost trimis la adresa de e-mail pe care tocmai ați furnizat-o. Verificați-vă e-mailurile și asigurați-vă că dați clic pe link pentru a începe cursul nostru de 6 săptămâni.

Biologia de bază: o introducere

De asemenea, este disponibil de la Amazon, Book Depository și toate celelalte librării bune.


How Do Fish Breathe Underwater?

The air-breathing lungs of mammals, including humans, must be dry and empty of fluids to work properly. When we take a breath, tiny air sacs in our lungs pull oxygen out of the air and carry it to our bodies' cells.

The lungs of mammals would not work very well for a fish, because one breath underwater would fill them with fluid and make them useless. Nonetheless, fish need oxygen to breathe, too. In order to remove oxygen from the water, they rely on special organs called "gills."

Gills are feathery organs full of blood vessels. A fish breathes by taking water into its mouth and forcing it out through the gill passages. As water passes over the thin walls of the gills, dissolved oxygen moves into the blood and travels to the fish's cells.

If fish can breathe underwater, then why do some fish, like dolphins and whales, swim to the surface of the ocean? Because dolphins and whales aren't fish at all! They are mammals, just like humans.

Dolphins and whales are similar to humans in many ways: They give birth to live babies instead of laying eggs, are warm-blooded and have lungs for breathing air. When a whale or dolphin surfaces, it breathes air through its nose (commonly called a "blowhole") on the top of its head.

  • There are more species of fish than all the species of amphibians, reptiles, birds and mammals combined.
  • Fish have been on the earth for more than 450 million years.
  • The largest fish is the great whale shark, which can reach 50 feet in length.

Wonder Contributors

jon and Jojo from AL
for contributing questions about today’s Wonder topic!


Gill Arches

Most fishes have three or more gill arches on each side of the body. These support the gill filaments and are cartilaginous or bony and shaped like a boomerang. Each gill arch consists of an upper and a lower limb that is joined in the back. Gill filaments and gill rakers are attached to the gill arches.

The gill arches offer support for the gills as well as the blood vessels.   Arteries that enter the gills bring blood with low oxygen and a high concentration of wastes. Arteries that leave the gills contain blood with little waste that's rich with oxygen.


Priveste filmarea: Cum a Supravietuit Un Om SINGUR Pe Fundul Oceanului Timp de 3 zile (Decembrie 2021).