Balıklar Suda Nasıl Nefes Alır? Olağanüstü Solungaçların İçine Yolculuk

Nefes almayı olağan karşılarız: Ağzınızı açar, akciğerlerinizi havayla doldurursunuz ve oksijen kanınıza akar. Balıklar suyla çevrili yaşar, ama onların da oksijene ihtiyacı vardır ve bunu bir kez bile hava solumadan alırlar. Sırları, doğanın en verimli organlarından biridir: solungaç.

Oksijen sorunu

Su oksijen içerir, ama su molekülünün bir parçası olarak değil. Balıkların kullandığı oksijen, havadan suya karışmış oksijen gazı olan çözünmüş oksijendir. Miktarı da fazla değildir. Bir litre havada yaklaşık 280 miligram oksijen bulunurken bir litre serin tatlı su yalnızca yaklaşık 10 miligram tutar; kabaca 30 kat daha az.

Su ayrıca havadan yaklaşık 800 kat daha yoğundur; bu yüzden onu bir solunum yüzeyi üzerinden geçirmek çok daha fazla çaba ister. Hayatta kalmak için balıkların her ağız dolusu sudan olabildiğince fazla oksijen sıkıp çıkaran bir organa ihtiyacı vardır.

Solungaçlar nasıl çalışır?

Kemikli balıkların çoğunda başın her iki yanında, solungaç kapağı (operkulum) denen sert bir kapakla korunan dört çift solungaç yayı bulunur. Her yay iki sıra ince iplik taşır; her iplik de lamel denen minik kıvrımlarla kaplıdır. Lamellerin duvarları yalnızca birkaç hücre kalınlığındadır ve en küçük kan damarları olan kılcal damarlarla doludur.

Solunum şöyle gerçekleşir:

1. Balık ağzını açar ve ağız tabanını indirerek, solungaç kapakları kapalıyken suyu içeri çeker.
2. Ağzını kapatır ve tabanı kaldırarak suyu solungaçların üzerinden geriye iter.
3. Oksijen sudan ince lamellerin içinden kana geçer. Karbondioksit ise ters yönde, suya geçer.
4. Su başın arkasındaki solungaç açıklıklarından çıkar.

Havanın aynı yoldan girip çıktığı akciğerlerimizin aksine su solungaçlardan yalnızca tek yönde akar. Bütün lameller birlikte balığa gaz alışverişi için devasa bir yüzey alanı sağlar; bazı hızlı yüzen türlerde bu alan vücut yüzeylerinin on katından fazladır.

Ters akım hilesi

Solungaçların asıl dehası akış yönündedir. Lamellerde kan, suyun tersi yönünde akar. Buna ters akım alışverişi denir.

Bu neden önemli? Kan bir lamelden geçerken sürekli kendisinden biraz daha fazla oksijen içeren suyla karşılaşır; böylece oksijen bütün uzunluk boyunca kana geçmeye devam eder. Kan ve su aynı yönde aksaydı kısa sürede aynı oksijen düzeyine ulaşır ve alışveriş yarı yolda dururdu. Ters akım sayesinde balıklar solungaçlarının üzerinden geçen sudaki oksijenin yaklaşık %80’ine kadarını alabilir. Karşılaştırmak gerekirse insan akciğerleri her nefesteki oksijenin yalnızca yaklaşık dörtte birini alır.

Nefes almaktan fazlası

Solungaçlar çok amaçlı organlardır. Fizyolog David Evans ve meslektaşlarının kapsamlı bir değerlendirmede tanımladığı gibi ayrıca şunları yaparlar:

• tuz ve su dengesini kurarlar: Tuzlu su balıkları özel solungaç hücreleriyle fazla tuzu dışarı pompalar, tatlı su balıkları ise tuz emer;
• atıkları uzaklaştırırlar: Bir balığın azotlu atıklarının çoğu idrarla değil, solungaçlardan amonyak olarak çıkar;
• kandaki asitliği düzenlerler.

Alışılmadık soluyanlar

• Koç ventilasyonu yapanlar. Bazı köpekbalıkları, ton balıkları ve uskumrular ağızları açık yüzer ve ileri hareketleri suyu solungaçlarından geçirir. Bazıları düzgün nefes alabilmek için hareket etmeye devam etmek zorundadır.
• Hava soluyan balıklar. Akciğerli balıkların solungaçlarının yanında akciğerleri de vardır; Afrika akciğerli balıkları kurak mevsimleri çamura gömülüp aylarca hava soluyarak geçirebilir. Beta balıkları ve guramilerin yüzeyde hava yutmalarını sağlayan bir labirent organı vardır; bu, sıcak ve oksijeni az sularda işe yarar.
• Hiç balık olmayanlar. Balinalar ve yunuslar suda yaşar, ama akciğerli memelilerdir ve nefes almak için yüzeye çıkmak zorundadır.

Balıklar sudan çıkınca neden boğulur?

Hava sudan çok daha fazla oksijen içerir; peki bir balık karada neden ölür? Sudan çıkınca narin iplikler ve lameller, banyodan çıkınca topaklaşan ıslak saçlar gibi çöküp birbirine yapışır. Oksijen emilen yüzey alanı büyük ölçüde küçülür ve solungaçlar kurur. Balık oksijenle çevriliyken boğulur.

Balıklar suda da boğulabilir. Ilık su daha az oksijen tutar; kirlilik ya da alg patlamaları da onu tüketebilir. Sıcak yazlarda göllerde ve göletlerde bazen toplu balık ölümleri yaşanmasının nedeni budur.

Özetle

• Balıklar, kan damarlarıyla dolu ince ipliklerden oluşan solungaçlarla nefes alır.
• Su havadan yaklaşık 30 kat daha az oksijen tutar; bu yüzden solungaçlar çok verimli olmak zorundadır.
• Su ağızdan girip solungaç açıklıklarından çıkarak tek yönde akar.
• Ters akım sayesinde balıklar oksijenin yaklaşık %80’ine kadarını alabilir.
• Solungaçlar ayrıca tuz dengesini sağlar ve amonyağı uzaklaştırır.
• Sudan çıkınca solungaçlar çöker; bu yüzden balıklar havadaki oksijene rağmen boğulur.