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Faszinierende Fische
Kiemen und Schwimmblase
Gegenstromprinzip in der Fischkieme. 15 (a) Kiemenbogen ( links im Bild ) mit rechtwinklig abgehenden Kiemenfäden und daran die Kiemen blättchen, (b) Oberfläche von Kiemenepithelzellen mit Falten, die durch die Zellmembranen gebildet werden. 16 Arapaima gigas nutzt zusätzlich Luftsauerstoff zur Atmung. Er ist der größte schuppentragende Süßwasserfisch der Welt und kann bis vier Meter lang werden. 14
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Für Fische ebenfalls bezeichnend sind die Kiemen. Sie sitzen an den Kiemenbögen, die die Ränder der Kiemenspalten begrenzen. Von den Kiemenbögen gehen die Kiemenfäden ab, an diesen sitzen in Stapeln angeordnete, reich durchblutete Blättchen. Nach außen sind die Kiemen durch den Kiemendeckel und die bauchseitige Opercularmembran geschützt. Sie dienen der Atmung, der Ausscheidung von Exkreten und der Osmoregulation. Bei den meisten Fischen gewährleistet eine mehrphasige Pump- und Saugbewegung von Mund und Kiemendeckeln die ständige Durchströmung der Kiemen in einer Richtung. Dies ist besonders wichtig, da der Fisch im Vergleich zum Landtier eine viel größere Menge Wasser durch die Kiemen schleusen muss, um die gleiche Menge Sauerstoff aufnehmen zu können wie ein Landtier bei der Luftatmung. Dafür verantwortlich ist die Tatsache, dass im Wasser weniger Sauerstoff vorhanden ist als in der Luft. Mit zunehmender Erwärmung des Wassers kann außerdem weniger Sauerstoff gelöst werden, der Sauerstoffgehalt nimmt also ab. Zudem ist Wasser ein dichtes, zähflüssiges Medium, weshalb die Diffusion der Gase im Wasser wesentlich langsamer erfolgt als in der Luft. Der aktiven Ventilation kommt daher eine große Bedeutung zu. Dementsprechend wendet der Fisch für die Ventilation, also den Transport von sauerstoffreichem Wasser zum respiratorischen Epithel, 15 bis 30 Prozent der Arbeitsleistung des Ruheumsatzes auf – beim Menschen sind es nur etwa drei Prozent. Fische haben weitere effiziente Mechanismen entwickelt, um die Herausforderung des Gasaustauschs im Wasser zu bewältigen : die Oberflächenvergrößerung und das Gegenstromprinzip. Bei diesem Prinzip strömt das Wasser in entgegengesetzter Richtung durch die Kiemen als das durch die anliegenden Blutgefäße fließende Blut. Dadurch kann im Idealfall ein Konzentrationsausgleich des Sauerstoffs zwischen Blut und Wasser erzielt werden. In der Realität wird dies nicht
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Blut
Sauerstoffpartialdruck
% 90% 60 % 30% 10
70% 40% 15% 100%
Wasser
Sauerstoffpartialdruck
(a)
(b) 15
02.08.10 16:50