Czy ryba naprawdę może „utonąć”? Naukowcy wyjaśniają zaskakujący mechanizm

Od dzieciństwa przyjmujemy za oczywistość, że ryba w wodzie czuje się idealnie i jest tam całkowicie bezpieczna. Rzadko jednak zadajemy sobie pytanie o mroczniejszą stronę tego środowiska: czy stworzenie oddychające wodą może w niej stracić życie przez uduszenie? Choć termin „utonięcie” w odniesieniu do ryb brzmi nielogicznie, biologia pokazuje, że brak tlenu w akwenach to realne zagrożenie, które coraz częściej prowadzi do ekologicznych katastrof.

Od dziecka słyszymy, że ryby świetnie czują się w wodzie i tylko tam mogą żyć.

Mało kto zadaje sobie pytanie, co się z nimi dzieje, gdy w tej wodzie brakuje tlenu.

Biolodzy od lat badają, jak działają skrzela, co się dzieje w zanieczyszczonych akwenach i dlaczego w niektórych sytuacjach całe stada ryb giną w kilka godzin. Z tych badań wyłania się obraz o wiele bardziej skomplikowany niż proste hasło „ryby nie toną”.

Jak ryba oddycha pod wodą

Ryby nie mają płuc, tylko skrzela – delikatne struktury po obu stronach głowy. Przez usta wciągają wodę, która przepływa przez listki skrzelowe gęsto oplecione naczyniami krwionośnymi. Tam następuje wymiana gazowa: tlen z wody przechodzi do krwi, a dwutlenek węgla w drugą stronę.

To działa na zasadzie prostej fizyki. Tlen przemieszcza się z miejsca, gdzie jest go więcej, do miejsca, gdzie jest go mniej. Woda bogata w tlen „oddaje” go krwi, w której stężenie tlenu jest niższe. Warunek jest jeden: tlen musi być w wodzie w ogóle obecny i w odpowiedniej ilości.

Ryba nie umiera „od nadmiaru wody”, tylko od braku tlenu. Może więc faktycznie się udusić, będąc cały czas zanurzona.

Gdy poziom tlenu spada zbyt mocno, skrzela nie są w stanie wychwycić go tyle, ile potrzebuje organizm. Ryba zaczyna szybciej poruszać pokrywami skrzelowymi, podpływa do powierzchni, czasem „łapie powietrze” tuż pod taflą. Jeśli warunki się nie poprawią – dochodzi do masowej śmierci ryb.

Skąd się bierze niedobór tlenu w wodzie

Brak tlenu w akwenach to już nie tylko temat dla biologów, ale realny problem środowiskowy. Ogromne znaczenie ma tu działalność człowieka oraz zmiany klimatu.

Przeżyźnienie zbiorników i „martwe strefy”

Do rzek i jezior spływają ogromne ilości nawozów z pól oraz ścieków z zakładów przemysłowych. Taka mieszanka to doskonała „dieta” dla glonów i sinic. Te rozmnażają się błyskawicznie, tworząc zakwity, które wielu z nas widziało chociażby nad jeziorem latem.

Kiedy te organizmy zaczynają obumierać, bakterie rozkładają ich szczątki, zużywając przy tym tlen rozpuszczony w wodzie. W pewnym momencie jego poziom spada tak nisko, że życie dla większości zwierząt staje się niemożliwe. Tak powstają słynne „martwe strefy”, gdzie praktycznie nic większego już nie żyje.

• wysokie stężenie nawozów i ścieków → gwałtowny wzrost glonów
• masowe obumieranie glonów → intensywny rozkład przez bakterie
• rozpad materii organicznej → ogromne zużycie tlenu
• woda prawie bez tlenu → uduszenie ryb i innych zwierząt

Susza i wysokie temperatury

Gdy poziom wody w rzekach czy stawach spada, a upały się przedłużają, do gry wchodzą prawa chemii. Ciepła woda gorzej rozpuszcza tlen niż zimna. W płytkich, nagrzanych zbiornikach robi się więc niebezpiecznie duszno – dosłownie.

Dodatkowo przy niskim stanie wody zanieczyszczenia są bardziej skoncentrowane, a ruch wody słabszy. To jeszcze bardziej utrudnia napowietrzanie. W takich warunkach nawet zdrowe, silne ryby mogą nie mieć szans.

Czy ryba może „utonąć” w ścisłym znaczeniu?

Z punktu widzenia definicji utonięcie oznacza śmierć z powodu zalania dróg oddechowych cieczą. U ludzi dotyczy to płuc. U ryb sytuacja wygląda inaczej, bo oddychają wodą poprzez skrzela. Nie umierają więc przez samo zanurzenie, tylko przez uduszenie – czyli brak tlenu lub uszkodzenie organów oddechowych.

W praktyce bardzo wiele ryb jest skazanych na stały ruch. Muszą pływać z otwartą paszczą, by woda nieustannie przepływała przez skrzela. Tak funkcjonuje większość rekinów. Jeśli taki rekin zostanie unieruchomiony, na przykład zaplącze się w sieci, przestaje być w stanie przepchnąć wodę przez skrzela i po pewnym czasie się dusi.

Rekin zabity „pośrednio” przez odcięcie płetw ginie zazwyczaj nie z wykrwawienia, ale właśnie z powodu niemożności oddychania.

Praktyka odcinania płetw rekina i wyrzucania okaleczonych zwierząt z powrotem do morza wciąż występuje w wielu regionach, bo płetwy są cennym surowcem kulinarnym. Pozbawione płetw zwierzę nie potrafi już pływać, opada na dno i w końcu się dusi.

Ryby, które nie muszą ciągle pływać

Nie wszystkie gatunki są aż tak zależne od ruchu. Wiele z nich ma mechanizm „pompowania” wody przez jamę gębową i skrzela, nawet gdy stoją w miejscu. Umożliwia im to spokojne „stanie” przy dnie czy ukrywanie się wśród roślin.

Do takich gatunków należą na przykład różne płaszczki oraz część rekinów przydennych. Wciągają wodę ustami lub specjalnymi otworami za oczami, przepychają ją przez skrzela i wydalają po drugiej stronie ciała. Dzięki temu nie potrzebują nieustannego pływania.

Uszkodzone skrzela – cichy zabójca

Nawet gdy tlenu w wodzie jest dużo, ryba może go nie wykorzystać z jednego powodu – uszkodzonych skrzeli. To bardzo wrażliwy narząd. Wystarczy kontakt z ostrym haczykiem, szorstką siatką, drapieżnikiem lub grubą warstwą osadu, by listki skrzelowe zaczęły się sklejać lub krwawić.

Do tego dochodzą infekcje. Niektóre bakterie i pasożyty dosłownie oblepiają skrzela, ograniczając powierzchnię wymiany gazowej. Ryba zaczyna wtedy intensywnie poruszać pokrywami skrzelowymi, traci energię, staje się apatyczna, a jej oddech przypomina stałe zianie.

Kiedy zwierzęta morskie naprawdę oddychają powietrzem

Ryby, które radzą sobie także na lądzie

Większość ryb wyciągnięta z wody szybko umiera, bo ich skrzela sklejają się w suchym powietrzu i przestają działać. Są jednak gatunki, które częściowo poradziły sobie z tym problemem, wykształcając dodatkowe narządy oddechowe.

Przykładem jest ogromny arapaima z Ameryki Południowej. Ma on stosunkowo niewielkie skrzela, za to przekształconą pęcherz pławny, który funkcjonuje jak prymitywne płuco. Ryba regularnie podpływa do tafli, by nabrać powietrza. Dzięki temu, jeśli zostanie na mieliźnie, może wytrzymać bez wody nawet całą dobę.

Jeszcze dalej poszły tzw. ryby dwudyszne. Te zwierzęta wyglądają jak ryby, ale mają prawdziwe płuca i z nich korzystają. Oddychają powietrzem atmosferycznym, wynurzając się regularnie, a w czasie długiej suszy potrafią zagrzebać się w błocie i przeżyć w czymś w rodzaju „kapsuły” z wilgotnego mułu.

Ssaki i gady morskie – mistrzowie długich nurkowań

Baleeny, delfiny czy foki nie oddychają wodą. Tak samo jak człowiek, potrzebują powietrza i regularnie wynurzają się, by napełnić płuca. Mimo to potrafią pozostać pod powierzchnią przez bardzo długi czas, nie doprowadzając się do niedotlenienia.

Ich tajemnica tkwi w fizjologii. Mają wyjątkowo dużo mioglobiny – białka magazynującego tlen w mięśniach. Ich krew jest też „gęstsza” od naszej, z większą liczbą czerwonych krwinek. Dzięki temu tlen z wdychanego powietrza jest błyskawicznie wiązany i może zasilać ciało w czasie długiego zanurzenia.

Gdy takie zwierzę zaczyna nurkować, jego serce zwalnia, a organizm ogranicza dopływ krwi do mniej ważnych narządów. Priorytet dostają mózg, serce i mięśnie odpowiedzialne za pływanie. U części gatunków płuca mogą się niemal całkowicie złożyć przy bardzo dużej głębokości, co zmniejsza ryzyko uszkodzeń wywołanych ciśnieniem.

Rekordy robią wrażenie: odnotowano przypadek wieloryba z rodziny zębowców, który pozostawał pod wodą ponad trzy i pół godziny bez zaczerpnięcia powietrza. Żółwie morskie czy krokodyle także potrafią bardzo mocno spowolnić metabolizm, dzięki czemu zużywają niewiele tlenu i mogą leżeć pod wodą znacznie dłużej, niż wskazywałaby na to ich wielkość.

Co to wszystko oznacza dla naszych rzek i jezior

Wiedza o tym, jak tlen krąży w ekosystemach wodnych, przydaje się nie tylko naukowcom. Samorządy, wędkarze i właściciele stawów coraz częściej korzystają z przenośnych mierników, by śledzić poziom tlenu w wodzie i reagować, zanim dojdzie do katastrofy. Czasem wystarczy odpowiednio napowietrzyć zbiornik albo ograniczyć dopływ ścieków, żeby uniknąć masowego śnięcia ryb.

Dla zwykłego plażowicza czy spacerowicza sygnałem ostrzegawczym powinny być intensywne zakwity glonów, specyficzny zapach zgnilizny i widoczne przy brzegu martwe ryby. To znak, że w danym akwenie zaszły procesy, które wywróciły do góry nogami delikatną równowagę tlenową. Takie sytuacje nie są „naturalną selekcją”, tylko często skutkiem konkretnych działań ludzi w zlewni rzeki czy jeziora.

Cała ta historia z „tonącymi” rybami pokazuje, jak łatwo uprościć rzeczywistość do szkolnych sloganów i jak bardzo mylące bywa nasze pierwsze skojarzenie. Ryba sama z siebie nie przestaje oddychać, bo jest w wodzie – przeciwnie, to jej jedyne środowisko życia. Problem zaczyna się w momencie, gdy człowiek zmienia parametry tej wody tak mocno, że nawet idealnie przystosowane organizmy przestają sobie w niej radzić.