Why fish are better at breathing than you are - Dan Kwartler

תרגום: zeeva livshitz עריכה: Ido Dekkers

In 2019, Eliud Kipchoge finished a Vienna marathon

בשנת 2019, סיים אליוד קיפצ’וגה את מרתון וינה

in one hour, 59 minutes, and 40 seconds.

תוך שעה, 59 דקות ו -40 שניות.

This staggering time broke the two-hour barrier

הזמן המדהים הזה שבר את מחסום השעתיים

that most runners previously deemed impossible.

שרוב הרצים ראו בעבר כבלתי אפשרי.

However, some researchers weren't as surprised.

עם זאת, כמה חוקרים לא הופתעו כל כך.

Recent studies investigating if humans could maintain such a high pace

מחקרים אחרונים שחקרו אם בני אדם יכולים לשמור על קצב כה גבוה

for the length of a marathon had found that elite runners

לאורך מרתון מצאו שרצים מובחרים

can take in twice as much oxygen as non-runners.

יכולים לקבל פי שניים חמצן מאשר אלה שאינם רצים.

And it’s likely that this superhuman ability played a role in Eliud’s victory.

וסביר להניח שהיכולת העל אנושית זו שיחקה תפקיד בניצחונו של אליוד.

But when it comes to breathing efficiently,

אבל כשמדובר בנשימה יעילה,

not even the best runners in the world can compete with the average fish.

אפילו הרצים הטובים בעולם לא יכולים להתחרות בדג הממוצע.

That’s right— you’re looking at some of the best breathers on Earth;

זה נכון - אתם מסתכלים על כמה מהנושמים הטובים ביותר על פני כדור הארץ;

which actually makes sense when you consider how little oxygen there is

וזה למעשה הגיוני כשאתם חושבים כמה מעט חמצן יש

in their aquatic environments.

בסביבות המיימיות שלהם.

Fish can breathe in a variety of ways,

דגים יכולים לנשום במגוון דרכים,

but the most common is through the use of gills.

אך הנפוצה ביותר היא באמצעות זימים.

These branching organs typically come in four pairs,

איברים מסתעפים אלה מגיעים בדרך כלל בארבעה זוגות,

all enclosed in gill chambers.

כולם סגורים בתאי זימים.

These chambers are protected by opercle, or gill covers,

תאים אלה מוגנים על ידי אופרקל, או כיסויי זימים,

which are just as essential to underwater breathing as the gills themselves.

החיוניים לנשימה מתחת למים בדיוק כמו הזימים עצמם.

When most fish take a breath,

כאשר רוב הדגים נושמים,

they first close these covers and take a gulp of water.

הם סוגרים תחילה את הכיסויים האלה ולוקחים לגימה של מים.

Then, they open their opercle,

לאחר מכן, הם פותחים את האופרקל שלהם

creating a pressure differential that pulls water through the gills,

ויוצרים הפרש לחץ המושך מים דרך הזימים,

which are composed of thread-like filaments spaced evenly along a gill arch.

המורכבים מסיבים דמויי חוט המרווחים באופן שווה לאורך קשת זימים.

These filaments are covered in countless small blood vessels called capillaries,

חוטים אלה מכוסים באינספור כלי דם קטנים הנקראים נימים,

in addition to tiny extensions known as gill lamellae

בנוסף לתוספות זעירות המכונות לוחיות זימים דקות

which further increase the gill’s surface area.

המגדילות עוד יותר את שטח פני הזימים.

When water passes over these capillaries,

כאשר מים עוברים מעל נימים אלה,

the membrane is thin enough for the fish’s red blood cells

הממברנה דקה מספיק כדי שתאי הדם האדומים של הדג

to pull dissolved oxygen from the water into the bloodstream.

ימשכו חמצן מומס מהמים לזרם הדם.

And just like when we breathe with our lungs,

ובדיוק כמו כשאנחנו נושמים עם הריאות שלנו,

this process releases carbon dioxide,

תהליך זה משחרר פחמן דו חמצני,

which passes out into the water through the open gill cover.

שעובר למים דרך כיסוי הזימים הפתוח.

This technique only works underwater—

טכניקה זו פועלת רק מתחת למים -

on the surface, the pressure differential created by opening and closing gill covers

על פני השטח, הפרש הלחץ שנוצר על ידי פתיחה וסגירה של כיסויי זימים

isn’t strong enough to pull in sufficient air.

אינו חזק מספיק כדי למשוך מספיק אוויר.

But under the surface, it’s remarkably efficient.

אבל מתחת לפני השטח, זה יעיל להפליא.

Inside the lamellae, blood flows in the opposite direction to the water,

בתוך הלמלות, הדם זורם בכיוון ההפוך למים,

creating a counter-current system that optimizes gas exchange.

ויוצר מערכת זרם נגדי המייעלת את חילופי הגזים.

In fact, gills can absorb roughly 75% of the oxygen passing through them;

למעשה, זימים יכולים לספוג בערך 75% מהחמצן העובר דרכם;

that’s twice the percentage of oxygen our lungs extract from a breath of air.

זה פי שניים מאחוז החמצן שהריאות שלנו מוציאות מנשימה של אוויר.

Fish also breathe much more frequently than we do.

דגים גם נושמים בתדירות גבוהה יותר מאיתנו.

The average adult human breathes 12 to 18 times a minute,

האדם הבוגר הממוצע נושם 12 עד 18 פעמים בדקה,

while most fish pull water over their gills

בעוד שרוב הדגים מושכים מים מעל הזימים שלהם

anywhere from 20 to 80 times a minute.

בין 20 ל-80 פעמים בדקה.

Those numbers would raise even a marathoner’s eyebrows.

המספרים האלה ירימו אפילו את הגבות של המרתוניסט.

Thanks to this fast, frequent, and efficient breathing

הודות לנשימה מהירה, תכופה ויעילה זו,

fish process far more oxygen than we do.

דגים מעבדים הרבה יותר חמצן מאיתנו.

It's also why some species can live at great depths.

זו גם הסיבה שמינים מסוימים יכולים לחיות בעומקים גדולים.

Bodies of water get most of their oxygen from the surface,

גופי מים מקבלים את רוב החמצן שלהם מפני השטח,

where O2 dissolves into the water and begins circulating.

שם חמצן מתמוסס במים ומתחיל להסתובב.

But further down, there are oxygen minimum zones,

אבל עמוק יותר, ישנם אזורי מינימום חמצן,

with concentrations as low as 0.5 milligrams of oxygen per liter.

עם ריכוזים נמוכים עד 0.5 מיליגרם חמצן לליטר.

To get the oxygen they need,

כדי לקבל את החמצן הדרוש להם,

fish living at these depths rely on increased gill ventilation

דגים החיים בעומקים אלה מסתמכים על אוורור זימים מוגבר

and hearts that pump high volumes of oxygenated blood throughout the body.

ולבבות השואבים כמויות גבוהות של דם מחומצן בכל הגוף.

Even with these tricks, sometimes there's still not enough oxygen to go around,

אפילו עם הטריקים האלה, לפעמים עדיין אין מספיק חמצן להסתובב,

forcing fish to adapt more extreme solutions.

מה שמאלץ דגים להתאים פתרונות קיצוניים יותר.

For example, the Australian lungfish lives in a habitat

לדוגמה, דג הריאה האוסטרלי חי בבית גידול

where the water level drops precipitously in August and September,

בו מפלס המים יורד במהירות באוגוסט וספטמבר,

making it almost impossible to survive with gills alone.

מה שהופך את זה לכמעט בלתי אפשרי לשרוד עם זימים בלבד.

Fortunately, these fish have gills and lungs.

למרבה המזל, לדגים האלה יש זימים וריאות.

Using their long, thin limbs,

באמצעות הגפיים הארוכות והדקות שלהם,

they can lift their mouths above the surface and take deep breaths of air,

הם יכולים להרים את פיהם מעל פני השטח ולקחת נשימות עמוקות של אוויר,

allowing them to survive out of the water for several days.

מה שמאפשר להם לשרוד מחוץ למים במשך מספר ימים.

And other species of lungfish can survive above ground even longer

ומינים אחרים של דגי ריאה יכולים לשרוד מעל הקרקע עוד יותר זמן

in cocoons of mud and mucus.

בפקעות של בוץ וריר.

Fortunately, for most fish these extreme adaptations aren’t necessary.

למרבה המזל, עבור רוב הדגים אין צורך בהתאמות קיצוניות אלה.

After all, 71% of Earth is covered in H2O,

אחרי הכל, 71% מכדור הארץ מכוסה ב- H2O,

giving these aquatic animals plenty of room to flaunt their gills’ skills.

מה שנותן לבעלי חיים ימיים אלה הרבה מקום להתהדר בכישורי הזימים שלהם.