Biologie ryb - plynový měchýř

2.2.2017 - Tomáš Lotocki

Možná je to také jedna z vašich prvních životních zkušeností s rybou. Blíží se štědrý den a táta kuchá na dvorku vánočního kapra. „Pojď si zašlápnout duši“, volá na vás a vytahuje z útrob ryby dva malé „plynové balónky“, přivázané k sobě jakousi tenkou neviditelnou šňůrkou. Běžíte se rychle obout a za chvíli se vám už pod nohama ozývá přidušená rána - to jak podrážka boty protrhla křehkou stěnu balónků a jejich obsah v podobě stlačeného vzduchu se vyřinul ven.

Už od dětství tedy víme, že ryby mají duši. Nemá však astrální, ale skutečně fyzickou podobu a rybě rozhodně neslouží k tomu, aby před definitivním odchodem ze světa v podobě smažené pochoutky ještě pobavila malé děti.

Přesto i praktická funkce plynového měchýře v sobě nese cosi symbolického. Jak se brzy dočtete, přežití ryby je ihned po vykulení z jikry závislé na tom, zda se jí podaří správně naplnit plynovým měchýř vzduchem. S trochou nadsázky by se tedy dalo říct, že ryba, aby mohla žít, musí naplnit svojí duši jako jakýsi symbolický pohár pozemské existence.

Co je to plynový měchýř

Plynový měchýř je vícefunkční orgán, který se vyskytuje u chrupavčitých a kostnatých druhů ryb. Je uložený v břišní dutině pod páteří, a to hned pod ledvinami - možná jste si při kuchání všimli, že se u kaprovitých ryb v místě zaškrcení přední a zadní komory plynového měchýře nachází něco, co se na první pohled jeví jako krevní sraženina - není to však sražená krev, ale lalok ledvin, který přesahuje místo zaškrcení plynového měchýře.

Plynový měchýř je nepárový orgán rozličného tvaru. U lososovitých, štikovitých, úhořovitých a okounovitých ryb má jednoduchý a protáhlý tvar, u kaprovitých ryb je zaškrcením rozdělen na přední a zadní komoru.

Plynový měchýř se vytváří v průběhu embryonálního vývoje jako vychlípenina stěny jícnu. U vývojově nižších ryb (např. kaprovité druhy) je měchýř spojený zvláštním kanálkem s jícnem po celý život - tuto skupinu ryb označujeme jako Physostomi. Naopak u vývojově vyšších ryb - označujeme je Physoclisti - spojení jícnu s měchýřem v raném věku ryb mizí (např. u okounovitých ryb). Toto rozlišení si prosím zapamatujte, neboť je pro pochopení a orientaci v další části textu velmi podstatné.

Zajímavosti:

- U rybích druhů, které žijí v silných proudech nebo velmi rychle plavou, došlo k vymizení plynového měchýře (např. makrela).
- Z našich ryb pak plynový měchýř úplně postrádá vranka obecná, vranka pruhoploutvá, hlavačka mramorovaná a hlaváč černoústý. Tyto ryby nejsou na rozdíl od makrel výtečnými plavci, ale naopak tráví celý život při dně, po kterém se pohybují pouze přískoky.
- U sekavcovitých ryb je plynovými měchýř silně redukován - jeho zadní část je zakrnělá a přední zkostnatělá.
- Jiný je také průměrný objem plynového měchýře u ryb žijících ve sladké a slané vodě. U sladkovodních ryb tvoří plynový měchýř okolo 8% objemu rybího těla, u mořských ryb je to jen okolo 5%.
- Některým rybám se též může ve vnitřním prostoru plynového měchýře ukládat tuk.

Složení a funkce plynového měchýře

Stěna plynového měchýře je složena ze tří vrstev:
a) vnější - je bohatá na pigmentové buňky, guanofory, které způsobují jeho stříbřité zabarvení
b) střední - obsahuje hladká svalová vlákna
c) vnitřní - epitelová vrstva

Samotný obsah plynového měchýře se skládá z kyslíku, oxidu uhličitého a dusíku. Zastoupení těchto plynů je různé podle druhu ryby, nejvyšší podíl má však vždy dusík (např. u kapra a lína přes 90%).

Složení plynů u štiky a dalších dravců je jiné, oproti kaprovitým rybám mají mnohem vyšší podíl kyslíku (přes 30%). Pokud si vzpomenete, v minulém článku o dýchání ryb jsme si říkali, že některým dravcům, jako je například štika, slouží plynový měchýř i jako pomocný dýchací orgán. Je to dáno způsobem přijímání potravy těchto ryb - ve chvíli, kdy štika uchvátí kořist a podrží ji v tlamě, omezuje se jí funkce žaberního aparátu a mírný handicap v činnosti žaber je kompenzován právě kyslíkem z plynového měchýře.

Obecně je tedy podíl kyslíku v plynovém měchýři vyšší u dravých ryb a pak také u druhů, žijících ve velkých hloubkách - uvádí se, že u mořského úhoře je podíl kyslíku v plynovém měchýři až přes 80%.

Funkce pomocného dýchacího orgánu však není pochopitelně jedinou, kterou plynový měchýř v životě ryb sehrává. U některých druhů funguje např. plynový měchýř jako zvukový orgán, pomocí kterého ryby vydávají zvuky, které pak uplatňují při ochraně teritoria. U ryb, které mají s plynovým měchýřem spojený pomocí tzv. Weberova aparátu sluchový orgán, působí měchýř jako rezonátor, který zvyšuje citlivost sluchu.

U některých rybích druhů (kapr obecný, sumec velký, piskoř pruhovaný) registruje plynový měchýř také změny v atmosférickém tlaku. Tyto ryby potom při poklesu tlaku vyplouvají k hladině.

Hydrostatická funkce plynového měchýře

Zdaleka nejdůležitější je však jeho funkce hydrostatická - tj. vyrovnávání tlaku plynů v těle s vnějším tlakem vody v různých hloubkách. Změnou objemu plynového měchýře ryba ovlivňuje specifickou hmotnost těla a přizpůsobuje se tak rozdílnému tlaku při proplouvání různými hloubkami. Některé hlubinné ryby potom mají v plynovém měchýři nepředstavitelně vysoký tlak, který dosahuje až 4 MPa (400 atmosfér). U rybích druhů s dvoukomorovým plynovým měchýřem (kaprovití) se změnou objemu plynu v kraniální a kaudální části měchýře mění i poloha těžiště těla. To jim umožňuje zaujímat i šikmou polohu těla bez vynaložení většího množství energie - můžeme pozorovat například u cejna velkého, který při přijímání potravy u dna snadno přechází z horizontální do vertikální polohy těla.

Regulace tlaku v plynovém měchýři

Regulace tlaku v plynovém měchýři probíhá různými způsoby: U kaprovitých druhů a celé skupiny ryb označované jako Physostomi dochází k regulaci tlaku odpouštěním plynu z plynového měchýře přes kanálek do jícnu. Tato regulace je velmi rychlá.

Naopak u okounovitých druhů a celé skupiny ryb označované jako Physoclisti, které nemají přímé spojení plynového měchýře s jícnem, dochází k regulaci pouze krevní cestou, což je způsob podstatně pomalejší.

Při malém poklesu tlaku je skupina ryb Physostomi také schopna regulace krevní cestou, ta je však ještě daleko pomalejší než regulace tímto způsobem u skupiny ryb Physoclisti.

Fyziologické procesy, které probíhají u skupiny ryb Physoclisti při regulaci tlaku krevní cestou, jsou velmi komplikované a ještě ne zcela objasněné. Velmi krátce je lze popsat zhruba takto:

Mechanismus vylučování plynu z krve do plynového měchýře se uskutečňuje pomocí tzv. plynové žlázy. Jedná se o velmi specializovanou oblast epitelu (pokožky) plynového měchýře - buňky plynové žlázy jsou bohatě krveny krevními kapilárami.

Vylučování plynu z plynového měchýře je prováděno za pomocí tzv. oválného okénka, které se nachází v zadní části plynového měchýře. Také oválné okénko je bohatě krveno krevními kapilárami. Zároveň je vybaveno svěračem, který reguluje resorpci plynů z měchýře ryb.

Citlivý měchýř okounovitých

Pro nás rybáře je podstatné, že se s konkrétním dopadem různého způsobu vyrovnávání tlaku vody můžeme setkat i při samotném rybolovu. Není jistě žádným tajemstvím, že je velký rozdíl vytáhnout z hloubky 20 metrů kapra, nebo candáta. Komunikace plynového měchýře s jícnem totiž umožňuje rybám ze skupiny Physostomi tak rychlou regulaci tlaku, že ani náhlé vytažení z hloubky několika desítek metrů kaprovi neublíží. Naproti tomu ryby regulující tlak pouze krevní cestou se na tak rychlou změnu nedokážou adaptovat a dochází u nich k vážným fyziologickým problémům, jejichž vnějším znakem je často výrazné vyboulení očí (běžné např. u okouníka mořského, vytaženého z oceánských hlubin). I u našeho candáta (popřípadě i okouna) však při rychlém vytažení z hloubky hrozí vážná porucha plynového měchýře, v nejhorším případě i jeho prasknutí, což vede ke smrti ryby. Reálně to vypadá tak, že u candáta vytaženého rychle z velké hloubky (přes 10 m.) dochází k výraznému roztažení plynového měchýře, což se projeví tím, že se ryba nafoukne jako kopací míč a není schopna se potopit. Snížit riziko těchto fyziologických problémů můžeme například tím, že chytáme na jemné sportovní náčiní a rybu z vody příliš rychle „neheverujeme“. Candát zdolávaný pomalu má určitě větší šanci regulovat tlak a tím i přežít. V nejkrajnějším případě pak můžeme candátovi pomoci sami, a to upuštěním plynového měchýře za pomoci injekční jehly. Vpich se provede do břicha asi dva centimetry před řitní otvor. Jehlu je nutné posunovat velmi pomalu, aby propíchla jen stěnu měchýře, ale nepoškodila ledvinu, která se nachází u páteře. Jakmile se vzduch upustí, rybě se okamžitě uleví a je schopna rychlého ponoření zpátky do hlubin. K tomuto „chirurgickému zákroku“ bychom však měli přistupovat jako k nejzazší možnosti pouze v případě, že rybě nelze jinak pomoci. Naše vody jsou obecně spíše mělké a drtivou většinu ryb lze při šetrném zdolávání a manipulaci vrátit zpět do vody bez sebemenšího poškození.

První nadechnutí

U obou skupin ryb tj. u Physostomi i Physoclisti musí dojít k prvnímu naplnění plynového měchýře atmosférickým vzduchem ihned po vykulení z jikry - například u kapra dochází k naplnění plynového měchýře asi 24 hodin po vykulení. Larva, která se vykulila z jikry, se musí dostat k hladině, kde dojde k naplnění plynového měchýře přes kanálek napojený k jícnu (jak už jsme uvedli, u Physostomi zůstává toto propojení po celý život, zatímco u Physoclisti dojde po naplnění plynového měchýře k přerušení tohoto spojení). Až po tomto prvotním naplnění plynového měchýře se larva začíná aktivně a koordinovaně pohybovat.

Rybky, kterým se nepodaří naplnit plynový měchýř atmosférickým vzduchem, jsou odsouzeny k smrti, ke které dochází po úplném vyčerpání tělesných zásob - u kapra je to zhruba za 10 dní po vykulení z jikry.

Zajímavost:

Mechanizmus prvního naplnění plynového měchýře není dosud objasněn u některých mořských ryb, které tráví celý život ve velkých hloubkách. Pokud se jejich larvy nevyvíjejí v povrchové vrstvě vody, musí u nich zřejmě existovat jiný mechanismus, než je naplnění měchýře atmosférickým vzduchem.

Krevnatka úhoří

Tento úhoř vypadá zcela zdravě. I v jeho plynovém měchýři však může parazitovat nebezpečný vetřelec - krevnatka úhoří

Plynový měchýř ryb napadají i parazité. Mezi nejnebezpečnější patří hlístice krevnatka úhoří, způsobují závažné onemocnění, zvané anguilikolóza úhořů. Krevnatka stojí za některými masovými úhyny úhořů v našich vodách (v minulosti např. na Vranovské přehradě). Hlístice tohoto parazita v počtu několika desítek kusů rozrušují stěny plynového měchýře úhořů, čímž ryby ztrácejí koordinaci a orientaci, zmateně vyplouvají k hladině či na mělčiny a posléze hynou. Přítomnosti těchto parazitů si ostatně může všimnout i běžný rybář, když kuchá úhoře a zaujme ho atypický plynový měchýř, ve kterém se nacházejí hlístice v různém vývojovém stupni. Plynový měchýř je v některých místech nažloutlý a na stěnách se objevují krváceniny. Léčba této nemoci nepřipadá u úhořů ve volných vodách pochopitelně v úvahu. Je proto důležitá prevence, která spočívá v zabránění přesunu ryb z postižených lokalit - a to nejen úhořů. Je tedy nutné sledovat zdravotní stav ryb a nevysazovat monté do těch vod, kde se již krevnatka úhoří prokazatelně vyskytuje. Proto by i sportovní rybář v případě, že zjistí přítomnost těchto parazitů v plynovém měchýři úhoře, měl o tomto objevu neprodleně informovat hospodáře příslušného rybářského revíru. 

Text: Tomáš Lotocki (s přispěním Lukáše Vetešníka)

Foto:autor, Karel Halačka, Josef Ptáček

Prameny:
Baruš V., Oliva O., kolektiv autorů (1995). Mihulovci (Petromyzontes) a ryby (Osteichthyes) 1 a 2, Academia.
Hanel L., Lusk S. (2005). Ryby a mihule České republiky, ČSOP Vlašim.