Luftatmung bei Pantodon buchholzi und ihre Beziehung zur Kiemenatmung

Summary

Pantodon buchholzi belongs to the group of obligatory air breathing fishes and respires by its swim bladder. The performance of gulping air is described. A motionless animal gulps air every 2.3 minutes at 5 mg O₂/l water. A slowly swimming one may increase its air breathing rate up to four times. In O₂ saturated water, however, the air breathing rate is reduced 25 % and in supersaturated water there occurs a 3–3.5 fold reduction. A decrease in the O₂-content of the ambient water increases the air breathing rate about 20%. The branchial breathing movements are extremely shallow and their frequency changes only slightly.

The breathing rate of both respiratory organs, i.e. gills and air bladder, is much more influenced by the pO₂ of the air than of the water. In an N₂-atmosphere for example the air breathing rate is 5 times higher than that in an O₂-atmosphere. The branchial breathing rate increases at the same time from 27 to 40/min. This demonstrates that the role of the air breathing organ is dominant during gasexchange in P. buchholzi.

There exists a linear regression between the number of branchial breaths and the time between two gulps. The average branchial breathing rate follows an hyperbola-like curve, but between two gulps of air it shows a stepwise increase in frequency with normally three peaks. Immediately after a breath of air the branchial breathing rate drops for 15–17% of the average value. The volume of individual branchial breaths within a series seems to be inversely proportional to their frequency.

Zusammenfassung

• 1. Pantodon buchholzi gehört zu den Fischen mit obligater akzessorischer Luftatmung. Die O₂-Absorption geschieht in der Schwimmblase. Sie reicht aus, um den O₂-Bedarf des Fisches bei stillgelegter Kiemenatmung zu decken.

• 2. In Ruhe und bei 5 mg O₂ pro Liter Wasser erfolgt alle 2,3±0,022 min (254 Messungen) eine Luftatmung (LA). Bei Aktivität steigert sich ihre Frequenz bis um das 4fache des Ruhewertes. Eine Zunahme des O₂-Gehalts des Wassers bis zur Luftsättigung vermindert die LA-Frequenz bis zu 25% des Normalwertes. Die stets nur sehr flachen Atembewegungen des Kiemenapparates (KD) werden dabei nur geringfügig reduziert. In O₂ übersättigtem Wasser verlangsamt sieh die LA-Frequenz um das 3–3,5fache. Eine starke Reduktion des O₂-Gehalts des Wassers ruft lediglich eine Steigerung der LA-Frequenz um etwa 20% hervor.

• 3. In weit stärkerem Maße ist die Frequenz beider Atmungsorgane bei normalem O₂-Gehalt des Wassers vom pO₂ der Luft abhängig. Bei N₂ Atmosphäre liegt die LA-Frequenz 5mal so hoch wie bei O₂-Überschichtung, die KA-Frequenz beträgt ca. 40/min gegenüber 27/min. Diese Abhängigkeit spiegelt die dominierende Rolle des Luftatmungsorgans beim Gasaustausch wider.

• 4. Zwischen der Anzahl der KD und der Dauer des LAI besteht lineare Proportionalität, nicht aber mit der Kiemenfrequenz. Sie weist einen hyperbelartigen Kurvenverlauf auf. Der KD-Frequenzverlauf während eines LAI zeigt einen treppenförmigen Anstieg mit in der Regel 3 ausgeprägten Zwischengipfeln. Nach dem Luftschluckakt fällt die Kiemenfrequenz um 15–17% der Durchschnittsfrequenz rasch ab. Die Amplitude der KA ist dem Frequenzverlauf gegenläufig gesteuert.