Хрящевые рыбы чем дышат
Как дышат рыбы
Даже дети знают, что если вынуть рыбку из воды, она вскоре погибнет. Большинство представителей ихтиофауны могут полноценно дышать лишь в воде, но и из этого правила есть исключения. Как осуществляется процесс дыхания у рыб, какие органы в нем участвуют, как природа позаботилась о представителях ихтиофауны, живущих в весьма неблагоприятных со всех точек зрения условиях?
Гарантируем, что даже бывалые рыболовы и аквариумисты узнают много нового о своих покрытых чешуей (а иногда – и не покрытых) старых добрых знакомых. Вы наверняка удивитесь, узнав, что существуют рыбы, месяцами обходящиеся без воды и даже почти лазающие по деревьям! Ихтиофауна полна тайн и загадок, разгадать которые вы сможете по мере прочтения этой публикации.
Дыхание как процесс
Растениям кислород необходим для осуществления фотосинтеза, животным – для участия во всех обменных процессах. Мы вдыхаем воздух, насыщенный кислородом, через нос или рот, он поступает в легкие, затем в кровь, с током которой разносится по всему организму к каждой клетке, и возвращается обратно, уже с большей долей углекислого газа.
Аналогичным образом дышат и рыбы, только кислород они черпают преимущественно из воды, а не из воздуха. Вода в морях и океанах насыщена кислородом замечательно, а вот в пресноводных водоемах с его концентрацией возникают проблемы. Вода может стать бедной живительным газом по причине:
Какой бы ни была причина снижения концентрации кислорода, рыбам остается два варианта: либо приспосабливаться, либо вымирать. Именно поэтому природа наделила большинство современных рыб способностью впадать в оцепенение, замедлять метаболизм и снижать потребность в кислороде на некоторое, порой весьма приличное время.
Зачем рыбам жабры
Наверняка вы знаете, что основным органом дыхания рыб являются жабры. Из этого правила не существует исключений: рыб без жабр не бывает (ну почти, но об этом позже). А вот устройство их очень разное: иногда эти парные органы очень отдаленно напоминают всем известные жабры карася или карпа.
Наиболее сложно устроены жабры у костистых рыб, то есть, у большинства известных нам обитателей водоемов. Они имеют сложное устройство и непревзойденную эффективность: способность усваивать из воды до 30% растворенного кислорода – это рекорд, недоступный легким млекопитающих (в приложении к воздуху, разумеется).
Строение жабр костистых рыб
Жабры костистых рыб устроены достаточно сложно. Обычно они состоят из:
У всех костистых рыб рот соединен с жаберным аппаратом. На вдохе рыба открывает рот, «закачивая» воду в максимально раздутые жабры (крышки в это время плотно закрыты). Лепесточки через капилляры выводят продукты оксигенации во внешнюю среду и обогащают кровь кислородом. На выдохе рот закрывается, крышки раскрываются, жабры несколько сжимаются, продукты распада уходят в окружающую среду.
Дыхание хрящевых рыб
Хрящевые рыбы, те же акулы и скаты, имеют принципиально иной жаберный аппарат. У большинства акул он представляет собой ряд пластинок, куда вода поступает через щелевидные отверстия. Жаберные крышки отсутствуют в принципе, посему активно дышать, прогоняя воду через жаберный аппарат, акулы не могут.
Пассивное дыхание обеспечивается лишь во время движения, когда открытые жабры щедро омываются водой (благо, в морях-океанах она богата кислородом). Поэтому хищница вынуждена двигаться постоянно, даже во время сна (о механизмах которого ихтиологи спорят до сих пор), иначе попросту задохнется. Процессу дыхания способствуют и специальные брызгальца, расположенные позади глаз и подающие свежую воду на жабры.
Интересно, что пассивно дышат и прилипалы – сравнительно небольшие рыбки, наиболее часто паразитирующие на телах акул. Имеется такая способность у тунцов и скумбрий, хоть и с жаберными крышками у них все в порядке.
Немного о круглоротых
Круглоротых и рыбами назвать нельзя – биологи относят их в отдельный класс. Среди них наиболее известны миноги и миксины. Это самые примитивные позвоночные очень древнего происхождения, преимущественно паразитирующие на других представителях ихтиофауны. Их ротовой аппарат лишен челюстей, но усеян острыми зубами, что позволяет прогрызать кожу потенциальных «хозяев».
Дыхательный аппарат круглоротых представлен особыми мешками. Например, у той же миноги аж семь пар дыхательных мешков, каждый из которых снабжен двумя отверстиями (внутреннее ведет в дыхательную трубку, наружное – в окружающую среду). Это дает возможность миноге дышать при любых условиях: она не испытывает кислородного голодания, даже зарывшись в песок или присосавшись к «хозяину».
Вспомогательные органы дыхания
Как правило, природа «встраивает» в рыб и вспомогательные органы дыхания. И чем менее благоприятны условия обитания, тем больше таких вспомогательных органов, тем большая нагрузка ложится на них.
Выяснено, что большинство рыб вентилирует жабры плавниками. Конечно, они играют вспомогательную функцию, но важность ее сложно переоценить. Движения плавников способствуют быстрейшему току воды и омовению жабр, что особенно важно в бедной кислородом воде небольших стоячих водоемов.
Дело в том, что жабры работают только в воде: усваивать кислород из воздуха они неспособны. На суше они обсыхают и склеиваются, что ведет к быстрой гибели особи. Чем более герметично жаберные крышки способны закупорить деликатное содержимое, тем дольше рыба проживет без воды. Именно поэтому сельдь, толстолобик, форель погибают практически сразу, а карп, сазан или карась могут часами и даже днями лежать в мокрой траве без ощутимого вреда для здоровья.
Чтобы как-то позволить рыбам пережить не лучшие времена, природа наделила их резервными возможностями, подчас поражающими воображение.
Давайте немного отклонимся от рыбьей темы и вспомним о порах на нашей коже. В Средние, не очень просвещенные, века, порой людей покрывали краской, дабы придать им сходство со статуями (самодурство власть имущих, что поделать). Если краску оставить на коже на несколько часов, а потом смыть, особого вреда здоровью это не нанесет. А вот если насыщенное токсинами покрытие продержать несколько суток, человек, скорее всего, умрет: он отравится и задохнется одновременно. Это теперь-то мы знаем, что кожа должна дышать!
Аналогичная картина наблюдается и у рыб – им в большей или меньшей степени присуще кожное дыхание. Конечно, много кислорода через кожу не получишь, но нужно учитывать и тот факт, что организм оцепеневшей на воздухе рыбы потребляет его в разы меньше. Однако нужно учитывать, что в большинстве случаев у представителей ихтиофауны может дышать только мокрая кожа.
Осетрина в столице всегда была в чести, но технологии заморозки появились лишь недавно. Ранее крупных осетров везли в стольный град в брезентовых люльках, а более мелкую стерлядь – в корзинах, наполненных влажным мхом. Иногда в рты осетровых вкладывали тампоны, пропитанные крепким алкоголем, вследствие чего рыба обалдевала и неплохо переносила путешествие длительностью в несколько дней.
Плавательный пузырь
Пожалуй, нет у рыб более многофункционального органа, чем плавательный пузырь. Это и орган равновесия, и резонатор, позволяющий усилить акустические и другие сигналы, и этакий «спасательный круг», позволяющий рыбе держаться на выбранном горизонте воды, не прилагая к этому ни малейших усилий.
Практически все представители ихтиофауны, обитающие в наших водоемах, умеют нагнетать и стравливать воздух из этого органа, но некоторые рыбы научились им даже дышать! Заглатывают атмосферный воздух с транспортировкой его не только в жабры, но и в плавательный пузырь многие обитатели водоемов (слышали, как «чавкают» в зарослях сазаны и караси?), но полноценную дыхательную функцию этот орган выполняет лишь у двоякодышащих, о которых мы поговорим чуть позже.
Ученые полагают, что первичной функцией плавательного пузыря у доисторических видов была именно дыхательная, и только потом, с появлением костистых рыб, она преобразовалась в гидростатическую.
Кишечник
Да-да, вы не ослышались: существуют рыбы, способные заглатывать воздух и пропускать его через пищеварительный тракт с целью обогащения организма кислородом. Наиболее ярким примером такого явления являются сомики рода Corydoras.
В связи с этим нельзя не упомянуть и известного нам вьюна: у него кишечник играет важнейшую дыхательную роль. При благоприятных условиях вьюн дышит жабрами, но при дефиците кислорода он задействует и вспомогательный орган. Он заглатывает атмосферный воздух, пропускает его через желудок и кишечник, испещренный густой сетью капилляров, а затем выпускает наружу через анальное отверстие.
Неэстетично? Зато практично: эта небольшая рыбка может дышать атмосферным воздухом даже сквозь слой ила, дожидаясь дождей или паводка в относительно комфортных и безопасных условиях.
Лабиринт
Особый орган дыхания под названием «лабиринт» позволяет некоторым представителям ихтиофауны практически полноценно дышать атмосферным воздухом. Этот орган парный, расположен над жабрами. При вдохе атмосферный воздух попадает в камеры лабиринта, испещренные сосудами, и обогащает кровь кислородом.
Обитатели наших водоемов не могут похвастаться наличием этого органа (за исключением, разве что, змееголова), но многие аквариумные рыбки умеют дышать именно при помощи лабиринта. Секрет кроется в том, что рыбки эти в естественных условиях живут в тропиках, где даже в нормальных условиях вода бедна кислородом, да и засухи нередки.
Те же гурами периодически поднимаются к поверхности воды, чтобы заглотить воздуха. Кстати, если лишить их такой возможности, они попросту задохнутся, то есть жабры в данном случае делят дыхательную функцию с лабиринтом, но не заменяют его.
Двоякодышащие рыбы
Существуют рыбы, которые практически с одинаковым успехом могут усваивать кислород как из воды, так и воздуха. Вот их с полным правом можно назвать истинными чемпионами по выживанию, которых не напугаешь самыми суровыми условиями.
Двоякодышащие – одни из древнейших представителей ихтиофауны. Долгое время их считали вымершими, и только каких-то 150 лет тому назад ихтиологи сделали потрясающее открытие: в засушливых районах Африки и Австралии двоякодышащие живут и неплохо себя чувствуют!
Дело в том, что помимо жабр, двоякодышащие имеют и орган, по функциям аналогичный нашим легким. Доказано, что развился он из плавательного пузыря и в ходе эволюции обзавелся ячеистой структурой и сетью капилляров. Некоторые ученые полагают, что именно двоякодышащие рыбы предвосхитили выход животных из водной стихии на сушу.
Африканский протоптерус при высыхании водоема зарывается в ил, который, засыхая, образует вокруг его тела плотный кокон. Там протоптерус впадает в спячку, дыша атмосферным воздухом через отверстие в иле, причем проспать таким образом может несколько лет. Как только вода растворит кокон, протоптерус проснется и начнет вести приличествующий рыбе образ жизни. А вот рогозуб (австралийский эндемик) переживает засуху в локальных бочагах, дыша исключительно атмосферным воздухом – кислорода в таких лужах крайне мало.
Интересные факты
Вы еще не устали удивляться? Тогда еще несколько интересных фактов на закуску:
В этой публикации приведены самые примечательные особенности дыхания различных представителей ихтиофауны, но по факту их значительно больше. Мир рыб слишком удивителен и многогранен, чтобы изучать его исключительно с гастрономической точки зрения!
Класс Хрящевые Рыбы. Строение, размножение, разнообразие и значение Хрящевых Рыб. Надотряды: Акулы, Скаты и Химеры
Представители Класса Хрящевых Рыб: Шестижаберная акула, Тихоокеанская бляшкошипая акула, Скат – калифорнийский гитарник, Мраморный электрический скат и Зебровая акула
Класс Хрящевые Рыбы
Включает около 650 видов. Класс Хрящевые рыбы (Chondrichthyes) объединяет три отряда: Акулы, Скаты и Химеры. Водные животные. Размеры колеблются от 15 см до 20 м. Хищники. Некоторые виды питаются планктонными организмами.
Внешнее и внутреннее строение Хрящевых Рыб
Внешнее и внутреннее строение Хрящевых Рыб, внешнее и внутреннее строение акулы
Ротовое отверстие ограничено челюстями и расположено на нижней стороне тела. Сохраняется во взрослом состоянии хрящевой скелет. Он состоит из позвоночника, черепа, скелета парных плавников и их поясов и скелета непарных плавников. Позвоночник состоит из двух отделов: туловищного и хвостового. Позвоночник образован хрящевыми позвонками, внутри которых сохраняется редуцированная хорда. Верхние дуги позвонков образуют канал, в котором расположен спинной мозг. Мозговой череп полностью сформирован. Он состоит из мозговой коробки, рострума и парных капсул органов чувств. Мозговую коробку сверху покрывает хрящевая крышка. Висцеральный скелет состоит из челюстной дуги, подъязычной дуги и жаберных дуг. Жаберные дуги тоже разделены на четыре отдельных хрящика. Это обстоятельство (расчлененность жаберных дуг) было условием их подвижности и возможности развития из них челюстей у позвоночных. Скелет пояса передних конечностей образован хрящевой дугой, которая лежит в мышцах. Пояс задних конечностей образован непарным хрящом, который расположен перед клоакой поперек тела. К поясам причленены парные конечности: грудные и брюшные плавники. Плавники (кроме хвостового) не соединены с осевым скелетом, что свидетельствует о малом участии плавников в движениях животных.
Не имеют жаберных крышек, плавательного пузыря (что обуславливает постоянное движение).
Мускулатура примитивна. Имеет вид широких продольных лент, разделенных на отдельные сегменты (миомеры разделены миосептами). Развиты мышцы нижней челюсти и плавников.
Покровы Хрящевых Рыб
В эпидермисе расположены многочисленные одноклеточные железы. Чешуи (плакоидные) покрывают тело. Они представляют собой пластинку, образованную дентином и покрытую сверху эмалью, с направленным назад зубчиком. Пластинка погружена в кожу. На челюстях чешуи превращаются в зубы.
Пищеварительная система Хрящевых Рыб
На челюстях расположены большие зубы. У хищных видов зубы расположены в несколько рядов и очень острые. Ротовая полость открывается в глотку. В виде слизистой складки на дне глотки находится язык. Задняя часть глотки пронизана жаберными щелями. Короткий пищевод переходит в желудок, который дугообразно загнут. Кишечник разделен на тонкий, толстый и прямую кишку. В тонкую кишку впадает желчный проток большой двухлопастной печени. В печени может откладываться жирообразное вещество, которое уменьшает удельный вес животных, увеличивает плавучесть. Поджелудочная железа лежит в брыжжейке тонкой кишки. В толстом кишечнике расположен спиральный клапан (внутренний вырост со спиральными завитками), который увеличивает всасывательную поверхность. В прямой кишке есть особая железа, которая играет определенную роль в солеобменных процессах организма. Прямая кишка открывается в клоаку.
Органы выделения Хрящевых Рыб
Органы выделения представлены парными почками и выделительными канальцами. В почках образуется моча и выводится через мочеточники в клоаку, а из клоаки — наружу.
Кровеносная система Хрящевых Рыб
Кровеносная система замкнутая. Один круг кровообращения.
Сердце двухкамерное, состоит из желудочка и предсердия. От желудочка отходит артериальный конус, а от конуса ведет начало брюшная аорта. Венозная кровь проходит через сердце и по брюшной аорте попадает в жаберные сосуды, где насыщается кислородом. По сонным артериям насыщенная кислородом кровь попадает в голову, а по спинной аорте — в разные органы тела. Кровь превращается в венозную и по венам течет в сердце. Есть воротная система печени. Селезенка расположена рядом с желудком. Это орган, который содержит большое количество эритроцитов.
Кровь имеет красную окраску, так как в ней есть кровяные тельца — эритроциты.
Органы дыхания Хрящевых Рыб
Жабры. Они связаны с пищеварительной системой. Жаберные щели (5–7) открываются с одного бока в глотку, с другого — наружу. Жаберные отверстия отделяются жаберными перегородками. В их толще содержатся хрящевые жаберные дуги. На внутренней стороне жабр расположены жаберные тычинки. Жаберные тычинки вместе образуют цедильный аппарат, который процеживает воду и препятствует проникновению пищи в дыхательную систему. Сами жабры состоят из жаберных лепестков, в них происходит газообмен. Жаберные лепестки сидят на передней и задней стенках перегородок жаберных щелей.
Нервная система Хрящевых Рыб
Хорошо развит головной мозг. Он состоит из пяти отделов: продолговатый мозг, мозжечок, средний, промежуточный и передний мозг. Передний мозг большой, не имеет полушарий и коры. Выполняет функцию обонятельного центра, принимает участие в координации движений. Средний мозг образует зрительные доли. Хорошо развит мозжечок, координирует движения. От головного мозга отходят 10 пар черепных нервов. Спинной мозг имеет вид тонкой трубки. Расположен в спинномозговом канале, образованном дугами позвонков.
Органы чувств Хрящевых Рыб
Хорошо развиты органы чувств. На голове расположены глаза (органы зрения). Глаза имеют плоскую роговицу, шарообразный хрусталик. Могут видеть на близком расстоянии, распознавать цвет и форму предметов. Есть парные ноздри, которые ведут к обонятельным капсулам (органы обоняния). Орган слуха представлен внутренним ухом (имеет три полукружных канальца в отличие от круглоротых).
Орган боковой линии состоит из канала, который лежит в коже и соединяется с внешней средой. Он расположен у акул и химер по бокам тела и разветвляется на голове. На дне канальца расположены чувствительные рецепторы, воспринимающие колебания воды.
Размножение Хрящевых Рыб
Половая система состоит из половых желез и половых протоков. Половые органы парные. Семенники лентовидные. От них отходят семявыносящие канальцы, которые впадают в верхнюю часть почки. Собственных половых протоков, которые открываются в клоаку, у самцов нет. Их функцию выполняют мочеточники. У самцов часть брюшных плавников преобразована в копулятивные органы.
Яичники парные. У самок парные яйцеводы сливаются и образуют общую воронку. В расширении яйцеводов сформированы скорлупные железы, которые образуют оболочку яиц. Яйцевод открывается в клоаку собственным отверстием. Яйцеклетки имеют большое количество желтка. Из яичника выходят зрелые яйцеклетки в полость тела и захватываются воронкой. Оплодотворение внутреннее. Оно происходит в яйцеводе. Нижняя часть яйцеводов расширена и образует своеобразную матку. Развитие прямое.
Яйца откладываются наружу (большие, в роговой оболочке, небольшое количество). Яйца часто имеют разные выросты, которыми цепляются за подводные предметы. Мальки хрящевых рыб некоторое время питаются за счет питательных веществ яйца.
Некоторые виды яйцеживородящие, тогда яйца развиваются в матке. При этом необходимые питательные вещества находятся в яйце. Яйцо окружено оболочкой, а при выходе малька она разрывается.
При настоящем живорождении зародыш получает питание из материнского организма. У него образуется плацента — особая оболочка, через которую поддерживается связь с кровеносной системой матери.
Разнообразие Хрящевых Рыб
Хрящевые Рыбы. Пластиножаберные: Отряд Акулы (белая, гигантская и тигровая) и Отряд Скаты (хвостокол, электрический, пила-рыба). Цельноголовые – Отряд Химерообразные (европейская химера)
Представители: акулы, скаты, химеры.
Надотряд Акулы (Selachomorpha)
Насчитывают около 250 видов. Большинство представителей — это хищные животные, которые активно плавают в толще воды в поисках добычи. Отдельные виды живут у дна. Акулы — прожорливые хищники, не очень разборчивые в пище. Они питаются рыбой, кальмарами, иглокожими, млекопитающими, крабами, черепахами и т. п. Могут нападать на человека. Опасными для человека могут быть 50 видов. Некоторые виды акул питаются планктоном, некоторые — донными беспозвоночными.
Имеют обтекаемую удлиненную форму тела. Главным органом движения является неравнолопастный хвостовой плавник. Как активные хищники имеют хорошо развитые органы чувств (обоняние, зрение, слух, равновесия, боковая линия).
Плодовитость небольшая. Могут откладывать от 1 до 500 яиц или рождать от 2 до 100 малышей. Характерны яйцерождение, яйцеживорождение и живорождение. Срок вынашивания малышей составляет два года.
Наибольшие среди акул — гигантская и китовая акулы — до 15 м длиной, вес — 14–20 т. Они питаются планктоном. На человека могут нападать белая акула (до 8 м длиной), тигровая (до 9 м), акула-молот (до 12 м) и др.
В Черном море встречается один вид — катран или колючая акула (до 2 м длиной). Живут стаями. Впереди ее спинных плавников торчат колючие шипы. Характерно живорождение. На человека не нападает. Питается рыбой, моллюсками, ракообразными.
Надотряд Скаты (Batomorpha)
Известно около 350 современных видов. Морские животные. Иногда встречаются в пресных водоемах (речные хвостоколы и др.). Большинство представителей ведут придонный образ жизни. Некоторые виды плавают в толще воды. Могут зарываться в почву. Питаются беспозвоночными, рыбой, иногда — планктоном.
Некоторые виды скатов имеют особые органы для охоты или защиты — электрические. Это электрические скаты. Их мышцы превратились в органы, вырабатывающие электрический ток напряжением от 8 до 300 вольт. Скат вырабатывает серии коротких разрядов, которые быстро повторяются. Размеры — от 15 см до 2 м. Самый маленький по размерам скат (3,5 см) — индийский электрический скат.
Самый большой скат — манта или морской дьявол, достигает 6,6 м в размахе грудных плавников и до 2 т веса. Плавают в толще воды. По типу питания — фильтраторы. Загоняет планктонные организмы в широко раскрытый рот с помощью двух роговидных выростов по сторонам головы. Живородящая рыба. Рождает одного детеныша до 1 м длиной и весом до 10 кг. В первые дни жизни оберегает детеныша.
В нашей стране встречаются два вида: морская лисица или шиповатый скат и морской кот или скат-хвостокол.
Морская лисица встречается в прибрежной зоне Черного моря. Этот скат весь покрыт чешуей в виде шипов. Самки (90–125 см) немного больше самцов (79–85 см). Питается беспозвоночными животными, рыбой.
Отряд Химеры (Chimaeriformes)
Известно около 30 видов. Преимущественно глубоководные животные (до 2,5 тыс. м). Малоподвижны. Питаются иглокожими, моллюсками, ракообразными, рыбами.
Размеры от 60 см до 2 м. Хвост на конце длинный и утонченный. Первый спинной плавник имеет большой шип. Кожа голая. На челюстях — две пары зубных пластинок на верхней и одна пара — на нижней. Эти зубы приспособлены для дробления ракушек моллюсков, панцирей ракообразных.
Из крайних лучей брюшных плавников у самцов образованы копулятивные органы. Представители отряда откладывают яйца, покрытые роговой оболочкой.
Представитель: европейская химера.
Значение Хрящевых Рыб
Представители Класса Хрящевых Рыб: белая акула, полярная акула, катран, синяя акула, сельдевая акула, тигровая акула, скат-быченос, пила-рыба, манта, хвостокол, скат и электрический скат
Являются важной составляющей биоценозов. Регуляторы численности рыб, беспозвоночных и др. Сами являются объектами охоты других животных (рыб, млекопитающих).
Некоторые хрящевые рыбы имеют промышленное значение. Кожа является сырьем для промышленности. В пищу употребляют мясо, печень, плавники. Изготовляют рыбную муку, которой кормят животных или удобряют почву. Мясо скатов и акул используют как корм для животных, как приманку в рыболовле. Из печени акул получают вещества, которые используют в медицине для лечения опухолей человека.
Отдельные виды хрящевых рыб опасны для человека (акулы, электрические скаты, скаты-хвостоколы). Могут наносить ущерб рыболовству.