Рыбы — это огромная группа позвоночных животных, обитающих в воде. Их главной особенностью является жаберное дыхание. Для перемещения в жидкой среде эти животные используют самые разнообразные приспособления. Плавательный пузырь — важнейший гидростатический орган, регулирующий глубину погружения, а также участвующий в дыхании и генерации звуков.
Плавательный пузырь — важнейший гидростатический орган, регулирующий глубину погружения рыб
Описание
В процессе эмбрионального развития рыб плавательный пузырь возникает как спинной вырост кишечной трубки и располагается под позвоночником. В процессе дальнейшего развития канал, соединяющий плавательный пузырь с пищеводом, может исчезнуть. В зависимости от наличия или отсутствия такого канала рыбы делятся на открыто- и закрытопузырных. У открытопузырных рыб (физостом
) плавательный пузырь в течение всей жизни связан с кишечником воздушным протоком, через который газы поступают внутрь и выводятся наружу. Такие рыбы могут заглатывать воздух и таким образом контролировать объём плавательного пузыря. К открытопузырным относятся карпы, сельди, осетровые и другие. У взрослых закрытопузырных рыб (
физоклистов
) воздушный проток зарастает, а газы выделяются и поглощаются через красное тело — густое сплетение кровеносных капилляров на внутренней стенке плавательного пузыря.
Плавательный пузырь
Плавательный пузырь – основное «устройство», благодаря которому рыбы плавают. Но! Присутствует он только у костистых рыб. Поэтому сначала рассматриваем, как эксплуатируют этот орган Костистые рыбы, а потом интересуемся, каким образом передвигаются в водном пространстве Хрящевые.
Итак, плавательный пузырь – две разновеликие, полые «сосиски», разделенные перемычкой. Являются выростом пищевода. В процессе эволюции трансформировались в легкие, характерные для более развитых – амниотов, классов наземных животных.
Как работает плавательный пузырь?
Благодаря наличию плавательного пузыря рыба удерживается на нужной ей глубине. Механизм работы органа весьма прост. Вспомните закон Архимеда. Плавательный пузырь наполнен воздухом. Опускаясь ниже уровня, на котором масса рыбы совпадает с объемом вытесняемой ею воды, тело животного подвергается сжатию. Естественно, в этот момент сжатию подвергается и плавательный пузырь, из которого вытесняется воздух. Благодаря этому уменьшается объем вытесняемой рыбой воды. Баланс между весом рыбы и объемом вытесненной жидкости нарушается, что позволяет животному опуститься еще ниже.
Теги
плавательный пузырь глубине. Пузырь дляфункция пузыря плавательный пузырь начинаетплавательного пузыря взрослыхпервых пузырь наполняетсярыб пузырь являетсяфункция пузыря плавательного пузыря.наполнение пузыря рыбам плавательный пузырьтипа плавательного пузыряпомощью плавательного пузыря. Плавательный пузырьиграет плавательный пузырь Плавательный пузырьрасстройства плавательного пузыря Рыбы берется газ иберется газ инаполняется газами издавление воды наДавление воды на
газфункциявоздухдавлениевыростчемплавучестьюрасположенныйтомбольшегоповерхностьтакиечастипищеводомдыханиястатьиглубинувыполняетжабрымогутводнойявляетсяорганомосновномнекоторыхпроисходитоднимэволюциипозвоночныхканалопределеннойганоидынапримерстроениекислородвоздушныйвентральнойвесрыбказвуканекотороедыхательнаяпервоевнутреннимдругихизменениеобъемкейкоторуюаквариума
Плавательный пузырь и легкие у разных групп
Плавательный пузырь имеется почти у всех костных рыб, функционирует обычно как гидростатический орган. Начавшись как очень незначительное клеточное расширение из кишечника, пузырь у рыб ведет всю группу по эволюционному каналу.
У каких рыб нет пузыря
У взрослых акул он отсутствует, но намек на рудиментарный пузырь наблюдается во время эмбрионального развития. Но почти все телеосты им обладают. В результате приспособления к различным способам жизни встречаются его крайние модификации.
Надкласс рыбы
- Покровы, опорно-двигательная система
- Пищеварительная система
- Дыхательная система
- Кровеносная система
- Выделительная система
- Нервная система
- Половая система
Форма тела обтекаемая, рыбообразная, за счет чего снижается трение о воду. Поверхность тела покрыта налегающими друг на друга (подобно черепице) чешуйками.
У большинства видов чешуя ктеноидная (от греч. ktéis — гребень и éidos — вид) — снабжена зубцами или шипами, или циклоидная (от греч. kykloeides — кругообразный, круглый) — с гладким закругленным задним краем.
В коже находится множество желез, которые секретируют слизь, покрывающущю все тело рыбы, благодаря чему снижается трение о воду. Из-за слизи пойманную рыбу тяжело удержать в руках, она выскальзывает.
Плавники — органы движения рыб. Плавники бывают как парные (грудные, брюшные), так и непарные (спинной, хвостовой, анальный).
Череп — вместилище головного мозга, окружает его со всех сторон. Характерно наличие рострума (от лат. rostrum — клюв) — передней вытянутой части черепа рыб.
Позвоночник состоит из двух отделов: туловищного и хвостового. В центре каждого позвонка имеется отверстие. Прилегая друг к другу, отверстия позвонков вместе соединяются в единый спинномозговой канал, в котором лежит спинной мозг.
Скелет грудных плавников соединен с позвоночником костями плечевого пояса, в отличие от скелета брюшных плавников, который не сочленяется с позвоночником. Имеются жаберные крышки, снаружи прикрывающие жаберные щели (у хрящевых рыб жаберные крышки отсутствовали, 5 жаберных щелей открывались каждая в отдельности наружу.)
Полость тела вторичная (целом).
Мышечная система сегментируется, что выражается в возникновении отдельных (дифференцированных) мышечных пучков. Наиболее ярким примером дифференцировки являются мышцы ротового аппарата и парных плавников.
Состоит из ротовой полости, глотки, продолжающейся в пищевод, желудка, толстого и тонкого кишечника. У многих рыб в ротовой полости имеются язык и острые зубы, расположенные на челюстях. Зубы предназначены не для механического измельчения пищи, а в основном для схватывания и удержания добычи. Слюнные железы отсутствуют, имеются вкусовые рецепторы.
В просвет тонкой кишки рыб открываются протоки пищеварительных желез, печени и поджелудочной железы, а также желчного пузыря. Спиральный клапан в кишечнике (характерный для хрящевых рыб) отсутствует, общая площадь всасывания увеличивается за счет слепо оканчивающихся выростов кишечника — пилорических придатков.
Глотка тесно связано не только с пищеварительной, но и с дыхательной системой: здесь располагается жаберный аппарат рыб. С помощью жабр они приспособились забирать из воды растворенный в ней кислород и насыщать им кровь, откуда кислород поступает ко внутренним органам и тканям.
Процесс дыхания осуществляется благодаря тому, что вода через ротовое отверстие попадает в глотку. Вследствие движений жаберной крышки вода из ротоглоточной полости втягивается в боковую жаберную полость, омывая жабры. В результате газообмена в кровь рыбы поступает кислород, а углекислый газ покидает ее и растворяется в воде.
Жабры состоят из жаберной дуги, на которой расположены жаберные тычинки и лепестки. Жаберные тычинки направлены в сторону ротоглоточной полости и препятствуют проникновению частиц пищи в жабры (цедильная функция). Жаберные лепестки направлены наружу и оплетены густой сетью кровеносных сосудов — капилляров, в которых и происходит газообмен.
Как и хрящевые, костные рыбы имеют один круг кровообращения. Сердце двухкамерное, состоит из одного предсердия и одного желудочка. Запомните, что в сердце у рыб кровь венозная. Она накачивается сердцем в жабры, где происходит ее насыщение кислородом, после чего кровь становится артериальной.
Артериальная кровь направляется к внутренним органам и тканям, движется кровь внутри сосудов: кровеносная система замкнутого типа.
Состоит из парных лентовидных туловищных почек (мезонефрос, или первичная почка.) Располагаются они по бокам туловища. От почек начинаются мочеточники, сливающиеся между собой и образующие расширение — мочевой пузырь.
Моча, содержащая побочные продукты обмена веществ, выводится из организма рыбы через анальное отверстие у самок, через мочеполовое отверстие — у самцов .
У всех хордовых нервная система трубчатого типа. Головной мозг состоит из продолговатого, среднего мозга, мозжечка, промежуточного и переднего мозга.
Развитие одних и тех же отделов у разных классов хордовых неодинаково, что мы с вами отчетливо увидим по мере изучения данного раздела. Я рекомендую вам обратить на данную тему особое внимание.
Относительно других классов хордовых головной мозг у рыб слабо развит: кора переднего мозга отсутствует, вместо нее поверхность мозга покрыта эпителием. Наибольшего развития достигает средний мозг — главный координирующий центр.
Также хорошо выражен (развит) мозжечок, который отвечает за координацию движений и ориентацию тела в пространстве. Это связано со сложными перемещениями рыбы, которая «парит как птица» только не в воздушной, а в водной среде. От головного мозга берут начало 10 пар черепно-мозговых нервов.
Органы чувств рыбы представлены особым образованием — боковой линией, тянущейся в виде канала вдоль всего тела с обоих боков. Чувствительные клетки (невромасты) органа боковой линии реагируют на изменения направления и скорости тока воды вблизи рыбы. С помощью нее рыба чувствует направление и скорость течения воды.
У рыб впервые возникает специализированный орган слуха — внутреннее ухо. С помощью него они способны различать звуки, ориентируясь в водной среде. Состоит внутреннее ухо из трех полукружных канальцев, верхнего и нижнего мешочков. Иногда внутреннее ухо соединяется с плавательным пузырем (сомовые, карповые), за счет чего слух у таких рыб более развит.
Органы зрения приспособлены к водной среде: хрусталик имеет шарообразную форму. Роговица плоская, аккомодация (настройка глаза на наилучшее видение объекта) происходит только благодаря перемещению хрусталика.
Рыбы хорошо видят лишь на близком расстоянии. Имеются органы вкуса на коже и нижней челюсти, а также органы обоняния, открывающиеся в ротовую полость.
Рыбы раздельнополы. Половые железы самцов — семенники, самок — единственный яичник. Оплодотворение наружное, происходит в воде: самка выметывает икру (яйцеклетки), а самец выделяет в воду сперматозоиды, которые сливаются с яйцеклетками. С течением времени из икры развиваются молодые особи.
Развитие у большинства рыб (костистые рыбы) непрямое, с метаморфозом. Запомните, что процесс выметывания икры и ее последующего оплодотворения называется нерест, он носит сезонный характер. У пресноводных рыб нерест происходит весной, в это время строго запрещена ловля рыбы.
Функции органов чувств
Наряду с гидростатической функцией, этот орган выступает и в некотором роде слуховым аппаратом. С его помощью рыбы могут воспринимать шумовые и вибрационные волны. Но такой способностью располагают далеко не все виды – в категорию с данной способностью включают карпов и сомов. Но звуковое восприятие обеспечивает не сам плавательный пузырь, а целая группа органов, в которую он входит. Специальные мышцы, к примеру, могут провоцировать колебания стен пузыря, что и вызывает ощущения вибраций. Примечательно, что у некоторых видов, которые имеют такой пузырь, полностью отсутствует гидростатика, но зато сохранена возможность восприятия звуков. Это относится в основном к придонным рыбам, которые большую часть жизни проводят на одном уровне под водой.
Интересные факты
Впервые рыбу каплю выловили почти 100 лет назад, в 1926 году. Она случайно попала в сети тасманийских рыбаков. Тогда необычная находка получила описание, виду дали название, и на этом изучение приостановилось. Только в конце ХХ века психролют вновь привлёк внимание исследователей: благодаря развитию техники изучение глубоководных рыб стало несколько проще.
Необычный вид рыбы капли не раз привлекал внимание кинорежиссеров. Она появляется в фильмах «Секретные материалы» (серия «Rm9sbG93ZXJz», сезон 11, эпизод 7), где её подают Малдеру в неразделанном виде в роботизированном суши-баре. В фильме «Люди в черном 3» шеф-повар представил это существо как земное, но ему никто не поверил: на обычных представителей нашей фауны студенистое существо с грустным, похожим на человеческое, лицом походит мало.
Пользователи Интернета не раз признавали австралийского бычка самым уродливым животным на планете. Она выиграла даже у лобковых вшей, и с 2013 года красуется на эмблеме Общества охраны гадких животных.
Рыба-капля, австралийский бычок или психролют (от научного названия Psychrolutes marcidus) получила широкую известность как герой интернет мемов. Это самая грустная рыба в мире, комичный, но милый облик которой дополняет свисающий «нос». Выражением морды и общей аморфностью тела этот морской обитатель напоминает другого героя мема – Ждуна. Но, в отличие от него, рыба капля реальный обитатель нашей планеты, который находится к тому же под угрозой полного исчезновения.
Газовое наполнение пузыря
Газовые железы стабилизируют давление пузыря. В частности, они способствуют его повышению, а при необходимости понижения задействуется красное тело, сформированное густой капиллярной сетью. Так как выравнивание давления у открытопузырных рыб происходит медленнее, чем у закрытопузырных видов, они могут быстро подниматься из водных глубин. При ловле особей второго типа рыбаки иногда наблюдают, как плавательный пузырь высовывается изо рта. Это происходит из-за того, что емкость раздувается в условиях быстрого подъема на поверхность из глубины. К таким рыбам, в частности, можно отнести судака, окуня и колюшку. Некоторые хищники, которые обитают на самом дне, имеют сильно редуцированный пузырь.
Эволюция
Плавательный пузырь имеет много общего с лёгкими: он тоже развивается из выроста пищеварительного тракта и имеет примерно такие же иннервацию и мышечное окружение. Однако вопрос о гомологии плавательного пузыря и лёгких не совсем ясен. Основные отличия этих органов следующие: (1) плавательный пузырь обычно расположен со спинной стороны от пищеварительного тракта, а лёгкие — с брюшной; (2) плавательный пузырь непарный, а лёгкие обычно парные; (3) кровь, идущая от лёгких, поступает в сердце отдельно от остального кровотока, а кровь, идущая от плавательного пузыря, — вместе с кровью от других органов.
Судя по распространённости плавательного пузыря и лёгких в разных группах животных, лёгкие (как парные производные брюшной стенки пищеварительного тракта) были ещё у общего предка костных рыб. Возможно, они возникли как орган добавочного дыхания в условиях периодической нехватки кислорода в воде. Среди современных рыб дыхательную функцию лёгких или плавательного пузыря сохранили в основном живущие именно в таких условиях. На первичность дыхательной функции этих органов указывает и то, что для эффективного выполнения функции поплавка они должны быть уже довольно большими (около 7 % объёма тела). Впрочем, дыхательная и гидростатическая функция не исключают друг друга. Плавательный пузырь костистых рыб — более позднее приобретение, чем лёгкие. Он мог произойти от них или возникнуть независимо.
Гидростатическая функция
Основная функция плавательного пузыря у рыбы — гидростатическая. Он помогает рыбе оставаться на определённой глубине, где вес вытесняемой рыбой воды равен весу самой рыбы. Когда же рыба активно опускается ниже этого уровня, тело её, испытывая большее наружное давление со стороны воды, сжимается, сдавливая плавательный пузырь. При этом вес вытесняемого объёма воды уменьшается и становится меньше веса рыбы и рыба падает вниз. Чем ниже она опускается, тем сильнее становится давление воды, тем больше сдавливается тело рыбы и тем стремительнее продолжается её падение. Наоборот, при всплытии ближе к поверхности газ в плавательном пузыре расширяется и уменьшает удельный вес рыбы, что ещё больше выталкивает рыбу к поверхности.
Таким образом, основное назначение плавательного пузыря — обеспечивать нулевую плавучесть
в зоне обычного обитания рыбы, где ей не надо тратить энергию на поддержание тела на этой глубине. Например, акулы, у которых плавательный пузырь отсутствует, вынуждены поддерживать глубину своего погружения постоянным активным движением.
Вниз или вверх
Когда рыба пускается на глубину, давление воды на ее тело сразу возрастает, плавательный пузырь начинает сжиматься и выталкивает из себя воздух. Происходит это «автоматически», то есть рыбы самостоятельно не управляют процессом. Количество воздуха внутри тела уменьшается и рыбешке почти не приходится прилагать усилий, чтобы погружаться на глубину.
Когда рыба поднимается вверх, все происходит с точностью наоборот. Давление воды на тело спадает и пузырь постепенно наполняется газом, если рыбка остановится, пузырь будет способен без усилий удерживать ее на нужной глубине.
Нервные окончания, которые пронизывают плавательный орган, передают импульсы центральной нервной системе, и рыба чувствует: на какой находится глубине и какое давление испытывает, в связи с чем может скорректировать свое передвижение.
Источник: