Опорные структуры у рыб. Биология в лицее. Почему нырнув на глубину окунь не двигается,не всплывает и не тонет
Морфологическую основу движения образует опорно-двигательный аппарат. Собственно движителем выступают мышцы. Именно в мышце происходит трансформация химической энергии АТФ в механическую энергию. Однако мышце для сокращения и производства движения нужна точка опоры. Такими точками опоры для многочисленных мышц рыбы выступают кости скелета. Скелет выполняет и формообразующую функцию (рис. 5.1).
Строение скелета рыб (рис. 5.2). По многообразию форм тела рыб можно судить и о сложности строения их скелета (рис. 5.2). Особенностью рыб является то, что многие из них имеют как традиционный для всех позвоночных животных внутренний, так и наружный скелет. Последний можно рассматривать как признак эволюционного застоя. У костистых рыб наружный скелет представляет только чешуя. Однако у осетровых рыб наружный скелет довольно хорошо развит. Собственно чешуя у них присутствует лишь на хвостовом стебле, а туловищная часть и голова несут на себе костные образования - жучки, бляшки, колючки и шипы, доставшиеся современным рыбам от их предков - панцирных рыб. У рыб требования к жесткости и прочности костей ниже, чем у наземных позвоночных. Следует отметить, что и относительная масса костей у рыб в 2 раза меньше. Размеры скелета костистых рыб меняются пропорционально массе тела. Эта зависимость может быть описана уравнением регрессии:
М ск =0,033М тела 1,03 ,
где М ск - масса скелета, г; М тела - масса тела, г.
Меньшая масса костей для водных животных очень важна, Имея большой удельный вес, костная ткань существенно влияет на плавучесть тела водных животных. Поэтому даже вторично водные животные (китообразные) в процессе своей адаптации к водной среде получили нейтральную плавучесть в значительной степени благодаря облегчению скелета.
Практически отсутствующая гравитация в водной среде объясняет существенные различия и в строении отдельных костей рыб. Так, у рыб нет трубчатых костей, которые отличаются большой прочностью. На растяжение они выдерживают силу 170мН/м 2 , а на сжатие еще больше - 280 мН/м 2 .
Рис. 5.1. Форма тела рыб:
1-скумбрия; 2-сарган: 3-леш; 4-луна-рыба; 5-камбала; 6-угорь; 7-морская игла; 8- сельдяной король; 9-кузовок; 10- рыба-ёж; 11- морской конек; 12-скат В воде подобных нагрузок не существует: рыбий скелет не выполняет функцию поддержания тела, как у наземных позвоночных. Их тело поддерживает сама вода: у рыб нейтральная плавучесть (или близкая к нейтральной).
Рис. 5.2. Скелет рыбы (окуня):
1 - кости черепа; 2-4, 7, 10, 11 - кости плавников; 5 - уростиль; 6 - хвостовые позвонки; 8 - туловищные позвонки; 9 - ребра; 12 - жаберные крышки; 13 - верхняя и нижняя челюсти
Рыбьи кости лишены и губчатого вещества, заполняемого у наземных животных красным костным мозгом. Последний у рыб отсутствует, а функцию кроветворения выполняют другие органы.
Рыбьи кости являются упругими и эластичными, однако не очень прочными структурами. Кость имеет хорошо развитую органическую матрицу и минеральную часть. Первая образована эластиновыми и коллагеновыми волокнами и придает костям определенную форму и эластические свойства. Минеральные компоненты обеспечивают нужную прочность и жесткость костных образований. Степень минерализации костей рыб (костистых) колеблется в широких пределах: от 20 % у молоди до 60 % у старых особей, причем наиболее активно минерализация скелета происходит у рыб на первом году жизни (табл. 5.1).
5.1. Зависимость обшей минерализации костей сеголетков карпа от интенсивности их роста, % золы в сухом веществе жаберной крышки
Примечание. Средние данные по трем водоемам Московской, Смоленской областей и Ставропольского края.
Кроме возраста на минерализацию костей влияет видовая принадлежность. У одновозрастных особей карпа, плотвы, окуня и сома из одного водоема различия в степени минерализации жаберной крышки достигают 15 %.
Степень минерализации воды (58-260 мг/л) и характер питания (включая 30-дневное голодание) не влияют на уровень золы в костях рыб. Однако темп роста существенно влияет на этот показатель. Сеголетки карпа, выращенные в одних и тех же условиях, но различающиеся по массе тела, имеют большие различия в степени минерализации костной ткани.
Элементный состав костной золы менее стабилен по сравнению с общей минерализацией и изменяется под влиянием условий содержания рыбы. Для сеголетков карпа разных породных линий (голый, зеркальный, линейный и чешуйчатый) можно привести следующие усредненные характеристики макро- и микроминерального состава костной ткани (табл. 5.2).
Сu | Мп | |||||||
Значительная доля минеральных образований кости представлена соединениями фосфора, входящими в состав гидрооксиапатита. Содержание фосфора в костях рыб в 2 раза ниже по сравнению с наземными животными, но довольно стабильно (около 10 %). Соотношение Са: Р в костях сеголетков карпа со-ставляет примерно 2,7: 1. Магний в составе кристаллов гидрооксиапатита обеспечивает прочность костной ткани наземных животных. У рыб требования к прочности костей иные, поэтому уровень магния в костях невысок (220 мг% вместо 1500 мг% у наземных животных). У рыб больше и соотношение Са: Mg (114: 1 у сеголетков карпа и 50:1 у наземных домашних животных).
Микроминералъный состав костей не отличается единообразием. На него влияют многие факторы (питание, возраст, видовая принадлежность). Однако главным фактором следует считать алиментарный. Соотношение же отдельных
микроэлементов в костной ткани при стабильных условиях выращивания рыбы более постоянно. Так, больше всего в костях цинка (60-100 мг% на золу), второе место занимает железо (15-20мт%), далее марганец (7- 16 мг%) и медь (1-5 мг%). Интересно, что концентрация железа в воде не влияет на накопление элемента в скелете.
Концентрация тяжелых металлов в костях напрямую определяйся их распространенностью во внешней среде. Интенсивность аккумуляции тяжелых металлов выше у молоди. Концентрация стронция (Sr90) в костях ушастого окуня и тиляпии может превышать его уровень в воде в 10 раз. У тиляпии уже через 2 дня после содержания ее в радиоактивной воде уровень радиации костей достигает уровня радиации воды. Через 2 мес концентрация стронция в скелете тиляпии в 6 раз превышала таковую в воде. Причем насколько легко тяжелые металлы проникают в костную ткань рыб, настолько же медленно ее покидают. Стронций остается в скелете рыб десятилетиями даже при условии содержания рыбы в свободной от этого элемента среде.
Скелет костистых рыб принято делить на осевой и периферический (см. рис. 5.2). Осевой скелет включает в себя позвоночный столб (туловищная и хвостовая части), ребра и кости головы. Количество позвонков у разных видов неодинаково и колеблется от 17 у луны-рыбы до 114 у речного угря. У хрящевой рыбы - морской лисицы - количество позвонков достигает 365. Первые четыре туловищных позвонка могут быть трансформированы в так называемый Веберов аппарат. Позвонки туловищной и хвостовой частей неодинаковы по строению. Туловищный позвонок имеет тело, верхний остистый отросток и два нижних остистых отростка. У основания верхнего остистого отростка и верхнего края тела позвонка находится невральная дуга. Внизу справа и слева от туловищных позвонков отходят ребра, которые соединены с позвонками подвижно.
Позвонки хвостового стебля отличаются тем, что их нижние остистые отростки, срастаясь, формируют гемальную дугу и непарный гемальный отросток. К тому же в хвостовой части отсутствуют реберные кости.
Между телами позвонков располагаются прослойки студенистой массы - остатки хорды, которые обеспечивают эластичность и упругость позвоночного столба. Таким образом, позвоночник не представляет собой единой кости. Он имеет вид цепочки, состоящей из жестких элементов - позвонков и эластичных дисков. Позвонки соединены между собой подвижно при помощи эластических связок. Такая конструкция позвоночного столба обеспечивает большую подвижность и упругость позвоночника в горизонтальной плоскости. Для рыб это очень важно, так как поступательное движение рыб достигается благодаря S-образным изгибам туловища и хвостового стебля.
Скелет головы имеет сложное строение и объединяет более 50 в основном парных костей (рис. 5.3). Он включает в себя кости черепа и висцеральную часть головы (кости верхней и нижней челюстей, 5 пар жаберных дуг и 4 кости жаберных крышек).
Периферический скелет представляют кости непарных плавников, кости поясов парных плавников, а также мускульные косточки. Основу непарных спинного и анального плавников составляют радиалии, к которым крепятся лучи плавников.
Рис. 5.3. Основные кости головы окуня:
1 - лобная; 2- теменная; 3- верхнезатылочная; 4- носовая; 5 - предчелюстная; 6 - верхнече-люстная; 7- зубная; 8- суставная; 9 - предкрышка; 10- крышка; 11 - межкрышка-12- подкрышка; 13- задневисочная; 14- предглазничная; 15- глазничные кости
Парные плавники (рис. 5.4) - грудные и брюшные - имеют собственный скелет, который представлен костями свободного плавника и костями соответствующего пояса (плечевого или тазового). Плечевой пояс костистых рыб состоит из лопатки, коракоида, трех костей клейтрума и задневисочной кости. Задневисочная кость является элементом черепа и поэтому придает плечевому поясу прочность и относительную неподвижность, которая усиливается неподвижным соединением клейтрумов правой и левой половин тела.
Тазовый пояс (пояс брюшных плавников) с осевым скелетом жестко не связан. Он состоит из двух (правой и левой) треугольных костей, к которым крепятся плавники. Костная основа грудных и брюшных плавников неодинакова. В состав грудных плавников входит три типа костных образований: базалии. множественные радиалии и плавниковые лучи.
Рис. 5.4. Кости парных плавников и их поясов:
а-хрящевая рыба- б-костистая рыба; I-грудной плавнике плечевым поясом; II - брюшной плавник с тазовым поясом;1 - лопаточный отдел; 2- коракоидный отдел; 3-базалии; 4-радиалии; 5 -лучи плавников; 6 - птеригоподии; 7-лопатка; 8- коракоид; 9-клерум; 10-задний клейтрум; 11 -надклейтрум; 12-задневисочная кость; 13- тазовая кость
В брюшных плавниках костистых рыб радиалии, как правило, отсутствуют. Следует подчеркнуть, что в целом опорная часть грудных плавников более совершенна. Они имеют и более развитую мышечную систему. Именно поэтому грудные плавники обеспечивают сложные поведенческие акты.
Опорно-двигательная система рыб — система органов и тканей рыб, что позволяет им совершать движения и корректировать свое положение в окружающей среде. Благодаря эволюционным видозминенням части опорно-двигательной системы приспособлены для выполнения также и других специализированных функций. Скелет костных рыб делится на осевой скелет, череп, скелет непарных плавников, скелет парных плавников и их поясов. Скелет состоит из хрящевых (хондрального) и покровных, или накладных костей. Первые образованные в результате замещения хряща костной тканью. Покровные кости образуются в кориуме и погружаются под кожу.
Строение черепа рыб
В отличие от наземных позвоночных, имеющих череп с большим количеством сросшихся костей, череп рыб содержит более 40 костных элементов, которые могут двигаться независимо. Это позволяет осуществлять вытягивание челюстей, крышкой челюстей в стороны, опускание жаберного аппарата и дна ротовой полости.
Череп преимущественно костный, образованный как накладными, так и хондрального костями. Хондрального окостенения образуют заднюю часть мозгового черепа, его стороны и частично дно. Накладные кости покрывают первичную черепную коробку, образуя покров и частично стороны.
Череп костных рыб, как и всех позвоночных, делится на мозговой (осевой) и висцеральный отделы. Мозговой состоит из нескольких отделов: затылочного, слухового, орбитального, обонятельного. Кровлю, частично стороны и дно черепа составляют нечетные кости — носовые, лобные, теменные. Дно черепа образовано парасфеноидом (parasphenoideum) и лемехом (vomer). Висцеральный череп состоит из челюстной, подъязычной и 5 жаберных дуг, а также жаберных крышек.
Для черепа костных рыб характерна гиостилия: присоединение челюстной дуги и вторичных челюстей с мозговым черепом через верхний элемент подъязычной дуги — подвесок или гиомандибуляре.
Подвижные элементы прикрепляются к более жестко сочлененного нейрокраниуму, окружающей мозг. Нейрокраниум костных рыб эволюционно образуется из хрящевого черепа хрящевых рыб, к которому прирастают кожные костные пластинки.
Челюсти в классах костистых и хрящевых рыб эволюционно образуются из третьей пары жаберных дуг (о чем свидетельствуют рудименты первых двух пар дуг у акул — так называемые губные хрящи).
В костных рыб челюсти несут основные группы зубов на предчелюстная (premaxilla) и верхнечелюстной костях (maxilla) (верхняя челюсть), на dentale и articulare (нижняя челюсть), а также, во многих видов, на лемех (vomer).
Несколько специализированных групп костей формируют дно ротовой полости и сочетают челюсти с другими элементами черепа. Наиболее рострально (спереди) расположена геоидна дуга, играет важную роль при изменении объема ротовой полости. Затем следуют жаберные дуги, несут жаберные дыхательные структуры, и наиболее каудально (сзади) расположены так называемые глоточные челюсти, также могут нести зубы.
Во время питания мышцы, опускают комплекс нижней челюсти, смещают этот комплекс так, что челюсти выдвигаются вперед. При этом в ротовой полости генерируются всасывающая сила за счет опускания дна рта. Жаберные крышки при этом закрывают жабры. Такая комбинация движений приводит к всасыванию воды и затягивание пищи в рот.
Осевой скелет, скелет парных и непарных плавников
Позвоночник рыб состоит из отдельных, не сросшихся в одном отделе, позвонков. Позвонки рыб амфицельни (т.е. их обе торцевые поверхности вогнутые), между позвонками находятся хрящевые прослойки. Хорда сильно редуцирована, расширенная между телами позвонков и в сильно суженном виде проходит через канал в теле позвонков. Нервная дуга сверху над телом позвонка защищает спинной мозг, проходит сквозь нее. От позвонков, находящихся в туловище, в стороны отходят боковые отростки, к которым прикрепляются ребра. В хвостовом отделе позвоночника боковых отростков на позвонках нет, зато кроме нервной дуги имеется сосудистая дуга, прикрепляется к позвонка снизу и защищает помещенную в ней большой кровеносный сосуд — брюшную аорту. От нервных и сосудистых дуг вертикально вверх и вниз отходят заостренные отростки.
Движущая сила при плавании рыб вырабатывается плавниками: парными (грудные и брюшные) и нечетными — спинной, анальный, хвостовой. При этом в лучеперые рыб плавники состоят из костных (в некоторых примитивных рядах — хрящевых) лучей, объединенных плавательной лопастью. Присоединены к основанию лучей мышцы могут разворачивать или сворачивать пловец, или менять его ориентацию или генерировать волнообразные движения пловца. Хвостовой плавник, у большинства рыб является основным генератором движения, поддерживается набором специальных сплющенных костей (уростиль и др.) И ассоциированных с ними мышц в дополнение к боковым мышц туловища. По соотношению размеров верхней и нижней лопасти хвостовой плавник может быть гомоцеркальним (когда обе лопасти имеют равную величину, это характерно для большинства лучеперые рыб) или гетероцеркальным (когда одна лопасть, конечно верхняя, больше другой; характерно для акул и скатов, с лучеперые — для осетрообразные, у таких представителей лучеперые, как меченосцы, хвостовой плавник гетероцеркальный с большей нижней лопастью).
Мускулатура
Соматическая мускулатура является поперечно-полосатой.
Справа и слева от позвоночника отходит мембрана из соединительной ткани, называется горизонтальной септы и разделяет мышцы тела рыбы на дорсальную (верхнюю) и вентральную (нижнюю) части, называемые миомеры.
Плавание рыб осуществляется благодаря скроченню мышц, соединенные сухожилиями с позвоночником. Миомеры в теле рыбы имеют структуру конусов, вложенных друг в друга, и разделенных перегородками соединительной ткани (миосепты). Сокращение миомеры через сухожилия передается на позвоночник, побуждая его к волнообразного движения — по всей длине тела, или только в хвостовом отделе.
В общем мускулатура рыб представлена двумя типами мышц. «Медленные» мышцы используются при спокойном плавании. Они медленно оксидуються и богатые миоглобин, что придает им красного цвета. Метаболизм в них происходит благодаря оксигенации питательных веществ. Благодаря постоянному насыщению кислородом, такие красные мышцы могут долго не уставать, и поэтому используются при долгом монотонном плавании. В отличие от красных, «быстрые» белые мышцы с не оксигенацийним, а гликолитическую метаболизмом способны к быстрому внезапного сокращения. Они используются при быстрых внезапных рывках, при этом могут генерировать большую за красные мышцы мощность, но быстро устают.
Часть соматической мускулатуры превратилась в другие группы мышц: глазные, надзяброви и пидзяброви, челюстные, мышцы грудных плавников.
Также во многих рыб мышцы могут выполнять и некоторые другие функции, кроме движения. У некоторых видов они выполняют функцию терморегуляторов, или «нагревательных батарей». В тунцов (семья Scombridae) благодаря активности мускулатуры температура мозга поддерживается на высоком уровне, чем в других частях тела, когда тунцы охотятся на кальмаров в глубоких холодных водах.
Электрический ток, генерируемый при сокращении мышц, используются рыбой-слоном как коммуникационные сигнал; в электрических скатов электрические импульсы, генерируемые видоизмененными мышцами, используются для поражения других животных. Модификация мышечных клеток для выполнения функции электрической батареи эволюционно происходила независимо и неоднократно в разных таксонах: глазных мышц у рыбы-звезды (семья Uranoscopidae), жевательной мускулатуры (электрические скаты) или осевой мускулатуры (электрические угри).
Висцеральная мускулатура, окружающей пищеварительный тракт, представлена гладкими мышцами.
Друзья! Мы продолжаем изучать животных, относящихся к типу Хордовых и подтипу Позвоночных или Черепных. Сегодня мы переходим к надклассу Рыбы. Это достаточно объемная тема и ее изучение будет разбито на несколько видеоуроков.
Сегодня мы поговорим об общей характеристике и систематике надкласса Рыб, в следующих двух выпусках подробно разберем строение рыб на примере речного окуня, а затем перейдем к рассмотрению особенностей размножения и изучим многообразие отрядов рыб.
Внешнее строение рыб
Рыбы — это водные животные. Для того, чтобы активно передвигаться в водной среде тело рыб имеет обтекаемую форму.
Тело рыб можно разделить на:
- голову
- туловище
- и хвост
Границей между головой и туловищем служит задний край жаберных крышек, границей между туловищем и хвостом — анальный плавник.
Сверху тело рыб покрыто кожей, которая состоит из:
- кориума или дермы
- и многослойного эпидермиса (как у всех позвоночных животных).
В эпидермисе есть многочисленные слизистые железы, сверху эпидермис у большинства рыб покрыт чешуей.
Обтекаемая форма тела, слизистые железы и чешуя помогают рыбам быстро и легко перемещаться в воде.
Передвигаются они с помощью изгибов туловища и с помощью парных грудных и брюшных плавников, которые в основном отвечают за вертикальное перемещение, а также непарного хвостового плавника, который выполняет функцию руля.
Парные плавники рыб — грудные и брюшные, непарные — спинной, анальный и хвостовой
Также к непарным плавникам у рыб относится спинной и анальный плавники, которые стабилизируют тело рыб в вертикальном положении.
Плавники:
- парные грудные
- парные брюшные
- непарный спинной (1 или несколько)
- непарный анальный
- непарный хвостовой
Опорно-двигательная система рыб
У рыб хорошо развит скелет, который разделяется на:
1. осевой скелет , к которому относятся:
- позвоночник,
- череп или скелет головы
- и ребра
2. скелет конечностей , к которому относятся:
- скелет парных плавников (свободной части и поясов)
- и скелет непарных плавников.
Скелет рыб — на рисунке представлен скелет костной рыбы
Скелет рыб состоит из черепа, позвоночника, ребер и скелета парных и непарных плавников
У представителей класса Хрящевых рыб скелет состоит только из хрящевой ткани. У представителей класса Костных рыб в скелете присутствуют как хрящевая, так и костная ткань.
Позвоночник выполняет опорную и защитную функции — спинной мозг защищен дугами позвонков. Позвоночник состоит из двух отделов — туловищного и хвостового. Позвонки туловищного отдела позвоночника имеют боковые отростки, к которым прикрепляются ребра.
Скелет головы представлен черепной коробкой, с которой соединены челюсти и жаберные дуги, а у костных рыб и жаберные крышки. У хрящевых рыб жаберных крышек нет.
Пищеварительная система состоит из рта, глотки, пищевода, желудка и кишечника, в который открываются протоки печени и желчного пузыря, а также поджелудочной железы. Кишечник заканчивается анальным отверстием, которое открывается перед анальным плавником.
Плавательный пузырь есть только у костных рыб
У рыб есть плавательный пузырь, который представляет собой вырост кишечной трубки. Плавательный пузырь заполнен газами, он может расширяться и сжиматься. При этом меняется удельная плотность тела и рыба может перемещаться в толще воды в вертикальном направлении. Плавательный пузырь есть только у костных рыб, у хрящевых его нет.
Дыхательная система рыб
Рыбы дышат с помощью жабр
Дыхание рыб осуществляется с помощью жабр. Вода поступает в рот, затем из глотки вода проходит через жабры во внешнюю среду, при этом кровеносные сосуды, расположенные в жаберных лепестках насыщаются кислородом.
Кровеносная система рыб замкнутого типа
Кровеносная система имеет один круг кровообращения у всех рыб, кроме двоякодышащих. Есть двухкамерное сердце, состоящее из предсердия и желудочка.
Нервная система состоит из:
- центрального отдела, которые представлен головным и спинным мозгом и
- периферического отдела, состоящего из черепно-мозговых и спинномозговых нервов.
Головной мозг у рыб, как и у всех позвоночных животных состоит из пяти отделов.
Нервная система рыб состоит из головного и спинного мозга и отходящих от них нервов
Хорошо развиты обонятельные доли переднего мозга, так как для рыб очень важную роль играют органы химического чувства — обоняния и вкуса. Зрительные центры располагаются в среднем мозге.
Также хорошо развит мозжечок, который отвечает за разнообразные движения. Есть органы боковой линии, позволяющие рыбам определять направление движения воды. Есть органы равновесия и слуха.
Выделительная система рыб состоит из почек, мочеточников и мочевого пузыря.
Выделительная система представлена парными лентовидными почками, мочеточниками и мочевым пузырем, который открывается мочеиспускательным отверстием, которое расположено рядом с анальным отверстием.
Половая система рыб
Большинство рыб раздельнополы, у самцов есть два семенника, у самок — два яичника. Самки выметывают яйцеклетки (икринки) в воду, самцы — сперматозоиды. Оплодотворение происходит во внешней среде.
Яйцеклетки рыб — икринки
У многих хрящевых рыб и у некоторых костных оплодотворение внутреннее, самки рождают мальков.
Систематика рыб
В настоящий момент известно около 30 тысяч видов рыб. Систематика рыб достаточно сложна, мы рассмотрим несколько упрощенную схему. В настоящее время в разных источниках можно встретить различные варианты систематики.
Классы хрящевые и костные рыбы
К надклассу рыб относятся два класса — это Хрящевые рыбы и Костные рыбы.
Скелет хрящевых рыб, как следует из названия состоит только из хрящевой ткани.
К хрящевым рыбам относятся акулообразные, скаты и химерообразные
К классу Хрящевых рыб относятся:
- отряд Акулообразные,
- отряд Скаты
- и отряд Химерообразные.
Для хрящевых рыб характерны следующие черты — у них нет плавательного пузыря, нет жаберных крышек.
Хрящевые рыбы — акулы и скаты
Отряд Костные рыбы наиболее многочисленный, к нему относится до 96% видов рыб.
К костным рыбам относятся подклассы Лучеперые и Лопастеперые
К классу Костных рыб относятся два подкласса —
- Лопастеперые
- и Лучеперые рыбы.
Подкасс Лопастеперые включает в себя два надотряда —
- Кистеперые
- и Двоякодышащие.
Большая часть представителей Кистеперых и Двоякодышащих рыб вымерли, они считаются предками пресмыкающихся.
К подклассу Лучеперых рыб относятся надотряды :
- Хрящевые ганоиды
- и Костистые рыбы.
К Хрящевым ганоидам относится
- отряд Осетровые или Костно-хрящевые рыбы.
Их скелет состоит как из хрящевой, так и из костной ткани.
Надотряд Костистые рыбы самый многочисленный, к нему принадлежит большая часть современных рыб — это такие отряды , как
- Сельдеобразные,
- Лососеобразные,
- Карпообразные,
- Окунеобразные,
- Трескообразные.
Характеристика различных отрядов рыб будет представлена в следующих выпусках.
Наталья ПоповаРыбы - это водные животные. Для того, чтобы активно передвигаться в водной среде тело рыб имеет обтекаемую форму.
Тело рыб можно разделить на:
- голову
- туловище
- и хвост
Границей между головой и туловищем служит задний край жаберных крышек, границей между туловищем и хвостом - анальный плавник.
Insert Flash
Сверху тело рыб покрыто кожей, которая состоит из:
- кориума или дермы
- и многослойного эпидермиса (как у всех позвоночных животных).
В эпидермисе есть многочисленные слизистые железы, сверху эпидермис у большинства рыб покрыт чешуей.
Обтекаемая форма тела, слизистые железы и чешуя помогают рыбам быстро и легко перемещаться в воде.
Передвигаются они с помощью изгибов туловища и с помощью парных грудных и брюшных плавников, которые в основном отвечают за вертикальное перемещение, а также непарного хвостового плавника, который выполняет функцию руля.
Также к непарным плавникам у рыб относится спинной и анальный плавники, которые стабилизируют тело рыб в вертикальном положении.
Плавники:
- парные грудные
- парные брюшные
- непарный спинной (1 или несколько)
- непарный анальный
- непарный хвостовой
Опорно-двигательная система рыб
Insert Flash
У рыб хорошо развит скелет, который разделяется на:
1. осевой скелет , к которому относятся:
- позвоночник,
- череп или скелет головы
- и ребра
2. скелет конечностей , к которому относятся:
- скелет парных плавников (свободной части и поясов)
- и скелет непарных плавников.
Скелет рыб - на рисунке представлен скелет костной рыбы
Скелет рыб состоит из черепа, позвоночника, ребер и скелета парных и непарных плавников
У представителей класса Хрящевых рыб скелет состоит только из хрящевой ткани. У представителей класса Костных рыб в скелете присутствуют как хрящевая, так и костная ткань.
Позвоночник выполняет опорную и защитную функции - спинной мозг защищен дугами позвонков. Позвоночник состоит из двух отделов - туловищного и хвостового. Позвонки туловищного отдела позвоночника имеют боковые отростки, к которым прикрепляются ребра.
Скелет головы представлен черепной коробкой, с которой соединены челюсти и жаберные дуги, а у костных рыб и жаберные крышки. У хрящевых рыб жаберных крышек нет.
Пищеварительная система состоит из рта, глотки, пищевода, желудка и кишечника, в который открываются протоки печени и желчного пузыря, а также поджелудочной железы. Кишечник заканчивается анальным отверстием, которое открывается перед анальным плавником.
Плавательный пузырь есть только у костных рыб
У рыб есть плавательный пузырь, который представляет собой вырост кишечной трубки. Плавательный пузырь заполнен газами, он может расширяться и сжиматься. При этом меняется удельная плотность тела и рыба может перемещаться в толще воды в вертикальном направлении. Плавательный пузырь есть только у костных рыб, у хрящевых его нет.
Дыхательная система рыб
Рыбы дышат с помощью жабр
Дыхание рыб осуществляется с помощью жабр. Вода поступает в рот, затем из глотки вода проходит через жабры во внешнюю среду, при этом кровеносные сосуды, расположенные в жаберных лепестках насыщаются кислородом.
Кровеносная система рыб замкнутого типа
Кровеносная система имеет один круг кровообращения у всех рыб, кроме двоякодышащих. Есть двухкамерное сердце, состоящее из предсердия и желудочка.
Insert Flash
Нервная система состоит из:
- центрального отдела, которые представлен головным и спинным мозгом и
- периферического отдела, состоящего из черепно-мозговых и спинномозговых нервов.
Головной мозг у рыб, как и у всех позвоночных животных состоит из пяти отделов.
Нервная система рыб состоит из головного и спинного мозга и отходящих от них нервов
Хорошо развиты обонятельные доли переднего мозга, так как для рыб очень важную роль играют органы химического чувства - обоняния и вкуса. Зрительные центры располагаются в среднем мозге.
Также хорошо развит мозжечок, который отвечает за разнообразные движения. Есть органы боковой линии, позволяющие рыбам определять направление движения воды. Есть органы равновесия и слуха.
Выделительная система рыб состоит из почек, мочеточников и мочевого пузыря.
Выделительная система представлена парными лентовидными почками, мочеточниками и мочевым пузырем, который открывается мочеиспускательным отверстием, которое расположено рядом с анальным отверстием.
Половая система рыб
Большинство рыб раздельнополы, у самцов есть два семенника, у самок - два яичника. Самки выметывают яйцеклетки (икринки) в воду, самцы - сперматозоиды. Оплодотворение происходит во внешней среде.
Яйцеклетки рыб - икринки
У многих хрящевых рыб и у некоторых костных оплодотворение внутреннее, самки рождают мальков.
Систематика рыб
В настоящий момент известно около 30 тысяч видов рыб. Систематика рыб достаточно сложна, мы рассмотрим несколько упрощенную схему. В настоящее время в разных источниках можно встретить различные варианты систематики.
Классы хрящевые и костные рыбы
К надклассу рыб относятся два класса - это Хрящевые рыбы и Костные рыбы.
Скелет хрящевых рыб, как следует из названия состоит только из хрящевой ткани.
К хрящевым рыбам относятся акулообразные, скаты и химерообразные
К классу Хрящевых рыб относятся:
- отряд Акулообразные,
- отряд Скаты
- и отряд Химерообразные.
Для хрящевых рыб характерны следующие черты - у них нет плавательного пузыря, нет жаберных крышек.
Хрящевые рыбы - акулы и скаты
Отряд Костные рыбы наиболее многочисленный, к нему относится до 96% видов рыб.
К костным рыбам относятся подклассы Лучеперые и Лопастеперые
ХРЯЩЕВЫЕ РЫБЫ
Класс Хрящевые рыбы. Сравнительно немногочисленная группа рыб (около 730 видов), скелет которых пожизненно остается хрящевым. Форма тела чаще веретенообразная. Класс называется так из-за наличия хрящевого скелета (рис. 1), костной ткани у них нет. Например, челюсти акулы, как и ее скелет, тоже состоят из хряща (рис. 2).
Рис. 1. Хрящевой скелет (Источник)
Рис. 2. Акула (Источник)
Хрящ может быть пропитан солями кальция. Подвижных жаберных крышек нет , вместо них жаберные щели , расположенные на брюшной части тела рыбы или по бокам тела (рис. 3).
Рис. 3. Пример жаберных щелей китовой акулы (Источник)
Отсутствует плавательный пузырь. Кожа бывает голой или покрытой чешуями, которые по строению и составу напоминают зубы, они так и называются – кожные зубы .
Класс включает в себя три отряда: Акулы, Скаты, Химерообразные (рис. 4).
Рис. 4. Отряды (Источник)
Форма тела : удлиненная торпедообразная форма тела.
Длина : от 20 см до 20 м (рис. 5).
Кожа : шероховатая, покрыта зубцами и чешуями.
Плавники : парные брюшные и грудные плавники расположены горизонтально, обеспечивают движение рыбы вверх или вниз. Движение вперед и повороты обеспечиваются изгибом хвоста или тела.
Органы чувств: глаза располагаются по бокам головы, зрение черно-белое. Обладают сильным обонянием, чувствуют малейшие колебания воды и так узнают про добычу на большом расстоянии.
Оплодотворение
Некоторые акулы могут нападать на людей. Большинство акул – морские рыбы, но некоторые заплывают и в пресные водоемы. Один вид живет постоянно в пресноводном озере Никарагуа (рис. 6). Некоторые виды акул едят люди, чаще всего японцы, особенно ценными считаются печень и плавники. Кожа применяется в промышленности.
Рис. 5. Акула тигровая (Источник)
Рис. 6. Никарагуанская пресноводная акула (Источник)
Форма тела: уплощенное в спинно-брюшном направлении.
Плавники : расширенные грудные плавники по бокам, хвостовой плавник имеет вид длинного тонкого хлыста.
Размеры : относительно крупные рыбы, некоторые достигают 6–7 м в ширину, масса может быть в районе 2,5 т (рис.7). Самые маленькие скаты в длину могут быть около 12 см.
Глаза и рот: у донных видов глаза расположены на верхней стороне головы, у пелагических – по бокам. Рот в поперечном положении и жаберные щели находятся на брюшной стороне тела.
Кожа : голая или с кожными зубами, имеются железистые клетки, выделяющие слизь.
Оплодотворение : внутреннее, размножаются живорождением или яйцеживорождением.
Представители вида ведут донный образ жизни, крупные скаты могут обитать в толще воды. Большинство скатов – морские, но есть и пресноводные виды. Некоторые небольшие пресноводные скаты содержатся в аквариумах.
Рис. 7. Скат (Источник)
Химерообразные – это немногочисленная и своеобразная группа глубоководных рыб.
Форма тела : имеется мощный передний отдел и постепенно сужается к хвосту.
Длинна : от 60 см до 2 м.
Плавники : хвостовой плавник тонкий и заканчивается тонким нитевидным придатком.
Кожа : голая и лишенная чешуй.
Оплодотворение : внутреннее, размножаются путем откладки яиц.
Всего известно около 30 видов химерообразных рыб. Наиболее изучена европейская химера, обитающая в Баренцевом море на глубинах более 1000 м (рис. 8). В Тихом и Атлантическом океане обитают носатые химеры (рис. 9).
Рис. 8. Европейская химера (Источник)
Рис. 9. Носатая химера (Источник)
КОСТНЫЕ РЫБЫ
Класс Костные рыбы включает подавляющее большинство представителей надкласса Рыбы (около 20 тыс. видов), населяющих пресные и соленые водоемы. Свое название класса говорит о присутствии костного скелета, тело покрыто костной чешуей или пластинами, кожных зубов нет, в отличие от хрящевых рыб, жаберная полость прикрыта жаберными крышками, которые подвижны, имеется плавательный пузырь, который у донных и малоподвижных форм может исчезать (рис. 1).
Рис. 1. Признаки костных рыб
Именно у костных рыб впервые в эволюции появляются настоящие легкие. Рыбы, имеющие и жабры и легкие называются двоякодышащими. Большая часть этой некогда огромной группы вымерла в триасовом периоде, однако существует и несколько современных групп двоякодышащих (рис. 2).
Рис. 2. Австралийский рогозуб
Всего существует около 20 тысяч видов костных рыб, хотя об этом не очень часто говорят, но костные рыбы – это самый многочисленный класс позвоночных. Особенности экологии, строения и физиологии отдельных видов позволяют разделить все это громадное многообразие на несколько десятков отрядов.
Мы с вами обсудим лишь 6 самых значимых из них: Осетрообразные, Сельдеобразные, Лососеобразные, Карпообразные, Окунеобразные, Целакантообразные.
Осетрообразные – это немногочисленная группа, сохранившая ряд древних признаков, которые подчеркивают их сходство с хрящевыми рыбами. Так, у этих рыб в течение всей жизни сохраняется хорда, а скелет костно-хрящевой. Тело удлиненное, голова начинается уплощенным рылом (рис. 3).
Рис. 3. Осетрообразные
Представители семейства осетровых встречаются в основном в умеренных широтах Северного полушария. Взрослые рыбы проводят всю жизнь в море, а в реки заходят только для нереста, однако существуют и полностью пресноводные формы.
Пищей большинства осетровых служат водные беспозвоночные, некоторые виды питаются мелкой или даже крупной рыбой.
Мясо и особенно икра осетровых чрезвычайно высоко ценится как деликатесы (рис. 4). Из-за этого осетровые всегда подвергались браконьерскому лову. Строительство гидроэлектростанций привело во многих реках почти к полному вымиранию осетровых.
Дело в том, что взрослые рыбы не могут подняться по реке вверх через плотину (рис. 5).
Рис. 4. Черная икра осетровых
Рис. 5. Гидроэлектростанция
Отряд включает в себя рыб с вытянутым телом, слегка сжатым с боков (рис. 6). Парные и не парные плавники мягкие, боковая линия обычно не заметна. Длина тела сельдеобразных обычно от 5 до 75 сантиметров.
Рис. 6. Сельдеобразные
Большинство сельдеобразных – это морские рыбы, однако есть и проходные виды, а некоторые представители освоили и пресные водоемы тоже. Наиболее известно из отряда семейство Сельдевые. Это морские рыбы мелких и средних размеров. Огромное промысловое значение имеет сельдь, сардина и килька (рис. 7).
Рис. 7. Промысловое значение сельдевых
Включает рыб, сходных с сельдевыми, длиной от 2,5 см до 1,5 м (рис. 8). Большинство представителей семейства лососевых – это проходные рыбы, однако есть и пресноводные формы.
Рис. 8. Лососеобразные
Часто при вхождении в реки у лососевых появляется яркий брачный наряд (рис. 9). В это время лососевые не питаются, и существуют лишь благодаря запасу питательных веществ, накопленных в море. После нереста рыбы часто гибнут.
Рис. 9. Брачный наряд лососевых
Все лососевые – это промысловые рыбы, высоко ценимые за вкусное мясо и икру. Многих лососеобразных разводят в специальных рыбоводческих хозяйствах. Необходимо помнить, что разнообразие отряда лососеобразные отнюдь не исчерпывается семейством Лососевые (рис. 10).
Рис. 10. Промысел лососевых
Представители этого отряда весьма сходны с сельдеобразными, но отличаются от них своеобразным строением позвоночника. Число видов этого отряда составляет около 15 процентов от общего разнообразия костных рыб (рис. 11).
Рис. 11. Карпообразные
Среди карпообразных встречаются как растительноядные, так всеядные и даже хищные рыбы. К хищным рыбам принадлежат, например, пиранья и электрический угорь (рис. 12).
Рис. 12. Пиранья и электрический угорь
Промысловое значение карпообразных огромно, ряд видов искусственно разводят в прудовых хозяйствах (рис. 13).
Рис. 13. Рыбные фермы
Известнейшей декоративной прудовой рыбой является карп кои (рис. 14). Некоторые тропические карпообразные с красивой и яркой окраской стали объектами для содержания в аквариумах.
Рис. 14. Японский карп кои
Окунеобразные – самая многочисленная по видовому составу группа рыб. Он включает в себя более 9 тысяч видов (рис. 15).
Рис. 15. Окунеобразные
Распространены окунеобразные в водоемах всех материков, во всех морях и океанах. Длина тела – от 1 см до 5 метров. Масса – от долей грамма до тонны и более. Например, луна-рыба может иметь длину до 3 метров и массу почти до полутора тонн (рис. 16).
Рис. 16. Рыба-луна
Характерной особенностью всего отряда является наличие 2-х спинных плавников с острыми колючками. Наиболее известно семейство каменных окуней, собственно окуневых, ставридовых, зубатковых, бычков и парусников.
Очевидно, что многие представители отряда употребляются в пищу. Мелкие окуневые часто являются любимцами аквариумистов.
Целакантообразные – это очень небольшой, но очень важный отряд костных рыб. В современной фауне они представлены всего двумя видами. Эти последние представители кистеперых рыб вполне могут быть названы живыми ископаемыми (рис. 17). Дело в том, что некогда от подобных рыб произошли первые амфибии.
Рис. 17. Целакантообразные
Современные двоякодышащие
По происхождению двоякодышащие – это очень древняя группа рыб, появившаяся еще в девонском периоде. До наших дней сохранилось всего 2 семейства с 6 видами.
Двоякодышащие рыбы имеют как ряд примитивных черт, так и ряд черт, объединяющих их с амфибиями, самая главная такая черта – это, конечно, наличие легких. Наиболее известен из современных двоякодышащих род Протоптер (рис. 18).
Рис. 18. Протоптер
Протоптеры обитают во временных пересыхающих водоемах Африки. Замечательна способность этих рыб, впадая в анабиоз и теряя много воды, переживать пересыхание водоема.
Электрический угорь
Замечательным представителем отряда карпообразные является электрический угорь, кстати говоря, электрический угорь никакого отношения к настоящим угрям не имеет, он им не родственник.
Электрические угри обитают в водоемах с пониженным содержанием кислорода. У электрических угрей появилась способность использовать кислород воздуха, для этого рыба поднимается к поверхности воды и захватывает воздух ртом.
Электрический угорь способен создавать разряд напряжением до 350 Вольт, таким образом, эти рыбы защищаются или охотятся при помощи электричества (рис. 19).
Рис. 19. Электрический угорь
Удивительная история целаканта
Ископаемые останки целакантовых рыб известны начиная с девонского периода. После мелового периода никаких следов этой группы не обнаруживалось и она считалась полностью вымершей.
Рис. 20. Целакант
И вдруг пойманная в 1938 году рыба оказывается настоящим живым целакантом (рис. 20). Обнаружение подобного живого ископаемого, конечно же, стало сенсацией. Рыба была названа латимерией. Представьте себе: была найдена живая рыба, все родственники которой вымерли еще в эпоху динозавров.
К подтипу Позвоночные относятся несколько классов наиболее высокоорганизованных животных. Среди них два класса рыб - Хрящевые рыбы и Костные рыбы - представители которых различаются особенностями телосложения, размножения и развития.
К классу Хрящевые рыбы относятся древнейшие большие по размерам позвоночные животные, распространенные в морях и океанах. Они почти не живут в пресных водоемах.
Рассмотрим образ жизни, строение и системы внутренних органов хрящевых рыб на примере колючей акулы (катрана) .
Образ жизни. Колючая акула - небольшая (длиной до 1 м) , быстрая и подвижная животное, распространенное в умеренно теплых прибрежных водах Черного моря. Ведет стайный образ жизни, опускается на глубину около 150-200 метров. Питается преимущественно рыбой, что попадается на дне моря, головоногими моллюсками и даже большими червями. Опасности для человека не представляет.
Строение тела. Тело акулы, как и остальных позвоночных животных, состоит из двух частей: осевой (голова, туловище, хвост) и периферической (конечности) (рис. 84).
На голове акулы расположены поперечный щелевидный рот и небольшие глаза (по бокам головы). По глазами содержатся специальные отверстия, напоминающие ноздри, - бризкальця. Жабры открываются 5-7 жаберными щелями. Туловище катрана имеет веретенообразную форму. Вдоль боков акулы посередине тянется боковая линия. Тело заканчивается хвостом с асимметричным хвостовым плавником, верхняя лопасть которого очень длинная.
Катран имеет парные конечности - грудные и брюшные плавники. Грудные плавники - это передние конечности, а брюшные - задние. Спинные плавники - нечетные, перед каждым пловцом содержится по одному острому шипу, благодаря которым акула получила свое название.
Покровы тела. Кожа акулы покрыта очень острой и прочной чешуей - кожаными зубьями (рис. 85). Свое название они получили не случайно, потому что зубы акулы - это не что иное как видоизмененные чешуи.
Опорно - двигательная система. Скелет акулы построен только из хряща. Основные отделы скелета: позвоночник, череп с жаберным аппаратом и скелет конечностей.
Мускулатура колючей акулы сегментирована. Продольные мышцы туловища образованные из отдельных сегментов. (Вспомни, еще животное имеет такую же сегментацию мускулатуры.) Мышцы размещены также и на голове.
Пищеварительная система (рис. 86) начинается щелевидных ртом (вспомни строение ротового отверстия ланцетника) , рот переходит в ротовую полость. Нижняя и верхняя челюсти имеют острые зубы. Через глотку и короткий пищевод пища попадает в желудок. От желудка отходит кишечник, разделенный на отдельные отделы. Кишечник заканчивается клоакой - расширенной частью его заднего отдела.
Острые, как лезвие бритвы, зубы акулы быстро изнашиваются. В течение жизни акула меняет более 1000 зубов. Интересно, что новые зубы вырастают быстро - всего за 8 дней.
Выделительная система (рис. 86). Очищение крови от различных вредных веществ происходит в почках. (Вспомни, как происходит процесс выведения вредных веществ у насекомых.) Почки акулы лежат ниже позвоночника почти вдоль всего тела, поэтому они получили название туловищных. От почек отходят выделительные канальцы, открывающиеся в клоаку.
Дыхательная система (рис. 86). Колючая акула дышит жабрами, которые размещены на жаберных дугах. От них отходят пронизаны капиллярами жаберные лепестки. В капиллярах происходит газообмен. Акула не имеет органов, обеспечивающих омовения жаберного аппарата водой, поэтому она все время находится в движении, заглатывая ртом воду. Через рот вода поступает в глотку, затем омывает жабры и через жаберные щели выходит наружу. Кровеносная система (рис. 86). Сердце акулы двухкамерное, состоит из предсердия и желудочка. (Вспомни, в которой еще животные двухкамерное сердце.) Сердце пульсирует, проталкивая кровь, содержащая углекислый газ. Проходя сквозь жабры, она насыщается кислородом. После этого часть обогащенной кислородом крови поступает в головной мозг, а остальные - к внутренним органам и мышц. Здесь артериальная кровь отдает клеткам тела кислород, поглощает углекислый газ и вновь поступает в вены. Венозная кровь от различных органов течет по венам к сердцу, которое вновь проталкивает ее в жабры. Такой замкнутый цикл движения крови составляет круг кровообращения.
Нервная система. Головной мозг акулы хорошо развит и состоит из пяти отделов (рис. 87). Лучше развиты мозжечок, который координирует движения, и передний мозг контролирует умственную деятельность. Вдоль всего тела в специальном канале позвоночника проходит спинной мозг.
Органы чувств. Важную роль в ориентации акулы играет особый орган - боковая линия, благодаря ей рыба чувствует малейшую вибрацию воды. Органами обоняния являются носовые ямки, внешние отверстия которых выходят в глотку. Благодаря органам обоняния акула способна чувствовать запах веществ, которые выделяет испуганная жертва. Если в бассейн вылить воду из аквариума, в котором плавала испуганная рыба, то акулы в бассейне немедленно засуетятся в поисках добычи.
Глаза акулы имеют мышцы, плоскую роговицу и крупные шаровидные хрусталики, которые способны двигаться и помогают следить за добычей.
Орган слуха представлен внутренним ухом, расположенным в черепе.
Хрящевые рыбы - большие по размеру морские животные, хрящевой скелет которых состоит из трех частей: скелета головы, осевого скелета и скелета конечностей. Они имеют парные конечности, жаберные щели и особое чешую - кожаные зубы.
Термины и понятия: класс Хрящевые рыбы, класс Костные рыбы, брызгала - эта, боковая линия, конечности, грудные и брюшные плавники, жаберный аппарат, клоака, туловищные норки, выделительные канальцы, жаберные жаберные лепестки, круг кровообращения, мозжечок, передний мозг, спинной мозг, внутреннее ухо.
Проверь себя. 1 . В чем заключаются особенности строения хрящевых рыб? 2 . Какие плавники имеет акула? 3 . Почему чешую акул называют кожаными зубами? 4 . Из каких отделов состоит скелет акулы? 5 . Чем различаются кровеносные