Як дихають риби

Навіть діти знають, що якщо вийняти рибку із води, вона незабаром загине. Більшість представників іхтіофауни можуть повноцінно дихати лише у воді, але й із цього правила є винятки. Як здійснюється процес дихання у риб, які органи в ньому беруть участь, як природа подбала про представників іхтіофауни, які живуть у дуже несприятливих з усіх поглядів умовах?

Гарантуємо, що навіть досвідчені рибалки та акваріумісти дізнаються багато нового про свої покриті лускою (а іноді – і не покриті) старих добрих знайомих. Ви напевно здивуєтеся, дізнавшись, що існують риби, які місяцями обходяться без води і навіть майже лазять по деревах! Іхтіофауна сповнена таємниць та загадок, розгадати які ви зможете у міру прочитання цієї публікації.

Дихання як процес

Практично все живе землі «зав'язано» на кисень: цей живлючий газ бере участь у метаболізмі абсолютної більшості організмів. Так, існують анаеробні бактерії, гриби та водорості, але вони становлять лише малесеньке виняток із фундаментального правила.

Рослинам кисень необхідний здійснення фотосинтезу, тваринам – до участі у всіх обмінних процесах. Ми вдихаємо повітря, насичене киснем, через ніс чи рот, він надходить у легені, потім у кров, із струмом якої розноситься по всьому організму до кожної клітини, і повертається назад, вже з більшою часткою вуглекислого газу.

Аналогічно дихають і риби, тільки кисень вони черпають переважно з води, а не з повітря. Вода в морях та океанах насичена киснем чудово, а ось у прісноводних водоймах із його концентрацією виникають проблеми. Вода може стати бідною життєдайним газом через:

• значного підвищення температури;
• зниження рівня до критичних значень;
• перекриття потужним шаром льоду із зменшенням вільного простору;
• гниття рослин під льодом;
• підвищення концентрації живих організмів;
• діяльність людини.

Якою б не була причина зниження концентрації кисню, риб залишається два варіанти: або пристосовуватися, або вимирати. Саме тому природа наділила більшість сучасних риб здатністю впадати в заціпеніння, уповільнювати метаболізм і знижувати потребу в кисні на деякий, часом дуже пристойний час.

Навіщо рибам зябра

Напевно, ви знаєте, що основним органом дихання риб є зябра. З цього правила немає винятків: риб без зябер не буває (ну майже, але про це пізніше). А ось їхній пристрій дуже різний: іноді ці парні органи дуже віддалено нагадують усім відомі зябра карася або коропа.

• костистих - гребінчасті;
• хрящових – пластинчасті;
• круглоротих – мішковидні.

Найбільш складно влаштовані зябра у костистих риб, тобто, у більшості відомих нам мешканців водойм. Вони мають складний пристрій і неперевершену ефективність: здатність засвоювати з води до 30% розчиненого кисню – це рекорд, недоступний легким ссавцям (додатку до повітря, зрозуміло).

Будова зябер кісткових риб

Зябра кісткових риб влаштовані досить складно. Зазвичай вони складаються з:

• Зябрових дуг. Це дугоподібні утворення, поцятковані мережею капілярів. У класичному варіанті дуг десять, по п'ять з кожного боку (чотири нормально розвинені, одна рудиментарна).
• Пелюсток. Вони розташовані на кожній зябровій дузі із зовнішнього боку в два ряди.На кожному основному пелюстці знаходиться безліч мініатюрних вторинних пелюсток. Вони максимально відповідають як за газо-, так і за водно-сольовий обмін.
• Тичинок. Ці мініатюрні органи покривають дуги з внутрішньої сторони і виконують функцію фільтра, захищаючи ніжний зябровий апарат від попадання всіляких частинок.
• Розгалужена мережа судин. Вона починається аортою і закінчується масою найтонших капілярів, діаметр яких настільки малий, що можна порівняти за розміром з еритроцитом. У процесі дихання вони доставляють в зябра «використану» кров, насичену вуглекислим газом і продуктами розпаду, і відводять її, розносячи по всьому організму риби вже насиченою киснем.
• Зябрових кришок. Ці тверді кісткові утворення виконують не тільки захисну функцію: вони відіграють роль таких клапанів, що забезпечують певну силу струму води при диханні. До речі, їх пристрій дуже примітний: виявляється, по цих кістках можна досить точно визначити вік риби. Вони вкриті виступами та борозенками, на кшталт річних кілець дерева!

У всіх костистих риб рот з'єднаний з зябровим апаратом. На вдиху риба відкриває рота, «закачуючи» воду в максимально роздуті зябра (кришки в цей час щільно закриті). Пелюстки через капіляри виводять продукти оксигенації у зовнішнє середовище та збагачують кров киснем. На видиху рот закривається, кришки розкриваються, зябра дещо стискаються, продукти розпаду йдуть у довкілля.

Дихання хрящових риб

Хрящові риби, ті ж акули і скати, мають принципово інший зябровий апарат. У більшості акул він є рядом пластинок, куди вода надходить через щілинні отвори.Зяброві кришки відсутні в принципі, тому активно дихати, проганяючи воду через зябровий апарат, акули не можуть.

Пасивне дихання забезпечується лише під час руху, коли відкриті зябра щедро омиваються водою (благо, у морях-океанах вона багата на кисень). Тому хижачка змушена рухатися постійно, навіть під час сну (про механізми якого їхтіологи сперечаються досі), інакше просто задихнеться. Процесу дихання сприяють і спеціальні бризгальця, розташовані за очима і подають свіжу воду на зябра.

Цікаво, що пасивно дихають і прилипали – порівняно невеликі рибки, які найчастіше паразитують на тілах акул. Є така здатність у тунців і скумбрій, хоч і з зябровими кришками у них все гаразд.

Трохи про круглоротих

Круглоротих та рибами назвати не можна – біологи відносять їх до окремого класу. Серед них найбільш відомі міноги та міксини. Це найпримітивніші хребетні дуже древнього походження, які переважно паразитують на інших представниках іхтіофауни. Їхній ротовий апарат позбавлений щелеп, але усіяний гострими зубами, що дозволяє прогризати шкіру потенційних «господарів».

Дихальний апарат круглоротих представлений спеціальними мішками. Наприклад, у тієї ж міноги аж сім пар дихальних мішків, кожен з яких має два отвори (внутрішнє веде в дихальну трубку, зовнішнє - в навколишнє середовище). Це дає можливість міноге дихати за будь-яких умов: вона не відчуває кисневого голодування, навіть закопавшись у пісок або присмоктавшись до «господаря».

Допоміжні органи дихання

Як правило, природа «вбудовує» в риб та допоміжні органи дихання.І чим менш сприятливі умови проживання, тим більше таких допоміжних органів, тим більше навантаження лягає на них.

З'ясовано, що більшість риб вентилює зябра плавниками. Звичайно, вони відіграють допоміжну функцію, але важливість її важко переоцінити. Рухи плавників сприяють найшвидшому струму води та омиванню зябер, що особливо важливо у бідній киснем воді невеликих стоячих водойм.

Справа в тому, що зябра працюють тільки у воді: засвоювати кисень з повітря вони не здатні. На суші вони обсихають та склеюються, що веде до швидкої загибелі особини. Чим більш герметично зяброві кришки здатні закупорити делікатний вміст, тим довше риба проживе без води. Саме тому оселедець, товстолобик, форель гинуть практично відразу, а короп, сазан або карась можуть годинами і навіть днями лежати у мокрій траві без шкоди для здоров'я.

Щоб якось дозволити рибам пережити не найкращі часи, природа наділила їх резервними можливостями, що часом вражають.

Шкіра

Давайте трохи відхилимося від риб'ячої теми і згадаємо пори на нашій шкірі. У Середні, не дуже освічені, століття, часом людей покривали фарбою, щоб надати їм подібність до статуй (самодурство можновладців, що зробити). Якщо фарбу залишити на шкірі на кілька годин, а потім змити, особливої ​​шкоди здоров'ю це не завдасть. А от якщо насичене токсинами покриття протримати кілька діб, людина, швидше за все, помре: вона отруїться і задихнеться одночасно. Це тепер ми знаємо, що шкіра має дихати!

Аналогічна картина спостерігається і у риб – їм більшою чи меншою мірою притаманне шкірне дихання.Звичайно, багато кисню через шкіру не отримаєш, але треба враховувати і той факт, що організм заціпенілої на повітрі риби споживає його в рази менше. Однак потрібно враховувати, що в більшості випадків представники іхтіофауни можуть дихати тільки мокра шкіра.

Осетрина у столиці завжди була на честі, але технології заморозки з'явилися лише недавно. Раніше великих осетрів везли до столового граду в брезентових люльках, а дрібнішу стерлядь – у кошиках, наповнених вологим мохом. Іноді в роти осетрових вкладали тампони, просочені міцним алкоголем, внаслідок чого риба чаклувала і непогано переносила подорож тривалістю кілька днів.

Плавальний міхур

Мабуть, немає у риб більш функціонального органу, ніж плавальний міхур. Це і орган рівноваги, і резонатор, що дозволяє посилити акустичні та інші сигнали, і таке собі «рятувальне коло», що дозволяє рибі триматися на обраному горизонті води, не докладаючи до цього жодних зусиль.

Практично всі представники іхтіофауни, які мешкають у наших водоймах, вміють нагнітати і стравлювати повітря з цього органу, але деякі риби навчилися навіть дихати! Заковтують атмосферне повітря з транспортуванням його не тільки в зябра, а й у плавальний міхур багато мешканців водойм (чули, як «човкають» у чагарниках сазани і карасі?), але повноцінну дихальну функцію цей орган виконує лише у дводикодих, про які ми поговоримо трохи пізніше.

Вчені вважають, що первинною функцією плавального міхура у доісторичних видів була саме дихальна, і тільки потім, з появою кісткових риб, вона перетворилася на гідростатичну.

Кишечник

Так-так, ви не дочули: існують риби, здатні заковтувати повітря і пропускати його через травний тракт з метою збагачення організму киснем. Найбільш яскравим прикладом такого явища є сомики роду Corydoras.

У зв'язку з цим не можна не згадати і відомого нам в'юна: у нього кишківник відіграє найважливішу дихальну роль. За сприятливих умов в'юн дихає зябрами, але за дефіциту кисню він задіяє і допоміжний орган. Він заковтує атмосферне повітря, пропускає його через шлунок і кишечник, поцяткований густою мережею капілярів, а потім випускає назовні через анальний отвір.

Неестетично? Зате практично: ця невелика рибка може дихати атмосферним повітрям навіть крізь шар мулу, чекаючи на дощі або повінь у відносно комфортних і безпечних умовах.

Лабіринт

Особливий орган дихання під назвою "лабіринт" дозволяє деяким представникам іхтіофауни практично повноцінно дихати атмосферним повітрям. Цей орган парний, розташований над зябрами. При вдиху атмосферне повітря потрапляє в камери лабіринту, поцятковані судинами, і збагачує кров киснем.

Мешканці наших водойм не можуть похвалитися наявністю цього органу (за винятком, хіба що, змієголова), але багато акваріумних рибок вміють дихати саме за допомогою лабіринту. Секрет полягає в тому, що ці рибки в природних умовах живуть в тропіках, де навіть в нормальних умовах вода бідна киснем, та й посухи нерідкі.

Ті ж гурамі періодично піднімаються до поверхні води, щоб заковтнути повітря. До речі, якщо позбавити їх такої можливості, вони просто задихнуться, тобто зябра в даному випадку ділять дихальну функцію з лабіринтом, але не замінюють його.

Двояко дихаючі риби

Існують риби, які практично з однаковим успіхом можуть засвоювати кисень як із води, так і повітря. Ось їх із повним правом можна назвати справжніми чемпіонами з виживання, яких не налякаєш найсуворішими умовами.

Двоякодишачі – одні з найдавніших представників іхтіофауни. Довгий час їх вважали вимерлими, і лише якихось 150 років тому їхтіологи зробили приголомшливе відкриття: у посушливих районах Африки та Австралії двояко дихаючі живуть і непогано почуваються!

Справа в тому, що крім зябер, двоякодихаючі мають і орган, за функціями аналогічний нашим легким. Доведено, що він розвинувся з плавального міхура і в ході еволюції обзавівся комірчастою структурою і мережею капілярів. Деякі вчені вважають, що саме подвійні риби передбачили вихід тварин з водної стихії на сушу.

Африканський протоптерус при висиханні водоймища заривається в мул, який, засихаючи, утворює навколо тіла щільний кокон. Там протоптерус впадає у сплячку, дихаючи атмосферним повітрям через отвір у мулі, причому проспати таким чином може кілька років. Як тільки вода розчинить кокон, протоптерус прокинеться і почне вести належний рибі спосіб життя. А ось рогозуб (австралійський ендемік) переживає посуху в локальних бочагах, дихаючи виключно атмосферним повітрям – кисню в таких калюжах дуже мало.

Цікаві факти

Ви ще не втомилися дивуватися? Тоді ще кілька цікавих фактів на закуску:

• Ілистий стрибун. Двоякодишачим в академічному сенсі цього слова стрибуна не назвеш, але він теж встановлює рекорди за перебуванням поза водою. Більшість життя це екзотичне диво проводить на суші, у вологій атмосфері мангрових чагарників.До речі, він справді непогано стрибає і навіть лазить по корінням дерев у пошуках комах, якими переважно і харчується (передні плавці трансформувалися в непогано розвинені кінцівки). При цьому дихає ця риба всією поверхнею шкіри, причому головну роль у процесі оксигенації грає хвіст. У водяному середовищі вона переходить на звичайний спосіб дихання.
• Карась. Пересічний карасік здатний виживати в найекстремальніших умовах. Його стихія – зарослі ставки, де дефіцит кисню – звичайна справа. У нього добре розвинене шкірне дихання, є здатність заковтувати атмосферне повітря. Не повірите: у періодично висихаючих озерах Казахстану знаходили живих карасів, що пролежали в мулі понад рік!
• Окунь-повзун. Перед нами ще одна дивовижна рибка, характерна для іхтіофауни Південної Азії – анабас чи повзун. Окунем його називають лише завдяки візуальній схожості з відповідною рибою – повзуни утворюють окремий загін. Так от, лабіринт у повзуна працює так добре, що дарує здатність по кілька діб проводити поза водною стихією, полювання за хробаками та комахами. Вважається, що анабас здатний навіть лазити по деревах (є свідчення очевидців), проте скептики вважають, що його заносять туди хижі птахи.
• Вугор. Ще одне диво зі світу іхтіофауни – вугор. Мало того, що ця риба виглядає як змія, так ще й здатна дихати атмосферним повітрям, зовсім по-зміїному переповз між водоймищами. Вугра до цього змушує інстинкт розмноження: йому доводиться долати тисячі кілометрів із європейських водойм до Саргасового моря, адже метає ікру він виключно там.Вугор переміщається сушею переважно ночами і рано-вранці, по росній траві, по кілька годин обходячись без води, чому сприяє надзвичайно розвинене шкірне дихання.
• Арапаїма. Перед нами найбільша прісноводна риба (живе вона у басейні Амазонки), що вже саме собою знаменно. Але найбільше примітно інше. Справа в тому, що зябрами дихає лише молодь арапаїми на першому місяці життя. Дорослі особини використовують для цієї мети плавальний міхур, що має досконалу будову і пористу структуру і є близьким аналогом легень. Юні арапаїми змушені спливати за ковтком повітря раз на 2-3 хвилини, дорослі - раз на 6-10 хвилин. Якщо позбавити їх цієї можливості, вони захлинуться, як би це парадоксально не звучало в додатку до риб.

У цій публікації наведено найвизначніші особливості дихання різних представників іхтіофауни, але за фактом їх значно більше. Світ риб надто дивовижний і багатогранний, щоб вивчати його виключно з точки зору гастронома!

Рибалки дивуються, чому в мене клює, а в них немає? Тільки для вас розкриваю секрет: вся річ у диво-приманці!

Як улаштовані електричні риби? 0

Сьогодні існує понад 300 видів риб із електричними органами. Їхнє розташування, форма і будова можуть бути різними. Наприклад, у електричних схилів і вугрів вони знаходяться симетрично з обох боків тіла у вигляді ниркоподібних утворень, у електричного сома це тонкий підшкірний шар, а у мормірид і гімнотид — ниткоподібні циліндричні утворення.

Електричні органи можуть становити до 25% риби. Вони складаються із зібраних у стовпчики платівок. Кожна така платівка є видозміненою м'язовою, нервовою або залізистою клітиною.Її мембрана працює як електричний мікрогенератор, створюючи напругу близько 0,1 вольт. Але оскільки кожна платівка - це частина єдиного ланцюга, загальний електричний заряд багаторазово збільшується. У електричного схилу близько 500 стовпчиків, розташування яких нагадує бджолині стільники, і в кожному по 400 платівок. У вугра 70 горизонтальних стовпчиків по 6000 платівок. А в електричного сома їх близько 2 мільйонів, причому вони розташовані хаотично.

Різниця потенціалів на кінцях електричних органів може досягати 1200 вольт, а потужність розряду в імпульсі – від 1 до 6 кіловат. Частота імпульсів залежить від їхнього призначення. Наприклад, електричний схил випускає 10-12 імпульсів, коли захищається, і від 14 до 562, коли нападає. Потужність напруги в розряді різних риб коливається від 20 до 600 вольт. Серед морських риб найсильніший електричний орган у ската Torpedo marmorata він може генерувати розряд більше 200 вольт. Електрика захищає його і від акул, і від восьминогів, а також дозволяє полювати на дрібні риби.

У прісноводних риб розряди ще сильніші. Справа в тому, що солона вода краще проводить електрику, ніж прісна. Тому морським рибам, щоб приголомшити супротивника, потрібно менше енергії. Одна з найнебезпечніших прісноводних риб – це електричний вугор із Амазонки. На його тілі три електричні органи. Два з них для навігації та пошуку видобутку, а третій є найпотужнішою зброєю з напругою понад 500 вольт.

Електричний удар такої сили не тільки вбиває рибу та жаб, але навіть може завдати серйозної шкоди людині. Тому ловити амазонських вугрів дуже небезпечно. Для цього в річку заганяють череду корів, щоб вугри витратили на них весь свій заряд. Лише після цього люди заходять у воду.

Деякі риби використовують електрику для навігації. Наприклад, нільський слоник чи риба-ніж створюють навколо себе електромагнітне поле. Коли в нього потрапляє сторонній об'єкт, риба це відразу відчуває. Така навігаційна система нагадує ехолокацію кажанів. Вона дозволяє добре орієнтуватися у каламутній воді. Як показали дослідження, багато електричних риб настільки чутливі до зміни електромагнітних полів, що здатні «передбачати» землетрус, що наближається.