Дихальна система риб. Особливості будови риб

Завдяки тому, що кожна істота наділена органами дихання, ми отримуємо те, без чого не можемо жити – кисень. У всіх наземних тварин та людей ці органи називаються легкими, які поглинають максимальну кількість кисню з повітря. Дихальна система риб складається з зябер, які втягують в організм кисень з води, де його куди менше, ніж у повітрі. Саме через це будова тіла цього біологічного виду так відрізняється від усіх хребетних наземних істот. Що ж, розглянемо всі особливості будови риб, їхньої дихальної системи та інших життєво важливих органів.

Коротко про рибу

Для початку спробуємо розібратися в тому, що це за істоти, як і чим вони живуть, які мають взаємозв'язок з людиною. Тому зараз ми розпочинаємо наш урок біології, тема "Морські риби". Це надклас хребетних тварин, які мешкають виключно у водному середовищі. Характерною рисою є те, що всі риби щелепоротні, а також мають зябра. Відзначити варто, що ці показники характерні для кожного виду риб, незалежно від розміру та маси. У житті цього підклас грає економічно важливу роль, оскільки більшість його представників вживаються в їжу.

Вважається також, що риби були на зорі еволюції. Саме такі істоти, які могли мешкати під водою, але ще не мали щелеп, колись були єдиними жителями Землі. З того часу вигляд еволюціонував, деякі з них перетворилися на тварин, деякі залишилися під водою. Ось і весь урок біології. Тему "Морські риби. Короткий екскурс в історію" розглянуто. Наука, що вивчає морські риби, зветься "іхтіологія".Давайте тепер перейдемо до вивчення цих істот з професійнішої точки зору.

Загальна схема будови риб

Узагальнено можна сказати, що тіло кожної риби ділиться на три частини – голова, тулуб та хвіст. Голова закінчується в районі зябер (на початку або в кінці – залежить від надкласу). Тулуб закінчується лінії анального отвори в усіх представників цього класу морських жителів. Хвіст же – найпростіша частина організму, яка складається із стрижня та плавника.

Форма тіла строго залежить від умов проживання. Риба, яка живе в середній товщі води (лосось, акула), має торпедоподібну фігуру, рідше – стрілоподібну. Ті ж морські жителі, які плавають над дном, мають сплющену форму. До них можна віднести камбалу, морських лисиць та інших рибок, які змушені плавати серед рослин чи каміння. Вони набувають більш маневрених обрисів, які мають багато спільного зі зміями. Наприклад, вугор є володарем сильно витягнутого тіла.

Візитка риби – її плавці

Без плавників неможливо собі уявити будову риби. Картинки, представлені навіть у дитячих книгах, неодмінно демонструють нам цю частину тіла морських жителів. Що ж вони являють собою?

Отже, плавці бувають парними та непарними. До парних можна віднести грудні та черевні, які симетричні та синхронно рухаються. Непарні представлені у вигляді хвоста, спинних плавців (від одного до трьох), а також анального та жирового, що знаходиться відразу позаду спинного. Самі собою плавці складаються з жорстких і м'яких променів. Саме з кількості цих променів обчислюється плавникова формула, яка застосовується визначення конкретного виду риби.Латинськими літерами визначається місце розташування плавника (А – анальний, P – грудний, V – черевний). Далі римськими цифрами вказується кількість жорстких променів, а арабськими – м'яких.

Класифікація риб

Сьогодні умовно всіх риб можна розділити на дві категорії – хрящові та кісткові. У першу групу входять такі жителі моря, скелет яких складається з хрящів різного розміру. Це зовсім не означає, що подібна істота м'яка і не здатна до пересування. У багатьох представників надкласу хрящі твердніють, і за своєю густиною стають майже як кістки. Друга категорія – кісткові риби. Біологія як наука стверджує, що цей надклас був відправною точкою еволюції. Колись у його межах знаходилася давно вимерла кистепера риба, від якої, можливо, походять всі наземні ссавці. Далі ми детальніше розглянемо будову тіла риби кожного з цих видів.

Хрящові

В принципі, будова хрящових риб не є чимось складним і незвичайним. Це звичайний скелет, який складається з дуже твердих та міцних хрящів. Кожна сполука просочена солями кальцію, завдяки яким у хрящах і з'являється міцність. Хорда тримає свою форму протягом усього життя, при цьому вона частково редукована. Череп з'єднаний із щелепами, внаслідок чого скелет риби має цілісну структуру. До нього також приєднані плавці – хвостовий, парні черевні та грудні. Щелепи розташовуються на черевній стороні скелета, а над ними знаходяться дві ніздрі. Хрящовий скелет та м'язовий корсет таких риб зовні покритий щільною лускою, яка називається плакоїдною. Вона складається з дентину, який за своїм складом схожий на звичайні зуби у всіх наземних ссавців.

Як хрящові дихають

Дихальна система риб надкласу хрящових представлена ​​насамперед зябровими щілинами. Їх налічують від 5 до 7 пар на тілі. У внутрішні органи кисень поширюється завдяки спіральному клапану, що тягнеться вздовж усього організму риби. Характерною рисою всіх хрящових є те, що у них відсутня плавальна бульбашка. Саме тому вони змушені постійно перебувати у русі, щоб не піти на дно. Важливо також відзначити, що в організмі хрящових риб, які апріорі мешкають у солоних водах, міститься мінімальна кількість цієї солі. Вчені вважають, що це пов'язано з тим, що в крові у надкласу дуже багато сечовини, яка складається переважно з азоту.

Кісткові

Тепер розглянемо, як виглядає скелет риби, що належить до надкласу кісткових, а також дізнаємося, чим характерні представники цієї категорії.

Отже, скелет представлений у вигляді голови, тулуба (вони існують окремо, на відміну від попереднього випадку), а також парних та непарних кінцівок. Черепна коробка поділена на два відділи – мозковий та вісцеральний. Другий включає щелепну і під'язичну дуги, які є головними складовими щелепного апарату. Також у скелеті кісткової риби є зяброві дуги, які призначені для утримання зябрового апарату. Що стосується м'язів даного виду риб, то всі вони мають сегментарну будову, а найрозвиненіші з них – це щелепні, плавникові та зяброві.

Дихальний апарат кісткових мешканців моря

Напевно, вже стало всім зрозуміло, що дихальна система риб надкласу кісткових переважно складається з зябер. Вони розташовуються на зябрових дугах. Також невід'ємною складовою таких риб є зяброві щілини.Вони прикриті однойменною кришкою, яка призначена для того, щоб риба могла дихати навіть у знерухомленому стані (на відміну від хрящових). Деякі представники надкласу кісткових можуть дихати через шкіру. А ось ті, які мешкають безпосередньо під поверхнею води, і при цьому ніколи глибоко не опускаються, навпаки, захоплюють повітря своїми зябрами з атмосфери, а не водного середовища.

Будова зябер

Зябра – унікальний орган, який раніше був властивий усім первинним створенням, що проживали на Землі. У ньому відбувається процес газообміну між гідросередовищем та організмом, у якому вони функціонують. Зябра риби нашого часу мало чим відрізняються від тих зябер, які були притаманні більш раннім мешканцям нашої планети.

Як правило, вони представлені у вигляді двох однакових пластинок, які пронизані густою мережею кровоносних судин. Невід'ємною частиною зябер є целомическая рідина. Саме вона здійснює процес газообміну між водним середовищем та організмом риби. Зазначимо, що цей опис дихальної системи притаманний не тільки рибам, а багатьом хребетним і нехребетним мешканцям морів та океанів. А ось про те, що особливого в собі несуть ті органи дихання, які знаходяться в організмі риб, читайте далі.

Де розташовуються зябра

Дихальна система риб здебільшого зосереджена в глотці. Саме там розташовуються зяброві дуги, на яких закріплені однойменні органи газообміну. Вони представлені у вигляді пелюсток, які пропускають крізь себе і повітря, і різні життєво необхідні рідини, що знаходяться всередині кожної риби. У певних місцях ковтка пронизується зябровими щілинами.Саме через них проходить той кисень, який надходить до рота риби із заковтується нею водою.

Дуже важливим фактом є те, що в порівнянні з розмірами організму багатьох морських мешканців, їх зябра дуже великі для них. У зв'язку з цим у їхніх організмах виникають проблеми з осмолярністю плазми. Через це риби завжди п'ють морську воду і випускають її через зяброві щілини, тим самим прискорюючи різні обмінні процеси. Вона має меншу консистенцію, ніж кров, тому швидше і ефективніше забезпечує зябра та інші внутрішні органи киснем.

Сам процес дихання

Коли риба тільки з'являється на світ, дихає практично її тіло. Кровоносними судинами пронизаний кожен її орган, включаючи зовнішню оболонку, тому кисень, що у морській воді, проникає в організм постійно. Згодом у кожної подібної особини починає розвиватися зяброве дихання, тому що найбільшою сіткою кровоносних судин оснащуються саме зябра та всі прилеглі до них органи. Тут і починається найцікавіше. Процес дихання кожної риби залежить від її анатомічних особливостей, тому в іхтіології прийнято ділити його на дві категорії - активне і пасивне дихання. Якщо з активним все зрозуміло (риба дихає «зазвичай», набираючи кисень у зябра та обробляючи його, як людина), то з пасивним ми зараз спробуємо розібратися детальніше.

Пасивне дихання та від чого воно залежить

Даний тип дихання властивий лише швидкохідним мешканцям морів та океанів. Як ми вже говорили вище, акули, а також деякі інші представники хрящового надкласу не можуть тривалий час перебувати без руху, тому що у них відсутня плавальна бульбашка.Тому є ще одна причина, а саме – це і є пасивне дихання. Коли риба пливе на великій швидкості, вона відкриває рота, і туди автоматично потрапляє вода. Наближаючись до трахеїв і зябер, від рідини відокремлюється кисень, який живить організм морського скорохідного мешканця. Саме тому тривалий час, перебуваючи без руху, риба позбавляє себе можливості дихати, не витрачаючи на це жодних сил і енергії. Насамкінець зауважимо, що до таких швидкохідних жителів солоних вод відносяться переважно акули та всі представники скумбрієвих.

Головний м'яз організму риби

Дуже простою є будова серця риби, яка, зазначимо, за всю історію існування даного класу тварин, практично не еволюціонувала. Отже, цей орган у них двокамерний. Він представлений одним основним насосом, до складу якого входить дві камери – передсердя та шлуночок. Риб'яче серце перекачує лише венозну кров. У принципі, система кровообігу у цього виду морських жителів має замкнуту систему. Кров циркулює через капілярчики зябер, потім зливається в судинах, а звідти знову розходиться більш дрібні капіляри, які постачають інші внутрішні органи. Після цього «відпрацьована» кров збирається у венах (їх у риб дві – печінкова та кардіальна), звідки вже надходить безпосередньо до серця.

Висновок

Ось і добіг кінця наш короткий урок біології. Тема риб, як виявилося, дуже цікава, захоплююча та проста. Організм даних мешканців моря украй важливий для вивчення, оскільки вважається, що саме вони були першими мешканцями нашої планети, кожна з них є ключем до розгадки еволюції.Крім того, вивчати будову та функціонування риб'ячого організму набагато простіше, ніж будь-якого іншого. І розміри даних мешканців водної стохії цілком прийнятні для детального розгляду, і при цьому всі системи та освіти прості та доступні навіть для дітей шкільного віку.

Яка дихальна система риб

Дихання в організмі людини і тварин є процес використання кисню клітинами тканин у біологічному окисленні з утворенням енергії та кінцевого продукту дихання - вуглекислого газу.

Дихальна системаа людини забезпечує газообмін між атмосферним повітрям та легенями, в результаті якого кисень з легень надходить у кров і переноситься кров'ю до тканин організму, а вуглекислий газ транспортується від тканин у протилежному напрямку. У стані спокою тканинами організму дорослої людини споживається приблизно 0,3 л кисню за 1 хв і в них утворюється дещо менша кількість вуглекислого газу. Відношення кількості утворюється в його тканинах С02 до споживаної організмом кількості 02 називається дихальним коефіцієнтом, величина якого у звичайних умовах дорівнює 0,9. Підтримання нормального рівня газового гомеостазису 02 та С02 організму відповідно до швидкості тканинного метаболізму (дихання) є основною функцією дихальної системи організму людини. Ця система складається з єдиного комплексу кісткової, хрящової, сполучної та м'язової тканин грудної клітки, дихальних шляхів (повітроносний відділ легень), що забезпечують рух повітря між зовнішнім середовищем та повітряним простором альвеол, а також легеневої тканини (респіраторний відділ легень), яка має високу еластичність. та розтяжністю.До складу дихальної системи входить власний нервовий апарат, що керує дихальними м'язами грудної клітини, чутливі та рухові волокна нейронів вегетативної нервової системи, що мають терміналі у тканинах органів дихання.

Місцем газообміну між організмом людини та зовнішнім середовищем є альвеоли легень, загальна площа яких досягає в середньому 100 м2. Альвеоли (порядку 3 108) знаходяться на кінці дрібних дихальних шляхів легень, мають діаметр приблизно 0,3 мм і щільно контактують з легеневими капілярами. Циркуляція крові між клітинами тканин організму людини, що споживають 02 і продукують С02, та легкими, де ці гази обмінюються з атмосферним повітрям, здійснюється системою кровообігу.

В організмі людини дихальна система виконує дихальну та недихальну функції. Дихальна функція системи підтримує газовий гомеостазис внутрішнього середовища організму відповідно до рівня метаболізму його тканин. З повітрям, що вдихається, в легені потрапляють мікрочастинки пилу, які затримуються слизовою оболонкою дихальних шляхів і потім видаляються з легень за допомогою захисних рефлексів (кашель, чхання) і механізмів мукоциліарного очищення (захисна функція).

Недихальні функції системи обумовлені такими процесами, як синтез (сурфактанту, гепарину, лейкотрієнів, простагландинів), активація (ангіотензину II) та інактивація (серотоніну, простагландинів, норадреналіну) біологічно активних речовин, за участю альвеолоцитів, опасистих клітин та ендотелію капілярівметаболічна функція).Епітелій слизової оболонки дихальних шляхів містить імунокомпетентні клітини (Т- та В-лімфоцити, макрофаги) та опасисті клітини (синтез гістаміну), що забезпечують захисну функцію організму. Через легені з організму виводяться з повітрям, що видихається, пари води і молекули летких речовин (Видільна функція), а також незначна частина тепла з організму (терморегулююча функція). Дихальні м'язи грудної клітини беруть участь у підтримці положення тіла у просторі (пізно-тонічна функція). Нарешті, нервовий апарат дихальної системи, м'язи голосової щілини та верхніх дихальних шляхів, а також м'язи грудної клітки беруть участь у мовній діяльності людини (функція речетворення).

Основна дихальна функція системи дихання реалізується в процесах зовнішнього дихання, які являють собою обмін газів (02, С02 та N2) між альвеолами та зовнішнім середовищем, дифузію газів (02 та С02) між альвеолами легень та кров'ю (газообмін). Поряд із зовнішнім диханням в організмі здійснюється транспорт дихальних газів кров'ю, а також газообмін 02 і С02 між кров'ю та тканинами, який називається нерідко внутрішнім (тканинним) диханням.