Як рухаються риби

Риби рухаються за так званим принципом віддачі. При цьому вода, що їх оточує, отримує прискорення і відкидається назад. Реактивні сили, що виникають при цьому, рухають тіло риби як двигун ракети. Щука, як відомо, має гарні спринтерські здібності. Як функціонує рушій щуки та інших прісноводних риб?
Зміст:

ФОРМА ТІЛА

Рухи коливається (a) і звивається (b) плавців у порівнянні. Пловець, що звивається, здійснює всім тілом S-подібні рухи, у той час як плавець, що гойдається, для просування вперед використовує тільки тулуб.

Прісноводних риб ділять на дві групи на кшталт плавання (що залежить від форми тіла): плавці, що гойдаються (рис. a) і плавці, що звиваються (рис. b).

Плавці, що звиваються, мають витягнуте в довжину тіло без хвостового плавця або зі слабовираженим хвостовим плавцем, вони рухаються звиваючись у воді і навіть здатні плисти назад. Типовими представниками цього типу плавців є вугор та мінога, які мешкають поблизу дна у підводних джунглях з відмерлої деревини та водних рослин. У цьому життєвому просторі гнучкість при просуванні вперед важливіша, ніж швидкість.

Форма тіла плавців, що гойдаються, нагадує веретено, хвостовий плавець повністю сформований і чітко відділений від тулуба хвостовим коренем. Варіації форми тіла у плавців, що гойдаються, настільки великі, що цих риб ще доводиться розділяти на повільних та швидких плавців.

У швидких плавців, таких як форель або щука, тіло сигароподібне, витягнуте в довжину, а в поперечному перерізі більш-менш кругле.

Повільні плавці, такі як коропи або лящі, мають компактне, сплощене з боків тіло.Між двома цими групами є низку риб, будова тіла яких поєднує властивості обох типів.

ПЛАВНИКИ

Риби розрізняються не тільки за формою тіла, але і за будовою та розташуванням плавників. Принципово розрізняють непарні (медіанні) та парні плавці. Останні розміщуються лише на нижній стороні тіла риби. Черевні та грудні плавці виконують різні функції, які, виходячи з їх форми, величини та розташування, іноді можна частково розмежувати. Головне завдання парних плавців – стабілізувати тіло риби та керувати рухом. Але в окремих прісноводних риб парні плавці мають додаткові функції. Щоб піднятися до поверхні води, харіус розставляє грудні плавці і завдяки підйомній силі, що виникає, без витрат енергії спрямовується нагору. Окуневі риби, такі як річковий окунь і судак, мають грудні та черевні плавці з рухомими основами. До того ж плавці сильно зміщені вперед до грудей, що означає їхнє грудне розташування. Завдяки цьому риби можуть парити на місці і можуть навіть злегка плисти назад.

СТАБІЛІЗАЦІЯ У ВОДІ

Медіанні плавці розташовані поодинці на серединній осі тіла. До них відносяться анальний та хвостовий плавці, а також всі плавці на спині риби. Анальний та спинний плавці стабілізують вертикальне положення риби у воді. Вони згладжують невеликі завихрення води або коливання, що виникають при русі вперед. Великі спинні плавці риб, що мешкають протягом, таких як харіус і вусач, є стабілізаторами, які беруть на себе тонке регулювання положення тіла на сильній течії. Основна функція хвостового плавця полягає у забезпеченні просування вперед.При короткочасних ривках, наприклад при полюванні або втечі, вирішальну роль грає саме хвостовий плавець. За будовою хвостового плавця можна точно визначити спосіб просування цих риб вперед. Критерієм при цьому є його форма, розмах і ширина. Якщо поділити розмах від одного кінчика плавця до іншого на середню ширину, то вийде співвідношення сторін. У швидких прісноводних риб, таких як лосось, співвідношення сторін дорівнює 3 або 4, у повільних плавців, таких як коропи і лінії, цей показник досягає лише 1 або 2. У риб, які рухаються вперед, звиваючись, непарні плавці лише трохи відокремлені один від друга (налим, круглороті риби) або зовсім зрослися (вугор). Вони і мають стабілізуючу дію, і сприяють просуванню вперед.

Різні форми тіла, а також будова та розташування плавників сприяють пристосованості риб до різних типів водойм та способу життя. Форелі з струмкового регіону мають вузьке прогінне тіло. Воно створене для життя у швидкоплинній воді. До того ж форелі завдяки короткому компактному тілу дуже рухливі і можуть швидко реагувати на видобуток, що пропливає повз. Хоча короткий час вони можуть утримуватися і на сильній течії, але тримаються переважно в затишшях, під камінням та іншими перешкодами.

Інакше справа у харіусів і вусанів. Вони стоять переважно на швидкоплинних ділянках річки, впритул до дна. Типовими для такого способу життя є великі спинні плавці та голова з нижнім ротом. Завдяки цьому вода, не надаючи великого тиску, тече повз риби. Спокійно поточні або стоячі водоймища лящового регіону є середовищем проживання повільних плавців.Лещі, частково коропи, лінії та інші нехижі риби сплощені з боків та високотілі. Така форма стабілізує тіло при плавальних маневрах у тісному просторі. Риби вищезгаданих видів використовують цю перевагу при споживанні корму, коли вони обстежують дно водоймища з нахиленим донизу тілом у пошуках дрібних тварин.

СЛИЗЬ

Не тільки будова тіла та плавці, а й поверхня тіла мають вирішальне значення для просування риб уперед. На противагу поширеній думці луска у прісноводних риб не впливає на рух. Більше значення має шар слизу, який покриває луску.

Риб'ячий слиз - це адитив, відомий у промисловості як допоміжна речовина, яка застосовується для того, щоб посилити бажані властивості пального або мастила або придушити небажані ефекти. У риб слиз допомагає мінімізувати силу опору плаванню. Риб'ячий слиз складається з молекул з довгими ланцюжками і мікроскопічно маленьких пружних волокон. З цієї причини вона добре тримається на шкірі риб, і змивається з великими труднощами. Завдяки тонким волокнам слиз уловлює мікрозавихрення, що виникають при просуванні вперед, гасячи турбулентність. Фізичні властивості води мають вирішальне значення просування риб вперед.

Плавання риб можливе тільки в тому випадку, якщо вода, маючи високу щільність, має плинність. Вода в 800 разів щільніша за повітря, але все ж вона дуже текуча. Щоб риби могли оптимально, тобто за мінімальної витрати енергії, просуватися вперед із достатньою швидкістю, вони повинні ці умови враховувати.

Подолання опору

Вода надає рибам під час руху опір, що позначається як опір потоку.Воно проявляється у двох формах – лобовий опір та опір тертя. Обидва види опору діють у напрямку, протилежному русі риби, і можуть бути подолані лише при великих витратах енергії. Лобове опір на передньому кінці тіла риби найбільше, а за ним найменше. Найкраще цей принцип можна зрозуміти, представивши велосипедиста, що їде в тіні за лідером. Лідер відчуває більший опір при їзді, ніж його колега за ним. Лобове опір змінюється залежно від щільності рідини, швидкості риби та її форми. Опір тертя виникає внаслідок зіткнення поверхні тіла риби з навколишньою водою. Якщо риба перебуває у русі, вона зволожиться тонким шаром води, який рухається разом із нею. Між цим шаром води і найближчим шаром, що межує з ним, виникає так званий прикордонний шар. Якщо прісноводні риби рухаються вперед, наступні шари води ковзають цим прикордонним шаром, не викликаючи при цьому завихрень. Мовою фахівців це називається «ламінованою течією». Щоб досягти такого ефекту, об'єкт, що рухається вперед, повинен мати гладку поверхню і веретеноподібну форму тіла. Маючи маленькі гладкі лусочки та покрите слизом тіло, риби у наших озерах та річках задовольняє цим вимогам майже бездоганно.

РУХ

Риби змієподібної форми дуже гнучкі, проте можуть плавати лише повільно. Для просування вперед вони здійснюють всім тілом S-подібні рухи, використовуючи при цьому опір тертя води. Подібний вид руху наперед працює і на суші. Для подолання гребель вугрі іноді виходять на сушу та переповзають через перешкоду.Під час руху сирою травою вони здатні дихати через шкіру. Набагато швидше, але протягом короткого часу може рухатися вперед щука. Як стріла вона вискакує з укриття і вистачає здобич. Але може й неквапливо пропливати великі відстані.

Лососі та форелі при швидкому старті згинають своє тіло з положення спокою (1) у положення, що нагадує серп (2). Завдяки блискавичному розпрямленню катапультуються в будь-якому потрібному напрямку (3).

Лососі та форелі теж мають подібну будову. Вони можуть здійснювати швидкий спринт і залишатися при цьому дуже гнучкими. Той, хто бачив колись, як форель піднімається за кормом, що падає у воду, може це підтвердити. Найцікавіше у форелей та лососів – їхній швидкий старт. Через велику реальну швидкість не можна розпізнати, чи згинається їхнє тіло спочатку у формі літери С, перед тим як у блискавичному кидку катапультуватися в будь-якому потрібному напрямку. Вони здатні вискакувати з укриття та кидатися на видобуток. Форель і лосось зі своїми проганистими торпедоподібними тілами, справді, дуже схожі на ракету, чого не можна сказати про коропа.