Передвижение рыб приспособления к передвижению. Движение рыб, амфибий и рептилий. Плавники и типы движения рыб

Лабораторная работа

Плавники и типы движения рыб

Цель занятия

Рассмотреть формы, типы, расположение и строение плавников рыб на примере осетровых (русский осетр, белуга) и костистых рыб (речной окунь, карась, лещ, морская камбала и др.)

Материал и оборудование

Мороженная рыба: русский осетр, серебряный карась, речной окунь; морская камбала, лещ, и др.; фиксированный материал осетровых и костистых рыб, муляжи, плакаты и рисунки; металлические кюветы, пинцеты, скальпеля, препаровальные иглы и ножницы, калькулятор (компьютер).

Общее положение

Плавники. Размеры, форма, количество, положение и функции их различны. Плавники позволяют сохранять равновесие тела, участвуют в движении.

Рис. 1 Плавники

Плавники подразделяются на парные, соответствующие конечностям высших позвоночных животных, и непарные (рис.1).

К парным относятся:

1) грудные Р (pinna pectoralis );

2) брюшные V. (р. ventralis ).

К непарным :

1) спинной D (p. dorsalis );

2) анальный А (р. analis );

3) хвостовой С (р. caudalis ).

4) жировой ар ((p.adiposa ).

У лососевых, харациновых, косатковых и др. позади спинного плавника имеется жировой плавник (рис. 2), лишенный плавниковых лучей (p.adiposa ).

Рис. 2 Жировой плавник

Грудные плавники обычны у костных рыб. У скатов грудные плавники увеличены и являются основными органами движения.

Брюшные плавники занимают у рыб различное положение, что связано с перемещением центра тяжести, вызванного сокращением брюшной полости и концентрацией внутренностей в передней части тела.

Абдоминальное положение – брюшные плавники находятся на середине брюшка (акулы, сельдеобразные, карпообразные) (рис. 3).

Рис. 3 Абдоминальное положение

Торакальное положение – брюшные плавники смещены в переднюю часть тела (окунеобразные) (рис.4).

Рис. 4 Торакальное положение

Югулярное положение – брюшные плавники расположены впереди грудных и на горле (тресковые) (рис. 5).

Рис. 5 Югулярное положение

Спинных плавников может быть один (сельдеобразные, карпообразные), два (кефалеобразные, окунеобразные) или три (трескообразные). Расположение их различно. У щуки спинной плавник смещен назад, у сельдеобразных, карпообразных находится на середине тела, у рыб с массивной передней частью тела (окунь, треска) один из них располагается ближе к голове.

Анальный плавник обычно бывает один, у трески их два, у колючей акулы он отсутствует.

Хвостовой плавник отличается разнообразным строением.

В зависимости от величины верхней и нижней лопастей различают:

1)изобатный тип – в плавнике верхняя и нижняя лопасти одинаковые (тунцы, скумбрии);

Рис. 6 Изобатный тип

2)гипобатный тип – удлинена нижняя лопасть (летучие рыбы);

Рис. 7 Гипобатный тип

3)эпибатный тип – удлинена верхняя лопасть (акулы, осетровые).

Рис. 8. Эпибатный тип

По форме и расположению относительно конца позвоночника различают несколько типов:

1) Протоцеркальный тип - в виде плавниковой каймы (миноги) (рис. 9).

Рис. 9 Протоцеркальный тип -

2) Гетероцеркальный тип – несимметричный, когда конец позвоночника заходит в верхнюю, наиболее удлиненную лопасть плавника (акулы, осетровые) (рис. 10).

Рис. 10 Гетероцеркальный тип;

3) Гомоцеркальный тип – наружносимметричный, при этом видоизмененное тело последнего позвонка заходит в верхнюю лопасть (костистые) (

Рис. 11 Гомоцеркальный тип

Опорой плавников служат плавниковые лучи. У рыб различают ветвистые и неветвистые лучи (рис. 12).

Неветвистые лучи плавников могут быть:

1)членистыми (способными гнуться) ;

2)нечленистыми жесткими (колючими), которые в свою очередь бывают гладкими и зазубренными.

Рис. 12 Типы плавниковых лучей

Количество лучей в плавниках, особенно в спинных и анальных, является видовым признаком.

Число колючих лучей обозначают римскими цифрами, ветвистых - арабскими. Например, формула спинных плавников для речного окуня такова:

DXIII-XVII, I-III 12-16.

Это значит, что у окуня два спинных плавника, из них первый состоит из 13 - 17 колючих, второй из 2 - 3 колючих и 12-16 ветвистых лучей.

Функции плавников

· Хвостовой плавник создает движущую силу, обеспечивает высокую маневренность рыбы при поворотах, выполняет роль руля.

· Грудные и брюшные (парные плавники) поддерживают равновесие и являются рулями при поворотах и на глубине.

· Спинной и анальный плавники выполняют роль киля, препятствуя вращению тела вокруг оси.

Способы движения рыб

Разнообразие условий обитания рыб определяет и способы их движения. У рыб известны три способа передвижения – плавание, ползание и полет .

Плавание – основной тип движения, который осуществляется в основном за счет боковых изгибов тела и хвоста.

Различают два типа плавания при помощи боковых изгибов тела:

Скумбриевидный – у рыб при плавании большое значение имеет хвост, при помощи которого рыба отталкивается от воды и продвигается вперед, на долю которого приходится около 40% всей движущей силы (скумбрия, лосось).

Угревидный (змеевидный) – у рыб при движении волнообразно изгибается все тело. Это наиболее экономичный тип движения, скорость плавания при этом невелика (минога, угорь, вьюн).

Рыбы плавают с различной скоростью. Наиболее быстрой является меч-рыба, способная развивать скорость до 33 м/с (118,8 км/час), тунец плавает со скоростью до 20 м/с (72 км/час), лосось – 5 м/с (18 км/час).

Скорость движения рыб находится в определенной зависимости и от длины тела. В соответствии с этим определяется коэффициент скорости - отношение абсолютной скорости к корню квадратному от ее длины:

По скорости движения выделяют следующие группы рыб:

1)очень быстрые (меч-рыба, тунцы) – коэффициент скорости около 70;

2) быстрые (лососи, скумбрии) – 30–60;

3) умеренно быстрые (кефали, треска, сельди) – 20–30;

4) небыстрые (сазан, лещ) – 10–20;

5) медленные (бычки) – 5–10;

6) очень медленные (колюшка, луна-рыба) – 5.

Рыбы одного вида могут плавать с различной скоростью. Различают:

1. Бросковая скорость (коэффициент скорости 30–70), которая

развивается в течение очень короткого времени (при испуге, броске на добычу).

2. Крейсерская скорость (коэффициент скорости 1–4), с которой рыбы плавают в течение длительного времени.

Ползание по грунту является одним из способов передвижения рыб, которое осуществляется в основном при помощи грудных плавников и хвоста (ползун, морской черт, многопер, прыгун, морской петух). Так, прыгун живет в мангровых зарослях и значительную часть времени проводит на берегу. По суше двигается прыжками, которые совершает при помощи хвоста и грудных плавников, питается наземными беспозвоночными.

Полет (воздушное парение) свойствен немногим летучим рыбам, обитающим в пелагиали тропических и субтропических вод Мирового океана. У этих рыб длинные и широкие грудные плавники выполняют роль крыльев. Хвост с сильно развитой нижней лопастью является двигателем, дающим начальную скорость. Выскочив на поверхность воды, летучая рыба первое время скользит по водной поверхности, с нарастанием скорости движения отрывается от воды, пролетая при этом расстояние до 200 и даже 400 м.

Ход работы

1. Ознакомится с содержанием теоретического материала изложенного в методическом указании.

2. Рассмотреть формы, типы, расположение и строение плавников рыб приготовленных для лабораторной работы. Схематично изобразить лосося и выделить на схеме парные и непарные плавники. Назовите функции различных плавников.

3. Перечислите различные положения брюшных плавников и приведите примеры.

4. Перечислите и зарисуйте типы хвостовых плавников по строению и по форме и расположению относительно конца позвоночника.

5. Рассмотрите строение спинных плавников окуня, выделите не ветвистые (колючие) и ветвистые (членистые) лучи. Запишите формулу спинного плавника окуня и спинного и анального плавников серебряного карася или другой рыбы на выбор.

6. Приведите примеры рыб с различными видами плавания.

7. Используя компьютерный калькулятор, определите коэффициент скорости - отношение абсолютной скорости к корню квадратному от ее длины. При необходимости переведите скорость в км/час.

для меч-рыбы, (V= 33 м/с, L= 170 см),

тунца (V= 20 м/с, L= 120 см 20 м/с),

лосося – (V= 33 м/с, L= 70 см).

Контрольные вопросы:

1. Функции плавников рыб

2. Формы, типы, расположение и строение плавников рыб

3. Способы передвижения рыб.

4. Дайте определение крейсерской и бросковой скоростей, приведите примеры.

5. Как рассчитывается коэффициент скорости рыб?

Васильева Е.Д., Лужняк В.А. Рыбы бассейна Азовского моря [гл. ред. акад. Г.Г. Матишов]. – Ростов н/Д: Изд-во ЮНЦ РАН, 2013. – 272 с.

Иванов В.П., Егорова В.И. Основы ихтиологии: учеб. пособие. Астрахан. гос. техн. ун-т. – 2-е изд., допл. и уточн. – Астрахань: Изд-во АГТУ, 2008. – 336 с.

Иванов В.П., Комарова Г.В. Рыбы Каспийского моря (систематика, биология, промысел). Астрахан.гос.техн.ун-т. – 2- изд., допол. и уточ. – Астрахань: Изд-во АГТУ, 2012. – 256 с.

Ильмаст Н.В. Введение в ихтиологию (учебное пособие).– Петрозаводск: Карельский научный центр РАН. 2005. 148 с.

Котляр О.А., Мамонтова Р.П., Курс лекций по ихтиологии. – М.: Колос, 2007.

Моисеев П.А., Азизова Н.А., Куранова И.И. Ихтиология: Учебник.-М.: Легк. и пищ. пром-ть, 1981.- 384 с.

Скорняков В.И., Аполлова Т.А.,Мухордова Л.Л. Практикум по ихтиологии: Учеб.пособ.- М.:Агропромидат, 1986.- 270 с.

Составители:

СТАРЦЕВ Александр Вениаминович

СТАРЦЕВА Марина Леонтьевна

Плавники и типы движения рыб

Методические указания к лабораторной работе

по дисциплине «Ихтиология»

Издательский центр ДГТУ

Адрес университета и полиграфического предприятия:

344000, г. Ростов-на-Дону, пл. Гагарина,1

Многие думают, что рыба плавает при помощи плавников. Ведь и само слово «плавник» означает орган, осуществляющий плавание, движитель в жидкой среде.

Даже в некоторых учебниках сказано, что рыба плавает, выполняя хвостовым плавником гребные движения, т. е. занося его вперед, а затем с силой распрямляя.

Такое объяснение механизма плавания рыб совершенно неверно. Ведь отводя хвостовой плавник в сторону для очередного «гребка», рыба оттолкнется назад примерно настолько же, насколько затем продвинется вперед при распрямлении хвоста. «Гребные движения» означали бы непрерывное ерзание, буксование на одном месте.

Попробуем полностью отрезать хвостовой плавник; оказывается, рыба сохраняет способность плыть вперед с прежней скоростью. Кроме того, у многих рыб вообще нет хвостового плавника в обычном смысле этого слова: тело оканчивается жгутовидной нитью, которая никак не может служить для гребных движений.

Тем не менее эти рыбы плавают достаточно быстро. А вот если зажать тело рыбы между двумя тонкими планочками, обвязанными нитью, т. е. как бы заключить рыбу в лубки, оставив хвостовой плавник совершенно свободным, то рыба окажется неспособной к поступательному движению. Чтобы плыть вперед, рыба должна волнообразно изгибать тело, подобно тому как это делает, например, плывущий уж.

Непрерывная волна, пробегающая от головы к хвосту, - вот основной механизм движения и ужа, и рыбы. Только у ужа волнообразные изгибания идут от самого перед-него конца тела, а у большинства рыб - примерно от середины. Впрочем, некоторые рыбы со змеевидным телом, например угри, выполняют точно такие же плавательные движения, как уж. Сходный характер плавания свойствен и миноге, и пиявке - только у последней тело изгибается не в стороны, а вверх и вниз.

Какова же все таки роль хвостового плавника? После его удаления движение рыбы не замедляется, но становится несколько неровным; рыба как бы «рыскает». Следовательно, хвостовой плавник помогает мягкому «сбрасыванию» волн, пробегающих по телу рыбы, выравнивает поступательное движение.

При крутых поворотах быстро плывущей рыбы хвост действует как руль: рыба отводит его в ту сторону, в которую поворачивает. Самые быстрые пловцы, например тунец, меч-рыба, обладают хвостовым плавником в виде узкого полумесяца, с очень длинными лопастями, почти отвесно расходящимися вверх и вниз.

Когда рыба быстро плывет, за нею образуется зона завихрения; однако у тунца и меч-рыбы концы хвостовых лопастей находятся вне этой зоны, что облегчает четкие повороты.
Скорость движения многих рыб поразительна. В лондонском музее хранится часть корабельного днища, насквозь пробитого меч-рыбой. Ее оружие - меч прошло сквозь медную обшивку корпус судна, дубовый шпангоут толщиной 30 см и обломалось. Известный математик А. Н. Крылов рассчитал, что такое пробивное усилие возможно при скорости движения около 90 км/час.

По современным данным, меч-рыба способна развить скорость до 130 км/час. Костяной вырост - меч служит ей не столько оружием, сколько приспособлением для рассекания воды, своеобразным «форштевнем». Иногда встречаются экземпляры, обломавшие свой меч, но успешно добывающие пищу; следовательно, это оружие не так уж необходимо для одоления жертвы.

Тунцы могут развить скорость около 90 км/час, некоторые акулы и лососи - до 45 км/час, сазаны - 12 км/час. Во всех случаях речь идет о движении на небольшом расстоянии, так сказать, на «спринтерской» дистанции.

Замечательно, что самые быстрые рыбы плавают примерно с той же скоростью, с какой летают самые быстрые птицы, хотя вода гораздо плотнее воздуха.
Человек только втрое-вчетверо уступает по скорости бега самым быстроногим наземным животным, а плавает примерно в двадцать раз медленнее, чем быстрейшие рыбы.
Интересно и то, что современные самолеты и автомобили намного превзошли в скорости птиц и четвероногих, однако обогнать меч-рыбу пока не может ни одно подводное судно.

Поступательное движение не единственный способ движения в мире рыб. Скаты, например, движутся вперед благодаря волнообразным колебаниям грудных плавников-крыльев. У некоторых пресноводных рыб двигательная волна пробегает по очень длинному спинному плавнику, причем не обязательно от головы к хвосту, но иногда и в обратном направлении, тогда рыба медленно плывет «задним ходом», т. е. хвостом вперед.

Красивая черноморская рыбка зеленушка может медленно плыть, совершая гребные движения грудными плавниками как поочередно, так и обоими вместе. Грудные плавники помогают рыбам также сохранять нормальное положение (спиной вверх). Ведь брюшная сторона рыбы, где находится полость тела, значительно легче, чем мясистая спинная. Другими словами, центр тяжести рыбы лежит выше центра плавучести; рыба всегда находится в неустойчивом равновесии, и мертвая или оглушенная переворачивается брюхом вверх.

Рыба, неподвижно парящая в воде, поддерживает нормальное положение тела непрерывными движениями грудных плавников. Впрочем, известны и рыбы, постоянно плавающие вверх брюхом; некоторые все время сохраняют вертикальное положение («свечкой»), например, морская щучка (паралепис), морской конек.

Грудными плавниками рыба пользуется как рулями глубины, выполняя повороты вверх или вниз во время движения. Неподвижная же рыба поворачивается вверх или вниз при помощи непарных плавников, например анального (расположенного на нижней стороне тела между заднепроходным отверстием и хвостом). Работая анальным плавником, рыба создает усилие, поворачивающее тело вокруг горизонтальной поперечной оси, с наклоном головы вниз.

Такое движение рыба выполняет, например, при захвате пищи со дна. Не случайно, у многих рыб, питающихся преимущественно донными животными, анальный плавник очень велик. А хватая добычу, находящуюся выше рта, например на поверхности воды, рыба работает спинным плавником, если он расположен далеко позади середины тела. Такой плавник создает вращательный момент, поворачивая рыбу вокруг горизонтальной оси, с подъемом головной части тела и опусканием хвостовой.

У многих рыб спинной плавник расположен посередине тела, а брюшные - непосредственно под ним. Такие рыбы, круто поворачивая в сторону во время плавания, поднимают спинной плавник и растопыривают брюшные; тем самым создается дополнительное сопротивление движению и гасится инерция. Так бегущий человек облегчает себе быстрый поворот, схватившись за какой-либо неподвижный предмет, например за дерево.

У некоторых рыб, например тресковых, брюшные плавники сидят впереди грудных и играют роль дополнительных рулей глубины. Существуют рыбы, которые наряду с плаванием пользуются и совершенно другими способами передвижения.

В тропических морях нередко встречаются летучие рыбы. Развив большую скорость, они расправляют огромные грудные плавники, отрываются от поверхности воды и могут свыше 15 секунд планировать, как на крыльях, покрывая расстояние более 100 м. Удлиненная нижняя лопасть хвостового плавника помогает летучей рыбе регулировать скорость и направление перед самым моментом взлета: уже когда тело вышло из воды, хвостовая лопасть еще погружена. Выныривая из воды, летучие рыбы спасаются от хищных рыб (тунцов, золотых макрелей и др.).

Рыба-прилипала при помощи расположенной на голове присоски прикрепляется к акулам, китам, черепахам и транспортируется ими на большие расстояния. В популярных книгах часто описывают, как туземцы ловят черепах с помощью рыбы-прилипалы: выпущенная в море на привязи, она крепко присасывается к панцирю черепахи, которую остается только втянуть в лодку.

Каспийская минога присасывается к лососю и путешествует вверх по реке, к местам своего икрометания. Рыба-ползун ночью вылезает на берег, упираясь в землю грудными плавниками, и ищет пищу, например дождевых червей. Другая удивительная рыба - илистый прыгун во время отлива взбирается на наклонные корни и стволы деревьев, а по земле передвигается скачками, опираясь на брюхо и грудные плавники.

С характером движения и вообще с образом жизни рыб очень тесно связана их окраска. Например, сельдь имеет темную спинку и при рассматривании сверху сливается с синевой морских глубин. Серебристые бока и брюшко делают сельдь почти неразличимой снизу, на фоне сверкающей поверхности моря. Пятнистая окраска щуки - средство маскировки в подводных зарослях, где обычно прячется хищница, подстерегая добычу.

Донные рыбы, например морская камбала, по расцветке поразительно схожи с грунтом. Переплыв с темного, илистого дна на светлое, песчаное, камбала быстро светлеет. Окраска регулируется зрением. Если поместить камбалу так, чтобы все ее тело лежало на темном дне, а голова - на светлом, рыба приобретает светлую окраску.

Каждый рыболов-любитель знает, что речной окунь, пойманный в чистом ручейке с песчаным дном, всегда гораздо светлее, чем его собрат из глубокого илистого омута, затененного деревьями. Морской окунь, только что поднятый с большой глубины, имеет ярко-алую окраску; полежав на палубе при дневном свете, он постепенно становится пепельно-серым, а убранный в темный трюм - снова краснеет.

Рыба с надетым на глаза черным чехлом, а также совсем ослепленная, вскоре приобретает темную окраску. Пестрой расцветкой блещут тропические рыбки, живущие в ярко освещенном море среди коралловых рифов. В северных морях распространены полосатая, пятнистая и синяя зубатки. Полосатая чаще всего встречается у побережья, среди подводной растительности; пятнистая - на илистом, каменистом или ракушечном дне; синяя подолгу плавает в толще воды. Как видим, и в этих случаях окраска рыбы хорошо соответствует среде обитания.

Однако окраска некоторых рыб издали бросается в глаза. Например, спинка электрического ската усеяна яркими пятнами. По всей вероятности, они играют роль предостерегающих знаков; ведь любой хищник, напавший на электрического ската, получает должный отпор. Предостерегающая окраска весьма обычна среди наземных животных, обладающих каким-либо эффективным средством защиты - вспомните хотя бы осу с ее ядовитым жалом и черно-желтым, издали заметным нарядом.

На серебристом боку пикши бросается в глаза крупное черное пятно. Есть основания думать, что оно играет роль опознавательного знака, помогая рыбам одной стаи передвигаться вместе. Как правило, пикша держится на мелководных участках с песчаным или ракушечным грунтом, где достаточно светло, чтобы видеть соседей по стае.

Некоторые рыбы, живущие в толще воды на больших глубинах, например светящийся анчоус, покрыты пятнами, испускающими голубоватое сияние. В Мексиканском заливе водится рыба, у которой светящиеся точки лежат ровной линией вдоль брюшной стороны тела, несколько напоминая ряд пуговиц на кителе. Эту рыбу так и прозвали «морской мичман». Количество и расположение светящихся пятен очень характерны для каждого вида - они помогают рыбам следить за собратьями по стае, находить друг друга в период размножения.

Чешуйчатый покров многих рыб ярко блестит. Чешую уклейки используют даже для изготовления жемчужного пата, которым покрывают стеклянные шарики, превращая их в искусственный жемчуг. Но основные особенности окраски рыбы зависят все же не от чешуи, в общем довольно прозрачной, а от красящего вещества - пигмента, находящегося в коже. Одни пигментные клетки придают коже желтый цвет, другие - красный, третьи - черный и т. д. Под влиянием зрительных восприятий центральная нервная система рыб посылает в кожу сигналы, заставляющие определенные пигментные клетки съеживаться или расширяться, вследствие чего меняется окраска рыбы.

Обычно считают, что чешуйчатый покров подобно панцирю «защищает рыбу от врагов». Но это совершенно неверно, потому что почти все рыбоядные хищники - например цапля или пеликан, тюлень или дельфин, щука или акула - проглатывают свою добычу целиком. Для тех же, которые поедают рыбу частями (например, речная выдра), чешуя - не помеха.

Роль чешуйчатого покрова совершенно иная: он придает телу рыб упругость, эластичность, необходимую для эффективных плавательных движений. У самых сильных и быстрых пловцов (тунца, меч-рыбы) на хвостовом стебле расположены даже особые «кили», нечто вроде жестких шарниров, способных совершать четкое поступательное движение. У рыб с удлиненным, змеевидным телом, плавающих сравнительно медленно, чешуя очень мелка или вовсе отсутствует; таковы угорь, налим, вьюн, зубатка, сом, песчанка, маслюк, люмпенус.

Если чешуя имеет защитное значение, то почему она отсутствует (или очень слабо развита) у всех перечисленных рыб? Слабее всего развит чешуйный покров на брюшной стороне тела, хотя расположенные там жизненно важные органы, казалось бы, особенно нуждаются в защите. У развивающегося малька чешуя появляется сначала в хвостовой части тела, что и понятно, так как именно хвостовой плавник служит «движителем» рыбы.

Количество чешуи на теле рыбы почти не меняется с возрастом и характерно для каждого вида. При описании рыб в учебниках, определителях и атласах обычно указывается количество чешуек в боковой линии. После переселения дальневосточной горбуши на европейский север местные рыбаки иногда смешивали ее с молодой семгой. Эти рыбы действительно сходны, однако у горбуши в боковой линии не менее 140 чешуй, у семги - не более 130.

Форма тела должна обеспечивать рыбе возможность передвигаться в воде (среде значительно более плотной, чем воздух) с наименьшей затратой энергии и со скоростью, соответствующей ее жизненным потребностям.

Форма тела, отвечающая этим требованиям, выработалась у рыб в результате эволюции: гладкое, без выступов, тело, покрытое слизью, облегчает движение; шеи нет; заостренная голова с прижатыми жаберными крышками и сжатыми челюстями рассекает воду; система плавников определяет движение в нужном направлении. В соответствии с образом жизни выделено до 12 различных типов формы тела. Наиболее характерные представлены на рис. 2.

1. Торпедовидный (веретенообразный). Тело рыб похоже на торпеду или веретено, оно хорошо обтекаемо, немного сжато с боков и утончается к хвосту. Рыбы приспособлены к быстрому длительному плаванию в толще воды. Это наилучшие пловцы, совершающие продолжительные миграции к местам нагула и к местам икрометания (нерестилищам): тунец, макрель, сельдь, треска, лососи.

Такая же форма тела выработалась и у других хорошо плавающих водных животных, далеко отстоящих от рыб (китообразные и вымершие ихтиозавры).

2. Змеевидный . Тело вытянутое, змеевидное, округлое, на поперечном разрезе образует овал. Плавают, змеевидно изгибаясь всем телом. Это миноги, угри.

3. Лентовидный . Тело, подобное ленте, вытянуто вдоль, плоское с боков. Пловцы плохие, живут в спокойных водах больших глубин (сельдяной король, рыба-сабля).

4. Стреловидный . Тело удлиненное, сжато с боков, примерно одинаковой высоты; хвост сильный, голова заострена, спинной плавник сдвинут сильно назад. Эти рыбы продолжительных плаваний не совершают, но на небольшом расстоянии развивают огромную скорость, набрасываясь на добычу. Это хищники – щука, таймень.

5. Сплющенный . Здесь различают: а) симметрично-сжатую, лещевидную форму: тело высокое, сжатое с боков (лещ); б) несимметрично-сжатую: высокое, сжатое с боков тело несимметрично, глаза расположены на одной стороне (камбалы).

Такая форма тела не способствует быстрому перемещению, эти рыбы плохие пловцы.

6. Плоский . Тело сплющено в дорсовентральном направлении (сверху вниз). Обычно двигаются мало, живут у дна (скаты).

7. Шаровидный . Тело в виде шара, иногда передний отдел окружен костным панцирем (кузовок). Самостоятельно передвигаться иногда почти не могут. Это скалозубы – Tetrodon, Diodon.

Этими типами не исчерпывается многообразие форм тела рыб;у некоторых рыб форма тела является как бы промежуточной комбинацией нескольких типов.

Внешние признаки рыб имеют большое значение при их определении. Основные части тела – голова, туловище, хвост, плавники – очень варьируют у разных видов по размерам, форме, соотношению.

Форма головы очень разнообразна прежде всего в связи со строением ротового аппарата. Акулы – меч-рыба, пила-рыба, молот-рыба, игла, лопатонос своим названием обязаны видоизменениямчелюстей.

Многие глубоководные рыбы имеют огромный (около 1/4 длины тела) рот, благодаря которому они могут захватывать добычу, большую, чем они сами.

В прямой связи со способами питания находится положение рта (рис. 3). Различают рот верхний (планктоноядные рыбы), конечный (например, хищники), нижний (бентосоядные). Существуют и переходные формы – рот полуверхний, полунижний.

Многие рыбы (осетровые, карповые) имеют выдвижной рот, благодаря которому они легко роются в иле, отыскивая пищу (рис. 4); у круглоротых рот превращен в присоску.

У некоторых рыб (бычки, ротаны и др.) голова вооружена шипами и колючками. Карп, сом и многие другие имеют усики (органы вкуса и осязания).

Впереди глаз обычно расположены носовые, или обонятельные, отверстия (у круглоротых – непарные, у рыб – парные). У акул и скатов ноздри помещаются на нижней стороне головы, у остальных –на верхней.

Позади глаз у акул, скатов и осетровых имеется небольшое отверстие – брызгальце (рудимент нефункционирующей жаберной щели). В задней части головы расположены жаберные отверстия, или щели. У круглоротых, скатов и акул количество этих отверстий соответствует количеству жаберных мешочков или жаберных дуг (5–7 с каждой стороны головы).

У рыб жаберный аппарат усложнен: жаберные дуги (их 5) помещаются в жаберной полости, под прикрытием жаберной крышки. На внутренней вогнутой стороне четырех жаберных дуг имеются тычинки, образующие цедильный аппарат, на внешней выпуклой стороне – жаберные лепестки (органы дыхания).

Число и форма жаберных тычинок сильно варьируют в зависимости от образа жизни и, в частности, от характера питания рыбы. Задняя часть жаберной крышки не прикреплена к голове, и поэтому по бокам головы образуются жаберные щели.

Туловищный и хвостовой отделы тела рыб снабжены плавниками, благодаря которым рыба способна двигаться и удерживать равновесие. Лишенная плавников, она переворачивается брюшком вверх, поскольку центр тяжести помещается в спинной части.

Плавники – это кожистые выросты, опирающиеся на костные плавниковые лучи. Различают парные плавники, соответствующие конечностям высших позвоночных, и непарные (вертикальные).

Парные плавники – это грудные (p. pectoralis – Р) и брюшные (p. ventralis – V). Грудные плавники наиболее развиты у летающихрыб (позволяют им пролетать до 800 м) или ползающих по суше тропических Periophthalmys. Брюшные плавники сильно варьируют по положению: они могут смещаться вниз и вперед, под грудные (окунь) или даже на глотку (тресковые), превращаться в присоску (бычки, пинагор).

Грудные и брюшные плавники выполняют функцию стабилизаторов, несущих плоскостей, рулей, иногда органов движения. С их помощью рыба поддерживает тело в нужном положении: при удалении их рыба плавает наклонно (в сторону удаленных плавников), а при перерезке грудных – хвостом вверх.

Непарные плавники представлены спинным p. dorsalis – D, анальным p. analis – А и хвостовым p. caudalis – С.

Количество спинных плавников варьирует (у карпа – 1, у судака –2, у трески – 3). У скумбриевых за двумя спинными и анальным плавниками находятся многочисленные маленькие добавочные плавнички. У некоторых рыб может быть не один, а два анальных плавника. Так же варьируют функции плавников. У рыбы-прилипало спинной плавник превращен в присоску, а у рыбы-парусника, достигая высоты 1,5 м и возвышаясь над водой, служит парусом. Непарные плавники обеспечивают устойчивость тела.

Хвостовой плавник у подавляющего большинства рыб выполняет роль движителя, помогающего им плавать. Некоторые рыбы этого плавника не имеют (скаты).

Форма хвостового плавника также связана с образом жизни рыбы.

Неравнолопастный (гетероцеркальный) хвост большей частью сочетается с нижним ртом (акулы, осетровые).

У летающих рыб сильнее развивается нижняя часть хвоста, и это помогает им выпрыгивать из воды. (У некоторых глубоководных рыб нижняя лопасть хвостового плавника больше длины тела.)

Форма хвостового плавника связывается и со скоростью плавания: у наилучших пловцов – тунцов – хвост полулунный; медленнее плавает сельдь, имеющая вилообразный хвост; ещё медленнее –сазан, судак, лосось, обладающие выемчатым хвостом; у малоподвижного налима хвост округленный и т. д.

У некоторых рыб (лососевые, корюшковые, хариусовые, косатковые, кошачьи сомы) позади спинного есть жировой плавник (adiposa), не имеющий костной опоры.

В количестве и положении плавников возможны вариации. Парных плавников нет у круглоротых (миноги, миксины). Змеевидная форма тела обычно сопровождается потерей брюшных плавников (Anguillidae), а иногда и грудных (Muraenidae).

При определении видовой принадлежности рыб особенно важен подсчет количества лучей в спинном (D) и анальном (А) плавниках, так как у костистых оно соответствует числу позвонков на определённом участке тела.

Форма тела и его частей обусловливают возможность передвижения рыб (способы, скорости и т. д.). Взаимодействие формы тела (обтекаемой, сплющенной или иной), размеров, формы и расположения плавников позволяет рыбе наилучшим образом использовать гидродинамические силы, возникающие при движении. У хороших пловцов (акулы, осетровые) подъемная сила увеличивается за счет выпуклой спинной и уплощенной брюшной поверхности тела, грудных плавников и рыла, направленных под углом к движению. Движения хвоста и хвостового плавника перемещают тело впереди изменяют направление движения в горизонтальной и вертикальной плоскостях.

Способы движения

Различия в форме тела и образе жизни рыб привели к их различиям в способах движения. Основные из них таковы:

1. Движение при помощи боковых колебательных изгибов всего тела. Скорость движения невелика. Таким способом передвигаются придонные рыбы, имеющие удлиненное тело (угри, вьюны).

2. Движение при помощи частых боковых колебательных движений задней части тела. Передняя часть тела рассекает воду, задняя является движителем. Рыбы имеют компактное тело и мощный хвостовой стебель. К этой группе относится большинство рыб.

Важная роль в обеспечении движения в водной толще принадлежит специальному гидростатическому органу – плавательному пузырю.

У круглоротых и пластиножаберных (миноги, акулы) плавательного пузыря нет. Он появляется у более высокоорганизованных рыб.

У костистых рыб, как правило, плавательный пузырь лежит в полости тела под позвоночником и почками над кишечником. Это однокамерный или двухкамерный орган, наполненный газами. Не имеют плавательного пузыря некоторые глубоководные рыбы, многие камбалы, а также рыбы, быстро меняющие глубину плавания (тунцы, скумбрии).

В эмбриональном периоде у всех рыб плавательный пузырь соединен с кишечником тонкой трубкой, и первоначальное наполнение пузыря воздухом совершается через кишечник. Взрослых рыб по связи плавательного пузыря с кишечником разделяют на две группы. У открытопузырных трубка остается полой, так что связь пузыря с кишечником сохраняется в течение всей жизни и рыбы, заглатывая воздух, могут заполнять им пузырь (см. рис. 19). Это осетровые и низкоорганизованные костистые – лососевые, сельдевые, карповые. У закрытопузырных проток, соединяющий пузырь с кишечником, замыкается и пузырь оказывается изолированным от кишечника (все окуневые и пучкожаберные рыбы – колюшка, судак, окунь, морской конёк и др.),

Таким образом, после того как в первые дни жизни у личинок всех рыб плавательный пузырь наполняется воздухом в результате заглатывания его ртом, регуляция содержания газов в пузыре совершается у открытопузырных рыб путем периодических заглатываний воздуха, а у закрытопузырных – секрецией газов стенками пузыря. Газовая секреция у открытопузырных рыб развита слабо,

Для выделения газов из крови в пузырь (газовая секреция) и наполнения его служат расположенные в передней части пузыря красные тела, или газовые железы, – скопления артериальных и венозных капилляров, называемых за определённый порядок расположения и большую концентрацию их на малой площади “чудесной сеточкой”. Например, у угря объём “чудесной сеточки” составляет 64 мм 3 (объём одной капли воды); она состоит из 88 тыс. венозных и 116 тыс, артериальных капилляров, общая длина которых достигает 352–464 м.

Удаление избытка газов из пузыря у открытопузырных рыб происходит через кровеносные сосуды стенки канала, соединяющего пузырь с кишечником, а также через рот. У закрытопузырных поглощение кислорода из пузыря совершается через овал – карманообразное, расположенное в задней части пузыря скопление капилляров. Изменение содержания газов в плавательном пузыре вызывает изменение плотности тела и связанной с ней плавучести.

У личинок карпа первое наполнение плавательного пузыря воздухом происходит через 1–1,5 сут. после выклева. Лишенные этой возможности, они плохо растут и погибают на 10–14-й день.

Кроме гидростатической плавательный пузырь выполняет ряд добавочных функций: барорецептора, добавочного органа дыхания, резонатора звуков, звукоиздающего органа.

Чтобы добывать пищу и спасаться от врагов, рыбы должны двигаться в плотной водной массе. Поэтому все они имеют обтекаемую форму тела, что облегчает им преодолевать сопротивление воды. Между головой, туловищем и хвостом нет никаких выступов и переходов и нет четкой границы. Клиновидная голова, приспособленная рассекать воду, неподвижно сочленена с позвоночником.

Рыбы, совершающие дальние переходы или постоянно живущие на быстрине, имеют наиболее совершенную обтекаемую форму - их туловище вальковатое или веретенообразное снабжено мощным хвостом. У рыб, обитающих в тихих водах, тело высокое, приспособленное к быстрой смене направления движения. Различаются по форме туловища рыбы, живущих на дне (они как бы сплющены) и в верхних слоях воды (с плоскими боками).

На форму тела влияет и характер питания рыб. Более длинное и прогонистое туловище имеют хищники, вынужденные догонять добычу. Рыбы, употребляющие малоподвижную пищу, короче хищников по длине, но значительно превосходят их высотой тела.

Главным двигательным органом рыб является хвост, с помощью которого они как бы отталкиваются от воды. У большинства наших рыб хвосты снабжены двухлопастными плавниками, у сома, налима и некоторых других хвостовой плавник однолопастный.

Кроме хвостового имеются два грудных плавника, расположенные неподалеку от головы по обе стороны туловища, а сзади них и чуть ниже - два брюшных. Непарный подхвостовой плавник расположен на брюхе сзади анального отверстия. На спине бывает по два (окунь, судак) или по одному (щука) спинному плавнику.

Плавники - это образования, состоящие из жестких и мягких костных лучей, соединенных перепонками. Назначение хвостового - помогать движению вперед.

Спинной и подхвостовой являются своеобразными килями, регулирующими положение тела рыбы в вертикальной плоскости. Грудные и брюшные плавники облегчают рыбе движение вверх - вниз и во время поворотов.

Снаружи все тело рыбы покрыто тонким гибким панцирем, образованным костяными пластинками - чешуей. Чешуйки бывают трех видов. У карповых (белых) рыб - они с закругленным передним краем; в коже такие чешуйки сидят непрочно и легко отпадают.

У окунёвых чешуя с зубчиками; в коже сидят очень прочно. Чешуей с выступающим посередине зубом покрыто тело осетровых.

Размер чешуек увеличивается вместе с ростом рыбы. Но происходит это не за счет расширения уже имеющейся пластинки, а за счет появления под ней новой молодой чешуйки большего размера. Иными словами, по мере увеличения возраста рыбы чешуя увеличивается и по ширине и по толщине. Она становится похожей на стопку наложенных друг на друга и сросшихся тонких пластинок, из которых верхняя - самая старая и маленькая, а нижняя - самая большая и молодая. Эта особенность роста чешуи позволила ученым выработать методику определения возраста рыбы.

Взятую выше боковой линии под спинным плавником чешую тщательно очищают от остатков кожи и слизи и помещают под лупу 8-10-кратного увеличения. Видимые в лупу концентрические кольца - это края всех, постепенно образовавшихся пластинок.

Но рост рыбы, а следовательно, и рост чешуек, неравномерен в течение года. Летом рыба активно кормится и растет быстрее, поэтому расстояния между краями пластинок получаются наиболее широкими. Осенью, в связи с замедлением роста рыбы, они сужаются. А зимой сближаются настолько, что образуют одно темное кольцо. Следующим летом на пластинке появляются новые широкие концентрические кольца, сужающиеся к осени и зиме. Стало быть, количество темных колец на чешуе рыбы и будет соответствовать числу лет ее жизни.

Кроме чешуйчатого панциря тело рыбы покрывает и обильный слой слизи. Она выполняет двоякую роль. Во-первых, предохраняет кожу от грибков, бактерий, механических взвесей в воде и воздействия различных химических солей. А, во-вторых, как всякая смазка, облегчает рыбе скольжение в воде.

Быстрее перемещаться в толще воды с малым расходом мышечной энергии рыбе помогает и такой гидростатический аппарат, как плавательный пузырь. Он находится в полости тела под позвоночником и сообщается у одних рыб - с полостью глотки, у других - с анальным отверстием. Для того, чтобы уйти на глубину, рыба выпускает из пузыря часть находящегося там газа.

Роль физических свойств воды в жизни рыб огромна. От плодородности воды: значительной степени Зависят условия движения, рыбы в. воде. Оптические свойства воды и содержание в ней взвешенных частиц влияют как на условия охоты рыб, ориентирующихся при помощи органов зрения, так и на условия защиты от врагов.

Температура воды в значительной степени определяет интенсивность процесса обмена. веществ у рыб. Изменения температуры во многих случаях являются натуральным раздражителем, определяющим! начало нереста, миграции и т, д. Другие физические и химические свойства воды, такие как соленость, насыщенность; кислородом, вязкость, также имеют огромное значение.

ПЛОЩАДЬ, ВЯЗКОСТЬ, ДАВЛЕНИЕ И ДВИЖЕНИЕ ВОДЫ.

СПОСОБЫ ПЕРЕДВИЖЕНИЯ РЫБ.

Рыбы живут в среде значительно более плотной и вязкой, Чем воздух; с этим связан ряд особенностей в их строении, функциях. их органов и поведении.

Рыбы приспособлены передвигаться как в стоячей, так и в текущей воде. Движения воды и поступательные, и колебательные играют в жизни рыб весьма существенную роль. Рыбы приспособлены к движению в воде различными способами и с различной скоростью. С этим связаны форма тела, строение" плавников и некоторые иные, особенности.в строении рыб.

По форме тела рыб можно разделить на несколько типов:

Торпедовидный - наиболее хорошие пловцы, обитатели толщи воды, К этой группе относятся скумбрия, кефаль, сельдевая акула, лосось и др. Стреловидный - близок к предыдущему, но тело более вытянуто и непарные плавники отодвинуты назад. Хорошие пловцы, обитатели толщи воды.- сарган, Щука. Сплющенный с боков -этот тип наиболее сильно варьирует.

Обычно его подразделяют на:

а) лещевидный,
б) тип луны-рыбы и
в) тип камбалы.

По условиям обитания рыбы, принадлежащие к этому типу, также очень разнообразны - от жителей толщи воды (луна-рыба) до придонных (лещ) или донных (камбала).

Змеевидный - тело сильно вытянуто, поперечный разрез почти круглый; обычно обитатели зарослей - угри, морские иглы и др.

Лентовидный - тело сильно вытянуто и сплющено t боков. Плохие пловцьк сельдяной король Hegalecus, Trachypterus и др.

Шаровидны их тело почти шарообразное, хвостовой плавник развит обычно слабо - кузовки, некоторые пинагоры и др.

Плоский - тело сплющено дорзовентрально различные скаты, морской черт.

Рис. Различные типы формы тела рыб:

1 - стреловидный (сарган); 2 - торпедовидный (скумбрия); 3 - сплющенный с боков, лещевидный (обыкновенный лещ); 4 - тип рыбы-луны (луна-рыба); 5 - тип камбалы (речная камбала); 6 - змеевидный (угорь); 7 - лентовидный (сельдяной король); 8 - шаровидный (кузовок) 9 - плоский (скат)

Все эти типы формы тела рыб, естественно, связаны между собой переходами. Например, обычная шиповка - Cobitis taenia L. - занимает промежуточное положение между змеевидным и лентовидным типами.

Поступательное движение обеспечивается путем изгибаний всего тела за счет той волны, которая передвигается по телу рыбы (рис.). Другие рыбы перемещаются с неподвижным телом за счет колебательных движений плавников - анального, как например у электрического угря - Electrophorus electricus L., или спинного, как у ильной рыбы

Рис. Способы движения: вверху - угря; внизу - трески. Видно, как по телу рыбы идет волна

Amia calva L. Камбалы плавают, совершая колебательные движения одновременно и спинным, и анальным плавниками. У ската плавание обеспечивается колебательными движениями сильно увеличенных грудных плавников (рис. 4).

Рис. Движение рыб при помощи плавников: анального (электрический угорь) или грудных (скат)

Хвостовой плавник, главным образом, парализует тормозящее движение конца тела и ослабляет обратные токи. По характеру действия хвосты рыб принято разделять на:

1) изобатический, где верхняя и нижняя лопасти равновелики; подобный тип хвоста имеется у скумбрии, тунца и многих других;
2) эпибатический, у которого верхняя лопасть развита лучше, чем нижняя; этот хвост облегчает движение вверх; подобного рода хвост характерен для акул и осетровых;
3) гипобатический, когда нижняя лопасть хвоста развита больше верхней и способствует движению вниз; гипобатический хвост имеется у летучей рыбы, леща в некоторых других (рис.).

Основную функцию рулей глубины выполняют у рыб грудные, а также и брюшные плавники. При помощи их осуществляется отчасти и поворачивание рыбы в горизонтальной плоскости. Роль непарных плавников (спинного и анального), если они не несут функции поступательного движения, сводится к содействию поворотам рыбы вверх и вниз и лишь отчасти к роли килей-стабилизаторов.

Способность больше или меньше изгибать тело находится, естественно, в связи с. его строением. Рыбы с большим числом позвонков могут сильнее изгибать тело, чем рыбы с малым числом позвонков. Число позвонков у рыб колеблется от 16 у луны-рыбы, до 400 у ремень-рыбы. Также рыбы с мелкой чешуей могут изгибать свое тело в большей степени, чем крупно чешуйные.

Для преодоления сопротивления воды чрезвычайно важно сведение до минимума трения тела о воду.

Это достигается путем максимального сглаживания поверхности и смазки ее соответствующими понижающими трение веществами. У всех рыб, как правило, кожа имеет большое количество бокаловидных желез, которые выделяют слизь, смазывающую поверхность тела. Лучшие пловцы среди рыб имеют торпедовидную форму тела.

Скорости движения рыб связаны и с биологическим состоянием рыбы, в частности, зрелостью гонад. Они зависят и от температуры воды. Наконец, скорость движения рыбы может меняться от того, движется рыба в стае или в одиночку. Наибольших скоростей могут достигать некоторые акулы, меч-рыбы, тунцы. Голубая акула - Carchariaus glaucus L.-перемещается со скоростью около 10 м/сек, тунец - Thunnus tynnus L. - со скоростью 20 м/сек, лосось -- Salmo salar L. - 5 м/сек. Абсолютная скорость движения рыбы зависит от ее размеров.-- Поэтому для сравнения скорости движения разноразмерных рыб используется обычно коэффициент скорости, представляющий собою частное от деления абсолютной скорости движения рыбы на корень квадратный из ее длины.

У очень быстро двигающихся рыб (акулы, тунцы) коэффициент скорости около 70. Быстро двигающиеся рыбы (лосось, скумбрия) обладают коэффициентом 30-60; умеренно быстрые ("сельдь, треска, кефаль) - от 20 до 30; небыстрые (например, лещ) - qx 10 до 20; медленные, (подкаменщики, скориены) - от 5 до 10 и очень медленные (луна рыба) - менее 5.

Хорошие пловцы в текучей воде несколько отличаются по форме тела от хороших пловцов в стоячей воде, в частности, у нервых хвостовой стебель обычно значительно выше, и короче, чем у вторых. В качестве примера можно сравнить форму хвостового стебля форели, приспособленной жить в воде с быстрым течением, и скумбрии - обитателя медленно двигающихся и стоячих морских вод. .

Быстро плавая, преодолевая быстрины и перекаты, рыбы утомляются. Они не могут плавать длительное время без отдыха. При большом напряжении у рыб в крови происходит накопление молочной кислоты, которая при отдыхе затем исчезает. Иногда рыбы, например, при прохождении рыбоходов, настолько утомляются, что, пройдя их, даже гибнут. В связи с. этим при конструировании рыбоходов необходимо предусматривать в них соответствующие места для отдыха рыб.-:

Рис. Схема движения летучей рыбы при взлете. Вид сбоку и сверху.

Среди рыб есть представители, которые приспособились к своеобразному полету по воздуху. Наиболее хорошо это свойство развито у летучих рыб - Exocoetidae; собственно, это не настоящий полет, а парение по типу планера. У этих рыб грудные плавники развиты чрезвычайно сильно и выполняют ту же функцию, .что и крылья самолета или планера (рис.). Основным двигателем, дающим начальную скорость при полете, является хвост и, в первую очередь, его нижняя, лопасть. Выскочив на поверхность воды, летучая рыба еще некоторое время скользит по водной поверхности, оставляя за собой кольцевые волны, расходящиеся в стороны. В то время, когда тело летучей рыбы находится в воздухе, а в воде остается только ее хвост, она все еще продолжает увеличивать скорость движения, нарастание которой прекращается только после полного отрыва тела рыбы от поверхности воды. Держаться в воздухе летучая рыба может около 10 сек и пролетает при этом расстояние свыше 100 ж.

Возможно, будет полезно почитать: