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
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.
Присмотритесь к движениям рыбы в воде, и вы увидите, какая часть тела принимает в этом главное участие (рис. 8). Рыба несётся вперёд, быстро двигая вправо и влево хвостом, который оканчивается широким хвостовым плавником. В этом движении принимает участие и туловище рыбы, но в основном оно осуществляется хвостовым отделом тела.
Поэтому хвост у рыбы очень мускулист и массивен, почти незаметно сливается с туловищем (сравните в этом отношении с наземными млекопитающими вроде кошки или собаки), например, у окуня туловище, внутри которого заключаются все внутренности, оканчивается лишь немного дальше половины общей длины его тела, а все остальное есть уже его хвост.
Кроме хвостового плавника у рыбы имеется ещё два непарных плавника - сверху спинной (у окуня, судака и некоторых других рыб он состоит из двух отдельных выступов, расположенных один, за другим) и снизу подхвостовой, или анальный, который называется так потому, что сидит на нижней стороне хвоста, как раз позади заднепроходного отверстия.
Эти плавники препятствуют вращению тела вокруг продольной оси (рис. 9) и, подобно килю на корабле, помогают рыбе сохранять в воде нормальное положение; у некоторых рыб спинной плавник служит и надёжным орудием защиты. Такое значение он может иметь в том случае если, поддерживающие его плавниковые лучи представляют собой твёрдые колючие иглы, препятствующие более крупному хищнику проглотить рыбу (ёрш, окунь).
Затем мы видим у рыбы ещё парные плавники - пару грудных и пару брюшных.
Грудные плавники сидят выше, почти по бокам тела, а брюшные более сближены между собой и расположены на брюшной стороне.
Расположение плавников у различных рыб неодинаково. Обыкновенно брюшные плавники находятся позади грудных, как мы видим это, например, у щуки (брюхопёрые рыбы; см. рис. 52), у других рыб брюшные плавники переместились на переднюю часть тела и находятся между двумя грудными (грудопёрые рыбы, рис. 10), и, наконец, у налима и некоторых морских рыб, например трески, пикши (рис. 80, 81) и наваги, брюшные плавники сидят впереди грудных, как бы на горле рыбы (горлопёрые рыбы).
Парные плавники не имеют сильной мускулатуры (проверьте это на вяленой вобле). Поэтому они не могут влиять на скорость движения, и рыба гребёт ими только при самом медленном перемещении в спокойной стоячей воде (карп, карась, золотая рыбка).
Главное же их назначение - поддерживать равновесие тела. Мёртвая или ослабевшая рыба опрокидывается брюхом кверху, так как спина у рыбы оказывается тяжелее, чем её брюшная сторона (почему - это мы увидим при вскрытии). Значит, живой рыбе приходится всё время делать некоторое усилие, чтобы не опрокинуться на спину или не свалиться набок; это и достигается работой парных плавников.
Убедиться в этом можно путём несложного опыта, лишив рыбу возможности пользоваться своими парными плавниками и привязав их к телу шерстяными нитками.
У рыбы с подвязанными грудными плавниками более тяжёлый головной конец перетягивает и опускается вниз; рыбы, у которых отрезаны или привязаны грудной или брюшной плавники с одной стороны, ложатся на бок, а рыба, у которой обвязаны нитками все парные плавники, точно мёртвая опрокидывается вверх брюхом.
(Здесь, впрочем, имеются исключения: у тех видов рыб, у которых плавательный пузырь расположен ближе к спинной стороне, брюхо может оказаться тяжелее спины, и рыба не перевернётся.)
Кроме того, парные плавники помогают рыбе делать повороты: желая повернуть направо, рыба загребает левым плавником, а правый прижимает к телу, и наоборот.
Возвратимся ещё раз к уточнению роли спинного и подхвостового плавников. Иногда не только в ответах учащихся, но и в объяснениях учителя дело представляется так, будто именно они придают телу нормальное положение - спиной вверх.
В действительности, как мы видели, такую роль выполняют парные плавники, тогда как спинной и подхвостовой при движении рыбы препятствуют её веретеновидному телу крутиться вокруг продольной оси и тем самым поддерживают нормальное положение, которое придали телу парные плавники (у ослабевшей рыбы, плывущей на боку или вверх брюхом, те же непарные плавники поддерживают уже принятое телом ненормальное положение).
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.
Рыбы - водные животные , приспособленные к жизни в пресных водоемах и морской воде. Они имеют твердый скелет (костный, хрящевой или частично окостеневший).
Рассмотрим особенности строения и жизнедеятельности рыб на примере речного окуня.
Среда обитания и внешнее строение рыб на примере речного окуня
Речной окунь обитает в пресноводных водоемах (медленно текущих реках и озерах) Европы, Сибири и Средней Азии. Вода оказывает заметное сопротивление движущимся в ней телам. Окунь, как и многие другие рыбы, имеет обтекаемую форму - это помогает ему быстро двигаться в воде. Голова окуня плавно переходит в туловище, а туловище - в хвост. На заостренном переднем конце головы помещается рот с губами, способный широко раскрываться.
Рисунок: внешнее строение речного окуня
На верхней части головы видны две пары небольших отверстий - ноздри, ведущие в обонятельный орган. По ее бокам расположены два больших глаза.
Плавники окуня
Изгибая уплощенное с боков тело и хвост то вправо, то влево, окунь движется вперед. При плавании большую роль играют плавники. Каждый плавник состоит из тонкой кожной перепонки, которая поддерживается костными плавниковыми лучами. При растопыривании лучей кожа между ними натягивается и поверхность плавника увеличивается. На спине окуня помещаются два спинных плавника : передний большой и задний поменьше . Число спинных плавников у разных видов рыб может быть различным. На конце хвоста находится большой двухлопастный хвостовой плавник , на нижней стороне хвоста - анальный . Все эти плавники непарные. У рыб есть и парные плавники - их всегда две пары. Грудные парные плавники (передняя пара конечностей) помещаются у окуня по бокам тела позади головы, брюшные парные плавники (задняя пара конечностей) - на нижней стороне туловища. Главную роль при движении вперед играет хвостовой плавник . Парные плавники имеют значение при поворотах, остановке, медленном движении вперед и сохранении равновесия.
Спинные и анальный плавники придают телу рыбы устойчивость при движении вперед и крутых поворотах.
Покровы и окраска окуня
Тело окуня покрыто костными чешуйками . Каждая чешуйка своим передним краем погружена в кожу, а задним краем налегает на чешуйки следующего ряда. Все вместе они образуют защитный покров - чешую , не мешающую движениям тела. По мере роста рыбы чешуйки тоже увеличиваются в размере, по ним можно узнать возраст рыбы.
Снаружи чешуя покрыта слоем слизи, которая выделяется кожными железами. Слизь уменьшает трение тела рыбы о воду и служит защитой от бактерий и плесеней.
Как у большинства рыб, брюхо окуня светлее спины. Сверху спина до известной степени сливается с темным фоном дна. Снизу светлое брюхо менее заметно на светлом фоне поверхности воды.
Окраска тела окуня зависит от окружающей среды. В лесных озерах с темным дном она имеет темный цвет, иногда там попадаются даже совсем черные окуни. В водоемах со светлым песчаным дном живут окуни со светлой и яркой окраской. Окунь часто затаивается в зарослях. Здесь зеленоватый цвет его боков с вертикальными темными полосами делает окуня незаметным. Такая покровительственная окраска помогает ему скрываться от врагов и лучше подкарауливать жертву.
По бокам тела окуня от головы к хвосту проходит узкая темная боковая линия . Это своеобразный орган чувств.
Скелет окуня состоит из большого числа костей. Его основу составляет позвоночник, который тянется вдоль всего тела рыбы от головы до хвостового плавника. Позвоночник образован большим числом позвонков (у окуня их 39-42).
Рисунок: Скелет речного окуня
Когда окунь развивается в икринке, у него на месте будущего позвоночника появляется хорда. Позднее вокруг хорды возникают позвонки. У взрослого окуня от хорды сохраняются только небольшие хрящевидные остатки между позвонками.
Каждый позвонок состоит из тела и верхней дуги , заканчивающейся длинным верхним отростком. В своей совокупности верхние дуги вместе с телами позвонков образуют позвоночный канал, в котором находится спинной мозг .
В туловищном отделе тела к позвонкам сбоку причленяются ребра . В хвостовом отделе ребер нет; каждый расположенный в нем позвонок снабжен нижней дугой, заканчивающейся длинным нижним отростком.
Спереди с позвоночником прочно сочленен скелет головы - череп . Скелет есть и в плавниках.
В парных грудных плавниках скелет плавников соединен с позвоночником костями плечевого пояса . Кости, соединяющие скелет парных брюшных плавников с позвоночником, у окуня не развиты.
Скелет имеет большое значение: он служит опорой для мышц и защитой для внутренних органов.
Мышцы речного окуня
Под кожей расположены прикрепленные к костям мышцы, образующие мускулатуру . Самые сильные из них находятся на спинной стороне туловища и в хвостовом отделе.
Сокращение и расслабление мышц вызывает изгибание тела рыбы, благодаря чему она передвигается в воде. В голове и у плавников находятся мышцы, приводящие в движение челюсти, жаберные крышки и плавники.
Плавательный пузырь речного окуня
Речной окунь, как и любая рыба, тяжелее воды. Его плавучесть обеспечивает плавательный пузырь . Он находится в брюшной полости сверху над кишечникоми имеет форму полупрозрачного мешочка, наполненного газом.
Рисунок: Внутреннее строение речного окуня. Пищеварительная и выделительная системы
Плавательный пузырь образуется у зародыша окуня как вырост кишечника на спинной стороне. Он теряет связь с кишкой на стадии личинки. Личинка на 2-3-и сутки после вылупления должна всплыть к поверхности воды и проглотить немного атмосферного воздуха для заполнения плавательного пузыря. Если этого не произойдет, личинка не может плавать и погибает.
Регулируя объем плавательного пузыря, окунь держится на определенной глубине, всплывает или погружается. При сжатии пузыря избыток газа поглощается кровью в капиллярах внутренней поверхности пузыря. Если пузырь расширяется, то газ поступает в него из крови. Когда окунь опускается в глубину, пузырь уменьшается в объеме - и плотность рыбы увеличивается. Это способствует быстрому погружению. При всплывании объем пузыря увеличивается и рыба становится относительно легче. На одной и той же глубине объем пузыря рыбы не меняется. Это позволяет рыбе удерживаться без движения, как бы висеть в толще воды.
В отличие от речного окуня, у других рыб, например карпа, леща, плотвы, сельди, плавательный пузырь сохраняет связь с кишкой при помощи воздушного протока - тонкой трубочки в продолжение всей жизни. Избыток газа выходит через этот проток в кишечник, а оттуда через рот и жаберные щели в воду.
Основная функция плавательного пузыря - это обеспечение плавучести рыб. Кроме того, он помогает рыбам лучше слышать, так как, будучи хорошим резонатором, усиливает звуки.
