Анатомия рыб. Строение и некоторые физиологические особенности рыб

На земле и в мировом океане обитает огромное многообразие живых существ. Биологи подразделяют их на отряды, виды и подвиды. Это вполне оправдано, так как порой очень трудно отнести то или иное животное к определенному виду.

Однако, если живые существа и организмы, находящиеся на суше, более-менее изучены, то те, которые живут и плавают в морских просторах и вовсе для экологов кладезь научных открытий в биологии.

Говоря о ныне исследованных животных мирового океана, отдельное место занимают «китообразные». Чаще употребляемое название «киты». Несмотря на то, что киты обитают в океане, их никак нельзя назвать рыбами. Они вместе с дельфинами, белухами и косатками относятся к отряду млекопитающих .

Строение хвостовых плавников рыб и китов

Киты и рыбы имеют принципиально разное строение и способ дыхания. Для движения в воде рыбам необходимы плавники. Киты перемещаются в воде принципиально иначе. Из-за особенностей своего строения, они плавают, используя хвост. Пожалуй, эта часть китового тела является самой сильной.

Говоря о том, чем различаются хвостовые плавники рыб и китов, можно выделить главные признаки для обоих видов:

• Киты, чей хвостовой плавник горизонтальный, позволяет с легкостью перемещаться в воде волнообразно;
• Рыба же имеет хвостовой плавник, располагающийся вертикально.

Такая разница неслучайна. У обоих видов рассматриваемых животных, несмотря на то, что они постоянно находятся в воде, абсолютно разный скелет, способ насыщения кислородом, размножения, вскармливания потомства и разное строение кожи.

Рыбы

Говоря о рыбах и способе дыхания , выделяют следующие признаки этих хладнокровных животных:

1. Дышат при помощи фильтрующего органа. С их помощью рыбы отфильтровывают кислород из воды. Как следствие им не нужно напрямую получать кислород из атмосферы.
2. Размножение рыб происходит посредством развития эмбриона из икринки.
3. Кожный покров защищен чешуей.

Киты

Китам же для дыхания нужно время от времени подниматься на поверхность и делать вдох и на продолжительное время задерживать дыхание. Под водой эти млекопитающие после вдоха могут проводить до полутора часов . Горизонтально расположенный плавник, позволяет быстро всплыть на поверхность воды при необходимости. Плавник также позволяет ему с легкостью держать дыхало над водой, так как орган дыхания расположен вверху головы.

Исходя из всего вышесказанного, можно сделать вывод, что у китов легочное дыхание и они теплокровные. Кожа часто гладкая без чешуи, однако, наблюдается и наличие остатков шерсти. Развиваются киты внутриутробно, и присутствует молочное вскармливание потомства.

Китов ученые склонны относить к группе «китопарнокопытных». Это группа не относится к систематической группе изученных животных. Дело в том, что есть некая теория о происхождении китов от древних животных, по виду напоминавшие современного волка, имевшего, однако, копыта как у коров и других парнокопытных. Современное их научное название «мезонихии» . Это вид древних млекопитающих, живший порядка 50 миллионов лет назад. Считается, что мезонихии жили на суше, но охотились в воде, на побережьях древнего моря.

Через определенный временной промежуток этот вид парнокопытных животных, продолжая вести полуводный образ жизни, начал эволюционировать. Их тела приняли более обтекаемую форму. Появился мощный хвост, заменяя задние конечности. Передняя же пара конечностей, копыта постепенно принимало вид ласт, так появились плавники.

Постепенно под кожей откладывался толстый слой жира . С туловища исчез мех. Шкура стала гладкой. Говоря о ноздрях, они тоже претерпели некоторые изменения. Находясь практически все время в воде, возникла необходимость приспособиться к дыханию в ней. Ноздри переместились в верхнюю часть головы. Так вскоре появились дыхала.

Современные киты и китообразные имеют форму торпеды. Такое строение тела способствует быстрому передвижению в воде. Исчезновение волос с кожи также предполагает уменьшение трения. Сама кожа очень упругая и эластичная. Неоспоримое достоинство китовой кожи в том, что она является практически не смачиваемой. Все эти факторы, безусловно, являются плюсами для развития хорошей скорости в воде.

Строение скелета

Китовый скелет имеет все отделы, присущие млекопитающим . Однако отделы эти немного видоизменены и адаптированы для жизни в воде. Массивная голова с клювом практически плавно переходит в тело. Но у китового скелета все-таки есть небольшой шейный отдел. Туловище постепенно сходит на хвост.

Китовая голова

Голова кита - череп, полностью приспособлена к специфическому дыханию. Уже упоминалось о ноздрях, они смещены к темени, а кости темени, сдвинуты, так что соприкасаются с верхней затылочной костью. Челюстные кости удлиненные, что связано с развитием цедильного аппарата.

Зубы у этих млекопитающих отсутствуют, лучше сказать, что они атрофированы и находятся в челюстной кости . Зубы в ротовой полости заменились огромным количеством роговых пластинок. Их называют китовым усом.

Хвост и плавники

Хвост китообразного - это, пожалуй, самая сильная и плотная часть скелета. На конце хвоста довольно часто встречаются парные лопасти, расположенные горизонтально. На спине почти всех видов китовых есть спинной плавник, стабилизатор глубины. Он непарный.

Плавники хвостовой и спинной плавник - это просто кожные образования . Внутри их находится только соединительная хрящевая ткань.

Китовые плавники выполняют еще и терморегулирующую функцию. Чтобы тело кита не перегревалось, китовые плавники выводят лишнее тепло.

Конечности у китообразных млекопитающих сохранились только передние. Эволюционировав, они превратились в грудные сильные плавники, кистевые части которых зачастую сращены. В основном являются некими регуляторами глубины и «подворотниками».

Задних конечностей у китов нет . Несмотря на это, ученые иногда наблюдают и находят в некоторых скелетах остатки тазовых костей, рудименты по-научному.

В заключение можно сделать следующий вывод, что плавники рыб и китов различаются вследствие эволюции китов из земноводных в обитателей океанов. Горизонтальное положение плавников обусловлено специфическим способом дыхания, таким образом, китам легче и быстрее всплывать на поверхность и делать вдох.

Тема 3. ПЛАВНИКИ РЫБ, ИХ ОБОЗНАЧЕНИЯ, СТРОЕНИЕ И ФУНКЦИИ

Материал и оборудование. Набор фиксированных рыб – 30-40 видов. Таблицы: Положение брюшных плавников; Модификации плавников; Типы хвостового плавника; схема положения хвостового плавника различной формы относительно зоны вихрей. Инструменты: препаровальные иглы, пинцет, ванночка (по одному набору на 2-3 студентов).

Задание. При выполнении работы нужно рассмотреть на всех видах рыб набора: парные и непарные плавники, ветвистые и неветвистые, а также членистые и нечленистые лучи плавников, положение грудных плавников и три положения брюшных плавников. Найти рыб, не имеющих парных плавников; с видоизмененными парными плавниками; с одним, двумя и тремя спинными плавщиками; с одним и двумя анальными плавниками, а также рыб, не имеющих анального плавника; с видоизмененными непарными плавниками. Определить все типы и формы хвостового плавника.

Составить формулы спинного и анального плавников для видов рыб, указанных преподавателем, и перечислить виды рыб, имеющиеся в наборе, с различными формами хвостового плавника.

Зарисовать ветвистые и неветвистые, членистые и нечленистые лучи плавников; рыб с тремя положениями брюшных плавников; хвостовые плавники рыб различной формы.

Плавники рыб бывают парные и непарные. К парным принадлежат грудные Р (pinna pectoralis) и брюшные V (pinna ventralis); к непарным – спинной D (pinna dorsalis), анальный А (pinna analis) и хвостовой С (pinna caudalis). Наружный скелет плавников костистых рыб состоит из лучей, которые могут быть ветвистыми и неветвистыми . Верхняя часть ветвистых лучей разделена на отдельные лучики и имеет вид кисточки (ветвистая). Они мягкие и расположены ближе к каудальному концу плавника. Неветвистые лучи лежат ближе к переднему краю плавника и могут быть разделены на две группы: членистые и нечленистые (колючие). Членистые лучи разделены по длине на отдельные членики, они мягкие и могут гнуться. Нечленистые – твердые, с острой вершиной, жесткие, могут быть гладкими и зазубренными (рис. 10).

Рисунок 10 – Лучи плавников:

1 – неветвистый членистый; 2 – ветвистый; 3 – колючий гладкий; 4 – колючий зазубренный.

Число ветвистых и неветвистых лучей в плавниках, особенно в непарных, – важный систематический признак. Лучи просчитываются, и число их записывается. Нечленистые (колючие) обозначаются римскими цифрами, ветвистые – арабскими. На основании просчета лучей составляется формула плавника. Так, судак имеет два спинных плавника. В первом из них 13-15 колючих лучей (у разных особей), во втором 1-3 колючки и 19-23 ветвистых луча. Формула спинного плавника судака имеет следующий вид: D XIII-XV, I-III 19-23. В анальном плавнике судака число колючих лучей I-III, ветвистых 11-14. Формула анального плавника судака выглядит так: А II-III 11-14.

Парные плавники. Эти плавники есть у всех настоящих рыб. Отсутствие их, например, у муреновых (Muraenidae) – явление вторичное, результат поздней утраты. Круглоротые (Cyclostomata) не имеют парных плавников. Это явление первичное.

Грудные плавники находятся позади жаберных щелей рыб. У акул и осетровых грудные плавники располагаются в горизонтальной плоскости и малоподвижны. У этих рыб выпуклая поверхность спины и уплощенная брюшная сторона тела придают им сходство с профилем крыла самолета и при движении создают подъемную силу. Подобная асимметричность корпуса вызывает появление вращательного момента, стремящегося повернуть, голову рыбы вниз. Грудные плавники и рострум акул и осетровых рыб в функциональном отношении составляют единую систему: направленные под небольшим (8-10°) углом к движению они создают добавочную подъемную силу и нейтрализуют действие вращательного момента (рис. 11). Если акуле удалить грудные плавники, она будет поднимать голову вверх, чтобы удержать тело в горизонтальном положении. У осетровых рыб удаление грудных плавников ничем не компенсируется из-за плохой гибкости тела в вертикальном направлении, которой мешают жучки, поэтому при ампутации грудных плавников рыба опускается на дно и не может подняться. Так как грудные плавники и рострум у акул и у осетровых рыб функционально связаны, сильное развитие рострума, как правило, сопровождается уменьшением размеров грудных плавников и удалением их от передней части тела. Это хорошо заметно у акулы-молота (Sphyrna) и пилоносной акулы (Pristiophorus), рострум которых развит сильно, а грудные плавники невелики, тогда как у морской лисицы (Alopiias) и синей акулы (Prionace) грудные плавники развиты хорошо, а рострум небольшой.

Рисунок 11 – Схема вертикальных сил, возникаю­щих при поступательном движении акулы или осетровой рыбы в направлении продольной оси тела:

1 – центр тяжести; 2 – центр динамического давления; 3 – сила остаточной массы; V 0 – подъемная сила, создаваемая корпусом; V р – подъемная сила, создаваемая грудными плавниками; V r – подъемная сила, создаваемая рострумом; V v – подъемная сила, создаваемая брюшными плавниками; V с – подъемная сила, создаваемая хвостовым плавником; Изогнутые стрелки показывают действие вращательного момента.

Грудные плавники костистых рыб в отличие от плавников акул и осетровых расположены вертикально и могут совершать гребные движения вперед и назад. Основная функция грудных плавников костистых рыб – движители малого хода, позволяющие точно маневрировать при поисках корма. Грудные плавники вместе с брюшными и хвостовым позволяют сохранять равновесие рыбе при неподвижности. Грудные плавники у скатов, равномерно окаймляющие их тело, выполняют функцию главных движителей при плавании.

Грудные плавники у рыб очень разнообразны как по форме, так и по размерам (рис. 12). У летучих рыб длина лучей может составлять до 81 % длины тела, что позволяет

Рисунок 12 – Формы грудных плавников рыб:

1 – летучая рыба; 2 – окунь-ползун; 3 – килебрюшка; 4 – кузовок; 5 – морской петух; 6 – морской черт.

рыбам парить в воздухе. У пресноводных рыб килебрюшек из семейства Харациновые увеличенные грудные плавники позволяют рыбе совершать полет, напоминающий полет птиц. У морских петухов (Trigla) первые три луча грудных плавников превратились в пальцевидные выросты, опираясь на которые рыба может передвигаться по дну. У представителей отряда Удильщикообразные (Lophiiformes) грудные плавники с мясистыми основаниями также приспособлены к передвижению по грунту и быстрому закапыванию в него. Передвижение по твердому субстрату с помощью грудных плавников сделало эти плавники очень подвижными. При передвижении по грунту удильщиковые могут опираться как на грудные, так и на брюшные плавники. У сомов рода Clarias и морских собачек рода Blennius грудные плавники служат дополнительными опорами при змеевидных движениях тела во время перемещения по дну. Своеобразно устроены грудные плавники прыгуновых (Periophthalmidae). Их основания снабжены специальной мускулатурой, позволяющей совершать движения плавника вперед и назад, и имеют изгиб, напоминающий локтевой сустав; под углом к основанию находится сам плавник. Обитая на прибрежных отмелях, прыгуновые с помощью грудных плавников способны не только перемещаться по суше, но и подниматься вверх по стеблям растений, используя при этом хвостовой плавник, которым они обхватывают стебель. С помощью грудных плавников перемещаются по суше и рыбы-ползуны (Anabas). Отталкиваясь хвостом и цепляясь грудными плавниками и шипами жаберной крышки за стебли растений, эти рыбы способны путешествовать от водоема к водоему, проползая сотни метров. У таких придонных, рыб, как каменные окуни (Serranidae), колюшковые (Gasterosteidae), и губановые (Labridae), грудные плавники обычно широкие, закругленные, веерообразные. При их работе волны ундуляции движутся вертикально вниз, рыба оказывается как бы подвешенной в толще воды и может подниматься вверх подобно вертолету. Рыбы отряда Иглобрюхообразные (Tetraodontiformes), морские иглы (Syngnathidae) и коньки (Hyppocampus), имеющие малые жаберные щели (жаберная крышка скрыта под кожей), могут совершать грудными плавниками круговые движения, создавая отток воды от жабр. При ампутации грудных плавников эти рыбы задыхаются.

Брюшные плавники выполняют главным образом функцию равновесия и поэтому, как правило, располагаются вблизи центра тяжести тела рыбы. Их положение меняется с изменением центра тяжести (рис. 13). У низкоорганизованных рыб (сельдеобразные, карпообразные) брюшные плавники расположены на брюхе за грудными плавниками, занимая абдоминальное положение. Центр тяжести этих рыб находится на брюхе, что связано с некомпактным положением внутренних органов, занимающих большую полость. У высокоорганизованных рыб брюшные плавники находятся в передней части тела. Такое положение брюшных плавников называется торакальным и характерно преимущественно для большинства окунеобразных рыб.

Брюшные плавники могут располагаться впереди грудных – на горле. Такое расположение называется югулярным , и характерно оно для большеголовых рыб с компактным расположением внутренних органов. Югулярное положение брюшных плавников свойственно всем рыбам отряда Трескообразные, а также большеголовым рыбам отряда Окунеобразные: звездочетовым (Uranoscopidae), нототениевым (Nototheniidae), собачковым (Blenniidae) и др. Брюшные плавники отсутствуют у рыб с угревидной и лентовидной формой тела. У ошибневидных (Ophidioidei) рыб, имеющих лентовидно-угревидную форму тела, брюшные плавники находятся на подбородке и выполняют функцию органов осязания.

Рисунок 13 – Положение брюшных плавников:

1 – абдоминальное; 2 – торакальное; 3 – югулярное.

Брюшные плавники могут видоизменяться. С помощью их некоторые рыбы прикрепляются к грунту (рис. 14), образуя либо присасывательную воронку (бычковые), либо присасывательный диск (пинагоровые, слизняковые). Видоизмененные в колючки брюшные плавники колюшковых несут защитную функцию, а у спинорогов брюшные плавники имеют вид колючего шипа и вместе с колючим лучом спинного плавника являются органом защиты. У самцов хрящевых рыб последние лучи брюшных плавников преобразованы в птеригоподии – совокупительные органы. У акул и осетровых брюшные плавники, как и грудные, выполняют функцию несущих плоскостей, однако их роль при этом меньше, чем грудных, так как они служат для увеличения подъемной силы.

Рисунок 14 – Видоизменение брюшных плавников:

1 – присасывательная воронка у бычковых; 2 – присасывательный диск у слизняка.

Непарные плавники. Как уже отмечалось выше, к непарным плавникам относятся спинной, анальный и хвостовой.

Спинной и анальный плавники выполняют функцию стабилизаторов, оказывают сопротивление боковому смещению тела при работе хвоста.

Большой спинной плавник парусников при резких поворотах действует как руль, сильно повышая маневренность рыбы при преследовании добычи. Спинной и анальный плавники у некоторых рыб выступают в качестве движителей, сообщающих рыбам поступательное движение (рис. 15).

Рисунок 15 – Форма ундулирующих плавников у различных рыб:

1 – морской конек; 2 – солнечник; 3 – рыба-луна; 4 – кузовок; 5 – морская игла; 6 – камбала; 7 – электрический угорь.

В основе локомоции при помощи ундулирующих движений плавников лежат волнообразные движения пластинки плавника, обусловленные последовательными поперечными отклонениями лучей. Такой способ движения обычно свойствен рыбам с небольшой длиной тела, неспособным изгибать корпус, – кузовки, рыба-луна. Только за счет ундуляции спинного плавника передвигаются морские коньки и морские иглы. Такие рыбы, как камбалообразные и солнечникообразные, наряду с ундулирующими движениями спинного и анального плавников плавают, латерально изгибая тело.

Рисунок 16 – Топография пассивной локомоторной функции непарных плавников у различных рыб:

1 – угорь; 2 – треска; 3 – ставрида; 4 – тунец.

У медленноплавающих рыб с угревидной формой тела спинной и анальный плавники, сливаясь с хвостовым, образуют в функциональном смысле единый окаймляющий тело плавник, несут пассивную локомоторную функцию, так как основная работа приходится на корпус тела. У быстро двигающихся рыб с увеличением скорости движения локомоторная функция концентрируется в заднем отделе корпуса и на задних частях спинного и анального плавников. Увеличение скорости ведет к потере локомоторной функции спинным и анальным плавниками, редукции задних их отделов, передние же отделы выполняют функции, не имеющие отношения к локомоции (рис. 16).

У быстроплавающих скомброидных рыб спинной плавник при движении укладывается в желобок, проходящий вдоль спины.

Сельдеобразные, сарганообразные и другие рыбы имеют один спинной плавник. У высокоорганизованных отрядов костистых рыб (окунеобразные, кефалеобразные), как правило, два спинных плавника. Первый состоит из колючих лучей, которые придают ему определенную поперечную устойчивость. Этих рыб называют колючеперыми. У трескообразных три спинных плавника. У большинства рыб только один анальный плавник, а у трескоподобных рыб их два.

Спинной и анальный плавники у ряда рыб отсутствуют. Например, спинного плавника нет у электрического угря, локомоторным ундулирующим аппаратом которого служит сильно развитый анальный плавник; нет его и у скатов-хвостоколов. Анального плавника не имеют скаты и акулы отряда Squaliformes.

Рисунок 17 – Видоизмененный первый спинной плавник у рыбы-прилипалы (1 ) и удильщика (2 ).

Спинной плавник может видоизменяться (рис. 17). Так, у рыбы-прилипалы первый спинной плавник переместился на голову и превратился в присасывательный диск. Он как бы поделен перегородками на ряд самостоятельно действующих более маленьких, а потому относительно более мощных присосок. Перегородки гомологичны лучам первого спинного плавника, они могут отгибаться назад, принимая почти горизонтальное положение, или выпрямляться. За счет их движения и создается эффект присасывания. У удильщикообразных первые разъединенные друг от друга лучи первого спинного плавника превратились в удочку (ilicium). У колюшек спинной плавник имеет вид обособленных колючек, выполняющих защитную функцию. У рыб-курков рода Balistes первый луч спинного плавника имеет замковую систему. Он выпрямляется и фиксируется неподвижно. Вывести его из такого положения можно нажатием третьего колючего луча спинного плавника. С помощью этого луча и колючих лучей брюшных плавников рыба при опасности укрывается в расщелины, фиксируя тело в полу и потолке убежища.

У некоторых акул задние удлиненные лопасти спинных плавников создают определенную подъемную силу. Аналогичная, но более существенная, поддерживающая сила создается анальным плавником с длинным основанием, например, у сомовых рыб.

Хвостовой плавник выступает как главный движитель особенно при скомброидном типе движения, являясь силой, сообщающей рыбе поступательное движение вперед. Он обеспечивает высокую маневренность рыб при поворотах. Выделяют несколько форм хвостового плавника (рис. 18).

Рисунок 18 – Формы хвостового плавника:

1 – протоцнркальная; 2 – гетероцеркальная; 3 – гомоцеркальная; 4 – дифицеркальная.

Протоцеркальный, т. е. первично равнолопастный, имеет вид каймы, поддерживается тонкими хрящевыми лучами. Конец хорды входит в центральную часть и делит плавник на две равные половины. Это самый древний тип плавника, свойствен круглоротым и личиночным стадиям рыб.

Дифицеркальный – симметричный внешне и внутренне. Позвоночник расположен в середине равных лопастей. Он присущ некоторым двоякодышащим и кистеперым. Из костистых рыб такой плавник имеется у саргановых и тресковых.

Гетероцеркальный, или несимметричный, неравнолопастной. Верхняя лопасть разрастается, и конец позвоночника, изгибаясь, входит в нее. Этот тип плавника характерен для многих хрящевых рыб и хрящевых ганоидов.

Гомоцеркальный, или ложносимметричный. Этот плавник внешне можно отнести к равнолопастным, но осевой скелет распределен в лопастях неодинаково: последний позвонок (уростиль) заходит в верхнюю лопасть. Этот тип плавника широко распространен и характерен для большинства костистых рыб.

По соотношению размеров верхней и нижней лопастей хвостовые плавники могут быть эпи- , гипо- и изобатными (церкальными). При эпибатном (эпицеркальном) типе верхняя лопасть длиннее (акулы, осетровые); при гипобатном (гипоцеркальном) верхняя лопасть короче (летучие рыбы, чехонь), при изобатном (изоцеркальном) обе лопасти имеют одинаковую длину (сельди, тунцы) (рис. 19). Деление хвостового плавника на две лопасти связано с особенностями обтекания тела рыбы встречными токами воды. Известно, что вокруг движущейся рыбы образуется слой трения – слой воды, которому движущимся телом сообщается некоторая дополнительная скорость. При развитии рыбой скорости возможны отрыв пограничного слоя воды от поверхности тела рыбы и образование зоны вихрей. При симметричном (относительно его продольной оси) теле рыбы возникающая сзади зона вихрей более или менее симметрична относительно этой оси. При этом для выхода из зоны вихрей и слоя трения лопасти хвостового плавника удлиняются в равной мере – изобатность, изоцеркия (см. рис. 19, а). При асимметричном теле: выпуклая спина и уплощенная брюшная сторона (акулы, осетры), зона вихрей и слой трения сдвинуты вверх относительно продольной оси тела, поэтому в большей степени удлиняется верхняя лопасть – эпибатность, эпицеркия (см. рис. 19, б). При наличии у рыб более выпуклой брюшной и прямой спинной поверхностей (чехонь) удлиняется: нижняя лопасть хвостового плавника, так как зона вихрей и слой трения более развиты с нижней стороны тела – гипобатность, гипоцеркция (см. рис. 19, в). Чем выше скорость движения, тем интенсивнее процесс вихреобразования и толще слой трения и тем сильнее развиты лопасти хвостового плавника, концы которого должны выходить за пределы зоны вихрей и слоя трения, что обеспечивает высокие скорости. У быстроплавающих рыб хвостовой плавник имеет либо полулунную форму – короткий с хорошо развитыми серповидно вытянутыми лопастями (скомброидные), либо вильчатую – выемка хвоста идет почти до основания тела рыбы (ставридовые, сельдевые). У малоподвижных рыб, при медленном движении которых процессы вихреобразования почти не имеют места, лопасти хвостового плавника обычно короткие – выемчатый хвостовой плавник (сазан, окунь) либо не дифференцирован совсем – закругленный (налим), усеченный (солнечники, рыбы-бабочки), заостренный (капитанские горбыли).

Рисунок 19 – Схема расположения лопастей хвостового плавника относительно зоны вихрей и слоя трения при разной форме тела:

а – при симметричном профиле (изоцеркия); б – при более выпуклом контуре профиля (эпицеркия); в – при более выпуклом нижнем контуре профиля (гипоцеркия). Зона вихрей и слой трения заштриховано.

Величина лопастей хвостового плавника, как правило, связана с высотой тела рыбы. Чем выше тело, тем длиннее лопасти хвостового плавника.

Кроме основных плавников на теле рыб могут быть дополнительные плавнички. К ним относится жировой плавник (pinna adiposa), расположенный позади спинного плавника над анальным и представляющий собой складку кожи без лучей. Он характерен для рыб семейств Лососевые, Корюшковые, Хариусовые, Харациновые и некоторых сомовидных. На хвостовом стебле у ряда быстроплавающих рыб за спинным и анальным плавниками нередко находятся маленькие плавнички, состоящие из нескольких лучей.

Рисунок 20 – Кили на хвостовом стебле у рыб:

а – у сельдевой акулы; б – у скумбрии.

Они выполняют функцию гасителей завихрений, образующихся при движении рыбы, что способствует увеличению скорости рыбы (скомброидные, макрелещуковые). На хвостовом плавнике сельдей и сардин располагаются удлиненные чешуи (alae), выполняющие функцию обтекателей. По бокам хвостового стебля у акул, ставридовых, скумбриевых, рыбы-меча располагаются боковые кили, которые способствуют уменьшению боковой сгибаемости хвостового стебля, что улучшает локомоторную функцию хвостового плавника. Кроме того, боковые кили служат горизонтальными стабилизаторами и уменьшают вихреобразование при плавании рыбы (рис. 20).

Вопросы для самопроверки:

1. Какие плавники входят в группу парных, непарных? Дать их латинские обозначения.

2. У каких рыб есть жировой плавник?

3. Какие типы лучей плавников можно выделить и чем они отличаются?

4. Где расположены грудные плавники рыб?

5. Где расположены брюшные плавники рыб и от чего зависит их положение?

6. Привести примеры рыб с видоизмененными грудными, брюшными и спинными плавниками.

7. У каких рыб нет брюшных и грудных плавников?

8. Каковы функции парных плавников?

9. Какую роль играют спинной и анальный плавники рыб?

10. Какие типы строения хвостового плавника выделяют у рыб?

11. Что такое эпибатный, гиобатный, изобатами хвостовой плавники?

ГЛАВА I
СТРОЕНИЕ И НЕКОТОРЫЕ ФИЗИОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ РЫБ

Строение и функции организма рыбы отражают его связь с водной средой.
Специфические приспособления рыб весьма многообразны. Возникновение и характер их обусловлены чрезвычайным разнообразием среды и образа жизни.

ФОРМА ТЕЛА. СПОСОБЫ ДВИЖЕНИЯ

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.

Рис. 2. Типы формы тела рыб
А – стреловидный (сарган); Б – торпедовидный (скумбрия);
В – сплющенный с боков, лещевидный (лещ обыкновенный); Г – тип рыбы луны (луна-рыба); Д – тип камбалы (речная камбала), Е – змеевидный (угорь); Ж – лентовидный (сельдяной король); 3 – шаровидный (кузовок); И – плоский (скат) (по Никольскому, 1974)

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.

Рис. 3. Положение рта у карповых рыб
А – верхний у чехони; Б – конечный у сазана; В – полунижний у воблы; Г – нижний у остролучки
(по Никольскому, 1974)

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).

Рис. 4. Выдвижной рот у сазана
(по Никольскому, 1971)

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.

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 мм3 (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.

Как известно, все рыбы наделены плавниками. Плавник представляет собой инструмент плоской формы, который применяется для управления перемещения в водной или иной жидкой среде.

Издавна, за плавниками, зафиксировалась две основные функции: передвижения и сохранение равновесия. Но это далеко не вся их роль в жизни рыб, иногда они осуществляют и другие функции. Все плавники разделяются на два вида: непарные, к которым относится и хвостовой плавник, и парные.

Из всех видов плавников, хвостовой, является одним из самых важных. Он являет собой плавник, который размещен на хвосте у большинства водных животных. Структуру хвостового плавника составляет совокупность хрящевых или костных лучей, проходящих посреди боковых мышц тела. Форма такого плавника непосредственно связана с типом перемещения.

Хвостовой плавник делится на такие типы:

Протоцеркальный, который еще называют первично-симметричный. Этот тип встречается только у личинок рыб;

Гетероцеркальный. Такой тип хвостового плавника имеет лопасти различной длины. В более длинную часть лопасти входит хвостовой отдел позвоночника. У рыб эта лопасть верхняя. Этот тип встречается у осетрообразных и хрящевых рыб;

Обратно-гетероцеркальный, или же гипоцеркальный, является одним из типов хвостового плавника, при котором, конец позвоночника входит не в верхнюю, а в нижнюю часть лопасти, которая, как водится, всегда увеличена. Такой тип плавника был присущ остракодермам и ихтиозаврам;

Гомоцеркальный характерен большинству костных рыб. Данный тип имеет лопасти одного размера, но всё же, концевые позвонки позвоночного столба соединяются в косточку палочковидной формы, которая входит в основание только в верхнюю часть лопасти плавника, а основа нижней части лопасти удерживается, благодаря, разросшимися, достаточно крупными нижними дугами позвонков, которые называются гипуралиями;

Дифицеркальный. Такой хвостовой плавник соединяется со спинным и анальным. Им обладают все лопастепёрые.

Основной функцией хвостового плавника является функция – руля, которая необходимо рыбам при крутых поворотах. Благодаря функции руля, рыбам удается уходить от опасностей или, напротив – они выслеживают и догоняют свою жертву. Хвостовой плавник порождает силу, которая помогает рыбам двигаться вперед. Примерно, около сорока процентов всей энергии толчка, приходится за счет хвоста. К тому же, хвостовой плавник проявляет себя, как основной «двигатель», с помощью которого рыбы набирают скорость, а также поддерживать или же уменьшать скорость движения.

Также немаловажным предназначением хвостового плавника является то, что он помогает рыбам выравнивать поступательные движения, вследствие чего, рыбу не бросает со стороны в сторону.

Большая часть аквариумных рыбок обладают шикарными пышными хвостами, к примеру, те же золотые рыбки, были выведены искусственным способом: подобный хвост роскошно выглядит, однако мало приспособлен для быстрого перемещения. Вне всякого сомнения, что в жестких условиях естественного отбора шансов на выживание таких рыбок нет.

• уростиль , или уростилярный комплекс, представляющий собой комплекс из нескольких уральных позвонков , слившихся в процессе эволюции в единую кость;
• гипуралии - нижние костные элементы, крепящиеся к вентральной стороне уростиля и поддерживающие основные лучи плавника;
• эпуралии - верхние костные элементы, лежащие над дорсальной стороной уростиля;
• встречающиеся у многих рыб верхний и нижний хвостовые хрящи , поддерживающие краевые лучи хвостового плавника.

Напишите отзыв о статье "Хвостовой плавник"

Примечания

Отрывок, характеризующий Хвостовой плавник