Каких рыб есть плавательный пузырь. Плавательный пузырь рыб
Плавательный пузырь, часть 1: общая характеристика
Обитание в воде неизбежно накладывает отпечаток на строение тела рыб. Не только общий план строения, но и многие системы органов, призванные обеспечить жизнедеятельность рыб в водной среде, по своему строению, а иногда и по принципам функционирования, отличаются от подобных у наземных животных. Есть и те, которые являются уникальными, то есть не встречающимися у представителей других групп позвоночных животных.
Расположение плавательного пузыря в теле рыб
Прежде всего, напомню, что ранее мы определили, что рыбами называют сборную группу водных позвоночных животных, которые на протяжении всей своей жизни имеют жабры, а для движения используют конечности плавникового типа. Как видите, ничего о плавательном пузыре, как неотъемлемой характеристике рыб в этом определении не сказано. Почему так произошло, ведь плавательный пузырь не встречается в других группах животных и характерен только для рыб? Ответ прост – дело в том, что этот орган имеют, во-первых, не все группы рыб, а, во-вторых, даже в тех группах, для которых он свойственен, есть виды, утратившие его в процессе эволюции как более ненужный орган.
Основные современные крупные таксоны рыб в отношении наличия/отсутствия плавательного пузыря и выполняемым им функциям характеризуются следующим образом:
Круглоротые (миноги и миксины) – плавательный пузырь отсутствует
Хрящевые (акулы, скаты, химеры ) – плавательный пузырь отсутствует
Целокантообразные (латимерия) – плавательный пузырь редуцирован
Двоякодышащие – имеется, орган дыхания
Многоперовые – имеется, орган дыхания
Хрящевые ганоиды (осетрообразные) – имеется, гидростатический орган
Костные ганоиды – имеется, орган дыхания
Костистые рыбы – имеется, у некоторых редуцирован, гидростатический орган, у небольшого числа видов орган дыхания
Постепенно с изменением древнего климата и освоением рыбами океана дыхательная функция плавательного пузыря утрачивалась и на первое место выходила гидростатическая. Как мы помним, у всех современных групп костистых рыб за небольшим исключением, плавательный пузырь – дорзальный непарный вырост. Такое его положение выгодно отличается от вентрального, потому что в первом случае дорзального расположения центр тяжести тела смещен вниз, что делает положение тела в водной среде более стабильным. Несомненно, что у большинства современных рыб плавательный пузырь эволюционировал из дорзального выроста, который был у их предков. Однако, также не находит значительных противоречий и гипотеза, что у ряда групп плавательный пузырь мог “переползти” с брюшной стороны на спинную. Самое замечательное, что этот процесс мы можем наблюдать у некоторых современных видов, у которых строение плавательного пузыря промежуточное между дорзальным и вентральным расположением. Так у рыб рода Erythrinus пузырь хоть и расположен дорзально, но соединен протоком, отходящим от боковой части кишечника. Еще более интересное строение мы наблюдаем у двоякодышащей рыбы Neoceratodus, у которой плавательный пузырь также расположен дорзально, но соединяющий его с кишечником канал отходит от вентральной части пищеварительной трубки и заворачивается к верху, огибая кишечник. При этом наблюдается и “заворачивание” всей системы – кровоснабжающие сосуды и нервы идут сначала вниз, затем под кишечником и только после этого снова идут вверх к плавательному пузырю.
Наглядно различные варианты положения плавательного пузыря рыб представлены на рисунке ниже.
Положение плавательного пузыря в разных группах рыб
Дальнейшая эволюция плавательного пузыря рыб шла по пути постепенной утраты его связи с кишечником. Канал, соединяющий плавательный пузырь с пищеварительной трубкой, называется воздушным (лат. ductus pneumaticus). У наиболее примитивных групп этот канал широкий и короткий и отходит от передней части кишечника или даже задней части глотки. Такое его положение укорачивает путь в плавательный пузырь для заглатываемого ртом с поверхности воды воздуха. Более продвинутые группы демонстрируют тенденцию к удлинению и утоньшению воздушного канала, а также смешению его в задние отделы кишечника. У наиболее продвинутых групп рыб воздушный канал полностью утрачивается. Те рыбы, у которых связь плавательного пузыря с кишечником имеется, называются открытопузырными, тех, у которых плавательный пузырь не соединен с кишечником называют закрытопузырными.
Соединение плавательного пузыря с кишечником является важным таксономическим признаком и, кроме того, может указывать на древность происхождения тех или иных групп рыб. Так, открытопузырность сохраняется почти у всех Сельдеобразных (Clupeiformes) и Карпообразных (Cypriniformes), у Лососеобразных (Salmoniformes) и Щукообразных (Esociformes), Двоякодышащих (Dipnoi), Многоперовых (Polypteriformes), костных и хрящевых ганоидов. Закрытопузырными являются, например, Окунеобразные (Perciformes) и Трескообразные (Gadiformes).
На этом все. Во второй части рассказа о плавательном пузыре рыб будет детально обсуждаться особенности его строения в разных группах рыб и функции, которые он может выполнять помимо гидростатической.
Описание плавательного воздушного пузыря у рыб
Аквариумист с многолетним стажем
Рыбы — это огромная группа позвоночных животных, обитающих в воде. Их главной особенностью является жаберное дыхание. Для перемещения в жидкой среде эти животные используют самые разнообразные приспособления. Плавательный пузырь — важнейший гидростатический орган, регулирующий глубину погружения, а также участвующий в дыхании и генерации звуков.
Плавательный пузырь — важнейший гидростатический орган, регулирующий глубину погружения рыб
Развитие и строение гидростатического органа
Формирование рыбного пузыря начинается на ранней стадии развития. Один из отделов прямой кишки, видоизменённый в своеобразный вырост, со временем заполняется газом. Для этого мальки всплывают и захватывают воздух ртом. Со временем связь пузыря с пищеводом у части рыб утрачивается.
Рыбы, имеющие воздушную камеру, делятся на два типа:
- Открытопузырные способны контролировать наполнение при помощи специального канала, имеющего сообщение с кишечником. Они могут быстрее всплывать и погружаться, а при необходимости захватывают воздух ртом из атмосферы. К этому типу относится бо́льшая часть костных рыб, например: карп и щука.
- Закрытопузырные имеют герметичную камеру, не имеющую прямого сообщения с внешним миром. Уровень газа контролируется с помощью кровеносной системы. Воздушный пузырь у рыб оплетён сетью капилляров (красное тело), которые способны медленно поглощать или отдавать воздух. Представители этого типа — треска, окунь. Не могут позволить себе быстрого изменения глубины. При мгновенном извлечении из воды такую рыбу сильно раздувает.
Воздушный пузырь у рыб представляет собой полость с прозрачными эластичными стенками.
По своему строению различают:
Как правило, у большей части рыб этот орган один, но у двоякодышащих он парный. Глубинные виды могут обходиться очень маленьким пузырём.
Функции плавательного пузыря
Плавательный пузырь в теле рыбы является уникальным и многофункциональным органом. Он заметно облегчает жизнь и экономит массу энергии.
Главная, но не единственная функция — это гидростатический эффект. Для зависания на определённой глубине необходимо, чтобы плотность тела соответствовала окружающей среде. Водоплавающие животные без воздушной камеры используют постоянную работу плавников, что приводит к излишним энергозатратам.
Полость камеры не может расширяться и сжиматься произвольно. При погружении давление на тело возрастает, и оно сжимается, соответственно уменьшается объем газа, а общая плотность увеличивается. Рыба с лёгкостью опускается на нужную глубину. Когда рыбка поднимается в верхние слои воды, давление ослабевает, а пузырь расширяется, словно воздушный шарик, толкая животное вверх.
Давление газа на стенки камеры порождает нервные импульсы, вызывающие компенсаторные движения мышц и плавников. Используя такую систему, рыба без особых усилий плавает на нужной глубине, экономя до 70% энергии.
Дополнительные функции:
- Плавательный пузырь у рыб используется в качестве своеобразного барометра. У некоторых видов (карп, голец, сом) изменения размеров воздушной капсулы посредством сложной системы соединений преобразовываются в нервные импульсы. Они поступают в головной мозг и сообщают о давлении окружающей среды и глубине погружения.
- Орган чувств. Позволяет ощущать некоторые звуки и ударные волны, распространяемые в воде.
- Воспроизведение звуков. Барабанные мышцы, ударяя по стенкам пузыря, способны порождать звуковые волны различной частоты. С их помощью рыбы обмениваются информацией со своими сородичами.
Пузырь позволяет ощущать некоторые звуки и ударные волны, распространяемые в воде
Такой простой, на первый взгляд, орган является незаменимым и жизненно необходимым аппаратом.
Рыбы, не имеющие воздушной камеры
Из описания плавательного пузыря видно, насколько он совершенный и многофункциональный. Несмотря на это, некоторые с лёгкостью обходятся и без него. В подводном мире обитает множество животных, у которых нет гидростатического аппарата. Для перемещения они пользуются альтернативными способами.
Глубоководные виды всю жизнь проводят на дне и не испытывают необходимости подниматься в верхний слой воды. Из-за огромного давления воздушная камера, если бы она и была, моментально сжалась бы, и весь воздух из неё вышел бы. Как её альтернатива, используется накопление жира, который имеет плотность меньше, чем у воды, и к тому же не сжимается.
Некоторые рыбы могут с легкостью обходиться без плавательного пузыря
Рыбам, которым необходимо очень быстро перемещаться и менять глубину, пузырь может только навредить. Такие представители морской фауны (скумбрия) используют только мышечные движения. Это повышает расход энергии, но зато увеличивает мобильность.
Хрящевые рыбы тоже привыкли обходиться своими силами. Они не могут недвижимо зависать на месте. Их скелет без костей, поэтому имеет меньший удельный вес. К тому же у акул очень большая печень, на две трети состоящая из жира. Некоторые виды могут изменять его процентное соотношение, и тем самым утяжеляют или облегчают своё тело.
Водные млекопитающие, такие как киты и дельфины, снабжены толстым слоем жировой ткани под кожей и наполненными воздухом лёгкими.
Жизнь на планете Земля зародилась в водной среде мирового океана, и все мы — потомки рыб. Существуют научные предположения о том, что в процессе эволюции дыхательные органы наземных животных произошли именно от рыбьих пузырей.
Зачем рыбам плавательный пузырь
Казалось бы, ответ на этот вопрос очевиден: чтобы плавать, а точнее, чтобы оставаться на необходимой глубине. Пузырь для рыбы нечто наподобие природного гидростатического датчика.
Вниз или вверх
Когда рыба пускается на глубину, давление воды на ее тело сразу возрастает, плавательный пузырь начинает сжиматься и выталкивает из себя воздух. Происходит это «автоматически», то есть рыбы самостоятельно не управляют процессом. Количество воздуха внутри тела уменьшается и рыбешке почти не приходится прилагать усилий, чтобы погружаться на глубину.
Когда рыба поднимается вверх, все происходит с точностью наоборот. Давление воды на тело спадает и пузырь постепенно наполняется газом, если рыбка остановится, пузырь будет способен без усилий удерживать ее на нужной глубине.
Нервные окончания, которые пронизывают плавательный орган, передают импульсы центральной нервной системе, и рыба чувствует: на какой находится глубине и какое давление испытывает, в связи с чем может скорректировать свое передвижение.
Откуда берется газ и какой?
В зависимости от типа плавательного пузыря взрослых рыб делят на две группы: закрытопузырные и открытопузырные. У первых пузырь наполняется газами из крови и отдает их также в сосуды, через особую сеть капилляров на тонкой стенке. У открытопузырных рыб пузырь является отдельным органом и наполняется после заглатывания рыбой атмосферного воздуха.
Что же касается газа, который заполняет пузырь, то в основном это кислород, углеводород и некоторое количество азота.
Другая функция пузыря
Многие ихтиологи не согласятся с утверждением о том, что рыбы «образцы» молчаливости, ведь они могут и подают особые сигналы себе подобным, преобразуя звуковые волны из колебаний воды, а делают они это с помощью плавательного пузыря.
У каких рыб нет пузыря?
Не все рыбы обзавелись этим полезным органом, у парусниковых, многих глубоководных и донных рыб пузыря нет, да и зачем он им нужен, если они никогда не пытаются всплыть на поверхность.
Источники:
http://fishwatching.org/gas-bladder-anatomy/
http://rybki.guru/ryba/opisanie-vozdushnogo-puzyrja.html
http://zooblog.ru/6118-zachem-rybam-plavatelnyy-puzyr.html
