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).
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.
1. Хвостовой плавник создает движущую силу, обеспечивает высокую маневренность рыбы при поворотах, выполняет роль руля.
2. Парные плавники (грудные, брюшные) поддерживают равновесие и являются рулями при поворотах и на глубине.
3. Спинной и анальный плавники выполняют роль киля, препятствуя вращению тела вокруг оси.
Ю. Г. Алеев (1963) выделяет у рыб четыре функциональные зоны плавников:
1-я зона - передних рулей и несущих плоскостей; к ней относятся грудные и брюшные плавники (если они находятся под грудными или впереди них);
2-я зона - килей; к ней относятся спинной плавник, расположенный впереди центра тяжести, а также брюшные плавники, если они находятся спереди от центра тяжести; если спинной плавник один (как у сельдевых и карповых), в эту зону входит передняя часть его, если их несколько - то первый;
3-я зона - стабилизаторов, роль которых выполняют спинной плавник, расположенный за центром тяжести, и передняя часть анального, а также жировой плавник (если он имеется); у тресковых, например, в эту зону входят второй спинной и первый анальный, у лососевых - жировой и анальный плавники;
4-я зона - задних рулей и локомоторного органа; она включает хвостовой плавник и у большинства рыб заднюю часть спинного и анального плавников; у трески эта зона включает третий спинной и второй анальный плавники; в эту зону входят дополнительные плавнички, имеющиеся у некоторых рыб за спинным и анальным плавниками (скумбриевые) (рис. 6).
Рис. 5. Функциональные зоны плавников и их положение при прямолинейном движении (А) и при повороте (Б) (по Алееву):
лосось; 2 - пеламида; 3 - треска.
При прямолинейном движении плавники I и II зон у большинства рыб не функционируют и прижаты к телу (цифры в скобках указывают, что функция данной зоны для этого плавника не являются главной).
Способы движения. 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. Сильнее изгибают тело рыбы с большим числом позвонков. Короткое тело луны рыбы (всего 17 позвонков) изгибаться не может. Рыбы, у которых строение тела исключает возможность боковых изгибов, плавают при помощи волнообразных движений плавников: электрический угорь – анального; луна-рыба и кузовок – хвостового; скаты грудных.
Различают два типа плавания при помощи боковых изгибов
1. 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).
2угревидный(змеевидный) – у рыб при движении волнообразно изгибается все тело. Это наиболее экономичный тип движения, скорость плавания при этом невелика (минога, угорь, вьюн).
 |
 |
Рис. 5. Типы плавания а) скумбревидный, в) угревидный
Рис. 7. Движение рыб при помощи волнообразных движений плавников (по Алееву):
1 - луна-рыба; 2- кузовок; 3 - электрический угорь; 4 - камбала.
Те рыбы у которых строение тела исключает возможность боковых изгибов, (кузовок, сиинорог, конек, игла-рыба, луна-рыба, электрические рыбы) плавают при помощи волнообразных (ундулирующих) движений позвонков: электрический угорь -ального; луна-рыба и кузовок - хвостового; скаты - грудных
Различают два типа плавания при помощи боковых изгибов
Рыбы плавают с различной скоростью. Наиболее быстрой является меч-рыба, способная развивать скорость до 33 м/с, тунец плавает со скоростью до 20 м/с, лосось – 5 м/с.
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 (V/ √L).
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 меленные (колюшка, луна-рыба) – 5.
Рыбы одного вида могут плавать с различной скоростью. Различают:
1. Бросковую скорость (коэффициент скорости 30–70), которая
развивается в течение очень короткого времени (при испуге, броске на добычу).
2. Крейсерскую скорость (коэффициент скорости 1–4), с которой рыбы плавают в течение длительного времени.
Скорость движения рыб зависит от особенностей строения (формы тела, чешуйного покрова, наличия слизи), физиологического состояния, температуры воды и других факторов. Для медленно плавающих рыб характерно высокое тело и крупная чешуя (карповые), а также угревидная, лентовидная, шаровидная форма тел. Быстроплавающие рыбы имеют хорошо обтекаемую форму тела, мелкую чешую, тонкий мускулистый хвостовой стебель нередко с боковыми килями (меч-рыба, тунцы), сильно развитый, почти симметричный высокий хвостовой плавник, дополнительные плавнички позади спинного и анального плавников (тунцы, пеламид скумбрии). У многих быстроплавающих рыб имеются своеобразные обтекатели: жировые веки (кефали), удлиненные чешуйки на хвосте (сельдь-черноспинка) и др.
Рыбы плавают в горизонтальном положении, однако у некоторых видов наблюдаются различия. Морской конек перемещается вверх по винтообразной линии, работая спинным и грудными плавниками и волнообразно изгибает хвостовой стебель, лишенный хвостового плавника. Кривохвостка, собираясь стайками, плавает в вертикальном положении. Перистоусые сомики африканских рек медленно плавают у поверхности воды брюхом вверх. К особым формам плавания можно отнести пассивное перемещение рыб (рыба-прилипало).
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 200и даже 400 м.