Биология рыб

Форма тела, строение плавников, покрова, работа и функция органов у разных видов рыб различна. Как правило, она зависит от местообитания и способа питания данного вида.

Внешнее строение. Тело рыб подразделяется на голову (от кончика рыла «рострума» до заднего края жаберной крышки «оперкулюма»), туловище (от заднего края оперкулюма, до вертикали, проходящей через анальное отверстие) и хвост.

По форме тела, рыб можно разделить на несколько типов: 1) Торпедовидный – наиболее хорошие пловцы, обитатели толщи воды; 2) Стреловидный – близок к предыдущему, но тело более вытянуто. Как правило, великолепные спринтеры; 3) Сплющенный с боков – наиболее распространенный, различают: а) лещевидный, б) тип камбалы, в) луна-рыбы; 4) Змеевидный – тело сильно вытянуто, поперечный разрез почти круглый. Обычно обитатели зарослей и гротов; 5) Лентовидный – тело сильно вытянуто и сплющено с боков. Как правило, плохие пловцы; 6) Шаровидный – тело почти круглое; 7) Плоский – тело сплющено дорзовентрально (как у ската), обитатели дна. Помимо этого, существуют и переходные типы. Например, обычная шиповка (Cobitis taenia L.) занимает промежуточное положение между змеевидным и лентовидным типами.

Один из главных отличительных признаков рыб, это наличие у них плавников. Плавники делятся на парные – грудные (pinna pectoralis) и брюшные (p. ventralis); непарные – спиной (p. dorsalis), анальный (p. analis), хвостовой (p. caudalis). Существует еще жировой плавник, образованный складкой кожи, как например у хараковидных (Characoidei). Он находится между спинным и хвостовым плавником, в отличие от последних не содержит лучей. Часто рассматривается как второй спиной плавник.

Основную функцию рулей глубины, выполняют у рыб грудные, а также брюшные плавники. У некоторых видов, живущих среди тростников и прибрежной растительности, грудные плавники позволяют также лавировать, останавливаться и даже пятиться назад, работая как весла. Роль непарных плавников, если они не несут функцию поступательного движения, сводится к содействию поворотам рыбы вверх и вниз и лишь отчасти к роли килей-стабилизаторов.

Большинство рыб плавает (поступательное движение), за счет изгибания тела, но есть виды, которые перемещаются за счет движения определенных плавников – анального, как например у Ножетелки черной (Apteronotus albifrons), спинного, как у ильной рыбы (Amia calua L.), и грудными все виды скатов. Существуют виды, пользующиеся несколькими плавниками, так камбала совершает колебательные движения одновременно и спинным и анальным плавником.

Хвостовой плавник (или хвостовой комплекс) у рыб принимает некоторое участие в поступательном движении, парализуя тормозящее движение конца тела и ослабляя обратные токи. У ряда рыб хвостовой плавник (часто совместно с удлиненными и сдвинутыми к хвостовому стеблю спинным и анальным плавником) обеспечивает мощный бросок при охоте, как у хищных рыб – например астронотус (Astronotus ocellatus), иногда и прыжок из воды за пролетающим насекомым (арована – Osteoglossum bicirrhosum Vandelli).

По характеру действия, хвост рыб принято разделять на: 1) изобатический, где верхняя и нижняя лопасть равновелики (способствует прямолинейному движению). 2) эпибатический, у которого верхняя лопасть развита лучше, чем нижняя (такой хвост облегчает движение рыбе вверх). 3) гипобатический, когда нижняя часть хвоста развита больше, чем верхняя и способствует движению вниз.

Плавники рыб помимо движения могут выполнять и другие функции, изменяясь настолько, что сформированные образования трудно определить как плавники. Так, например у гурами (род Гурами – Trichogaster), брюшные плавники видоизменились в специфический орган осязания. Интересны брюшные плавники у бычков (сем. Gobiidae) – они срослись и образовали присоску, позволяющую рыбкам закрепляться на субстрате при быстром течении. Анальный плавник у гамбузиевых (сем. Poeciliidae), превратился в орган совокупления - гоноподий. Отдельные виды сомов имеют спинные и грудные плавники в лучах, которых имеются бороздки-каналы, а также особые замыкающие устройства для их фиксации. По бороздке-каналу проходит ядовитый секрет, который при попадании в рану, вызывает интоксикацию у «жертвы», уколы эти болезненны даже для человека. Замыкающие устройства этих плавников заставляет три острых ядовитых луча вставать перпендикулярно к телу (напоминая рыболовный трехлопастной крючок) и удерживать их. Иногда находят погибших птиц, у которых в горле обнаруживают сомов. Плавники крылатки, морских ершей и др. видов также выполняют функцию защиты, имея ядовитые протоки.

Есть виды рыб, у которых те или иные плавники редуцировались. Так у морского конька (сем. Морские иглы) отсутствует часть плавников. А функцию хвостового плавника взял на себя спинной.

Лучи, из которых состоят плавники, соединены между собой перепонкой. Различают колючие (нечленистые) и мягкие (членистые) лучи. Кроме того, лучи бывают неветвистые и ветвистые. Как правило, неветвистые всегда колючие (простые), а ветвистые являются мягкими лучами (сложные). Количество лучей в плавниках – один из важных систематических признаков, по которым описывают вид рыбы, при этом, как правило, используют анальный и спинной плавник. Принято простые лучи обозначать римскими цифрами, а сложные – арабскими. Например: 2D (I) II-III (IV); 12-17 (18) – во втором спинном плавнике – обычно 2-3, изредка 1 или 4 простых луча, и 12-17, редко 18 сложных.

Тело рыбы покрыто кожей, которая состоит из двух слоев: верхний слой - эпидермис и собственно кожа - дерма. Эпидермис состоит из нескольких слоев клеток, среди которых имеются клетки, вырабатывающие особые слизистые выделения, выступающие на поверхности кожи и делающие ее гладкой и скользкой, что уменьшает сопротивление воды при движении рыбы. При этом слизистый слой постоянно обновляется и препятствует поселению и развитию различных грибов и бактерий, тем самым, выполняя и защитную функцию. Дерма состоит из нескольких слоев соединительной ткани, которая богата кровеносными сосудами и нервами. В дерме находятся органы чувств и клетки с красящим веществом, придающим рыбе окраску.

Кожа покрыта чешуей, представляющей собой тонкие пластины. Есть виды рыб, у которых чешуя отсутствует, при этом кожный покров подвержен линьке (пангасиусы, сорубимы и др.). У осетровых имеется всего несколько рядов костных пластинок, так называемых «жучек». Различают несколько вариантов чешуи: 1) Плакоидная – встречается обычно у акул, скатов и близких к ним видов, часто именуется кожными зубчиками. 2) Космоидная – встречается у ископаемых рыб. Современные лепидосиренообразные (Lepidosireniformes), обладают чешуей, которая сформировалась из основного космоидного варианта. 3) Ганоидная – имеет ромбовидную форму с подвижными соединениями между чешуями, сверху покрыта ганоином. Встречается у многоперообразных (Polypteriformes), панцирной щуки и некоторых других видов. 4) Циклоидная и ктеноидная – свойственны большинству живущим современным костистым рыбам. Представляют собой округлые пластины, лежащие в кожных кармашках налегающие одна на другую, как черепица. Между ними бывает переходный вид (так называемая циклоктеноидная чешуя), у некоторых видов одновременно может находиться оба варианта чешуи, как циклоидная, так и ктеноидная.

Окрас тела рыб различен и выполняет определенные функции или несколько сразу, например маскировки, предостережения о ядовитости, родительского окраса и т. п. При ярко выраженном половом диморфизме, самец отличается по окрасу от самки, при этом различие может наблюдаться и в строении тела и плавников. Но есть определенный принцип в окрасе большинства рыб – спинка окрашена интенсивнее, чем брюшко.

Принято выделять следующие основные типы окраски рыб, являющиеся приспособлением к определенным условиям местообитания; 1) пелагическая окраска – синеватая или зеленоватая спинка и серебристые бока и брюшко; 2) зарослевая окраска – коричневатая, зеленоватая или желтоватая спинка и обычно поперечные полосы или разводы на боках. Иногда эти рыбы, особенно в тропической зоне, окрашены весьма ярко; 3) донная окраска – темная спинка и бока, иногда с более темными разводами и светлым брюшком. На спинке могут наблюдаться различные пятна; 4) стайная окраска – проявляется либо в виде одного или нескольких пятен на боках тела или спинном плавнике, либо в виде темной полосы вдоль тела.

Окраска рыб может изменяться в зависимости от возраста, местообитания (на темном грунте окрас интенсивней), или в течение суток. Некоторые виды могут специально изменять окраску (например, камбала), и маскироваться под цвет грунта, растений и т. д.

Вдоль тела рыб идет боковая линия (linia lateralis) – орган восприятия давления окружающей среды. Он помогает рыбам обнаруживать потенциальную добычу, избегать хищников или подводные предметы. Система состоит из двух основных компонентов – головного канала боковой линии, который сильно разветвляясь, образует сложную сеть в области головы, и собственно канал боковой линии, который проходит под кожей вдоль тела рыбы. Боковая линия у отдельных видов рыб может отсутствовать или быть неполной. У некоторых видов (например, у цихловых – Cichlidae), существуют две боковые линии. Количество прободенных чешуй (чешуй в боковой линии), один из основных систематических признаков.

Зрение у рыб осуществляется за счет пары глаз, которые расположены по обе стороны головы, ближе к концу рыла, чем к жабрам, что обеспечивает большое поле зрения. Расстояние между глазами, измеренное по верху головы, называется шириной лба.

Диаметр зрачка изменяется не рефлекторно, а в результате прямого действия света на сократительные клетки. Острота зрения различна, и зависит от вида рыб. Чувствительность глаз снижается к старости, при недостатке кислорода, голодании и заболевании. Есть виды, у которых глаза редуцировались или редуцируются во взрослом состоянии - слепая рыбка (Astyanax mexicanus), в связи с обитанием в пещерах.

Существуют виды, например четырехглазка бразильская (Anableps anableps) и галапагоская собачка (Dialomus fuscus) которые имеют сложные глаза, поделенные на две части, что дает возможность видеть и над водой и подводой одновременно.

Рот рыб имеет самое разнообразное строение. Различают рот верхний, конечный и нижний.

Рот часто окаймлен губами, у рыб, питающихся перифитоном, покрыт роговым чехликом (рот-терка), который позволяет им соскребать различные обрастания. Виды, живущие на быстром течении, имеют рот в виде присоски. У некоторых представителей нижняя и верхняя челюсть может быть вытянута и образовать клюв или хоботок (например как у обыкновенного дермогена – Dermogenys pusillus и нильского слоника – Gnathonemus petersii).

На челюстях многих видов рыб находятся зубы. Они самые разнообразные (костная пластинка, терка, быть однорядными и многорядными). Зубы могут находиться на сошнике и небе, у карповых (сем. Cyprinidae) зубы расположены на глоточных костях и находятся глубоко в глотке.

По краям рта у многих рыб имеются разнообразные по строению, чувствительные усики – дополнительные органы осязания и вкуса. На теле отдельных видов существуют и другие выросты, играющие определенную роль в их жизни (иллиций с эской, одиночные колючки и т.п.).

Внутреннее строение.

Рыбы относятся к типу Хордовых (который включает также амфибий, пресмыкающих и млекопитающих) и поэтому имеют внутренний скелет. Череп костных рыб состоит из черепной коробки, верхней и нижней челюсти, жаберного скелета, который предохраняет от механического повреждения жабры рыбы. Скелет конечностей состоит из грудного и тазового поясов и связанных с ними костей, поддерживающих грудные и брюшные плавники. Непарные плавники также обладают поддерживающими костями. От задней части черепа до хвостового плавника вдоль тела тянется позвоночный столб, на котором находятся верхние и нижние остистые отростки. Ближе к передней части тела, нижние остистые отростки редуцированы, а на их месте располагаются ребра, защищающие внутренние органы, к которым относятся плавательный пузырь, органы размножения, пищеварения, выделения, селезенка и сердце.

Основным органом дыхания являются парный орган - жабры, которые действуют как сверхэффективный газообменник. Они состоят из четырех жаберных дужек, к которым с одной стороны прикреплены лепестки, обильно снабженные мельчайшими кровеносными сосудами – капиллярами, а с другой – тычинки, фильтратам они помогают отцеживать планктон, а некоторым хищникам удерживать добычу. Диффундируя, кислород из воды поступает в кровь и переносится по сосудам сначала к двухкамерному сердцу, а потом к тканям организма. По мере продвижения, кровь отдает кислород тканям и забирает углекислый газ, возвращаясь обратно к жабрам. Этот механизм прекрасно работает у большинства рыб в богатой кислородом воде, а у ратана (Neogobius ratan Nordmann) и при пороговой концентрации О₂ в воде равной 0,1 мг/л!

Некоторые рыбы обитают в водоемах, где постоянно, или сезонно наблюдается недостаток кислорода, и поэтому научились фиксировать его из атмосферы. Простейший способ дыхания, наблюдается у одного из американских электрических угрей – Hypopomus, он захватывает пузырьки воздуха и приводит их в соприкосновение с жабрами, через поверхность которых и усваивается кислород. Как добавочный дыхательный орган у разных видов функционирует кожа (вьюн, илистый прыгун); видоизмененный плавательный пузырь – «легкое» (отряд рогозубообразные, лепидосиренообразные и др.); кишечник (сомы коридорасы); слепой вырост желудка у семейства кольчужные сомы (Loricariidae); мешковидное образование от плавательного пузыря до хвостовой части у семейства мешкожаберные сомы (Heteropneustidae); наджаберные камеры - лабиринт у семейства анабасовые (Anabantidae), или непарный наджаберный орган как у семейства клариасов (Clariidae); парный вырост в глотке у семейства змееголовообразных (Channiformes) и т. д. Некоторые рыбы (змееголовы, гурами и др.) быстро гибнут от удушья при изоляции их от атмосферного воздуха, даже если вода при этом обильно насыщенна кислородом, что следует учитывать при содержании данных рыб в закрытой емкости. Основная масса видов рыб, приспособившихся к дыханию атмосферным воздухом, приурочена к субтропическим и тропическим широтам, и лишь немногие живут в водоемах умеренных и высоких широт и часто содержатся в аквариумах.

Наряду с тканями тела, играющими определенную роль в обеспечении плавучести, главным регулятором удельной массы у большинства костистых рыб служит находящиеся под почками плавательный (газовый) пузырь. Он позволяет рыбам контролировать свою плавучесть, регулируя количество содержащегося в плавательном пузыре газа. У древних групп рыб, например двоякодышащих, многоперов, карпообразных, плавательный пузырь соединен с кишечником при помощи специального протока. Такие рыбы называются открытопузырными и изменяют давление за счет заглатывания или выведения воздуха ртом. Однако у многих рыб (например: окунеобразных) канал, соединяющий плавательный пузырь с пищеводом, во взрослом состоянии отсутствует, и газообмен происходит путем диффузии газа через капилляры специальной газоотделительной железы (красного тела). У многих, особенно придонных (бентических) видов пузырь может быть сильно уменьшен или совсем отсутствовать как, например, у сомов семейства Loricariidae.

Плавательный пузырь служит не только для изменения удельного веса рыбы, он играет роль и органа, определяющего величину наружного давления. У большинства вьюновых – Cobitidae, ведущих донный образ жизни, он сильно редуцирован, и его функция как органа, воспринимающего изменения давления, является основной. Рыбы этого семейства могут воспринимать даже незначительные изменения давления, их поведение меняется при перемене атмосферного давления (например: перед грозой). В Японии рыб, часто, специально содержат в аквариумах и по изменению их поведения судят о предстоящей смене погоды.

Давление газа в плавательном пузыре рыб обычно тем или иным путем передается к слуховому лабиринту. Так у карпообразных для этой цели существует специальный Веберов аппарат – ряд косточек, соединяющих плавательный пузырь с лабиринтом. Здесь следует сказать о слухе у рыб. Рыбы улавливают токи воды, механические, инфразвуковые колебания с частотой от 5 до 25 гц органами боковой линии и специализированными клетками жаберных крышек, а колебания от 16 до 13000 гц – плавательным пузырем и слуховым лабиринтом, точнее его нижней частью – sacculus и lagena (верхняя часть служит органом равновесия).

Синодонтисы (сем. Mochocidae), используют сокращение плавательного пузыря для «переговоров». Звуки рыбы могут издавать и другими органами, так у некоторых сомов лучи грудных плавников в комбинации с костями плечевого пояса (например, Agamyxis pectinifrons), издают характерный хрюкающий звук. Тетраодоны (сем. Tetraodontidae) производят звук с помощью глоточных и челюстных зубов. Характер звуков при этом различен: они напоминают удары барабанов, карканье, хрюканье, свист, ворчанье и, как правило, издаются с целью привлечения полового партнера или устрашения врага.

Пищеварительная система рыб различна и зависит от характера питания. Так, у семейства Окуневых, ведущих хищный образ жизни, пищеварительный тракт состоит из пищевода, желудка и кишечника. У представителей же семейства Карповых, питание которых состоит больше из растительных кормов, отсутствует желудок и пилорические придатки, а кишечник увеличен в длине. Рыбы делятся на эврифагов (всеядных) и стенофагов (потребляющих только определенные виды корма). Конечно, во многих случаях это деление весьма условно, например виды, преимущественно питающиеся растительной пищей (лабео, анциструс), потребляют и другие корма, в том числе и животного происхождения, но полностью без растительной пищи они все же обойтись не могут.

Печень рыб, наряду с пищеварением выполняет функцию запасающего органа, а у некоторых видов является и органом поддержания плавучести. Так, у колючей акулы вес печени составляет 23 % от веса тела! Органом выделения (вместе с жабрами) являются почки. Они выполняют роль и осморегуляции, так у морских рыб почки задерживают воду, а у пресноводных откачивают ее из организма. Мышцы (поперечно-полосатые и гладкие), как и у других позвоночных, разбиты на сегменты, их окраска зависит от вида рыбы, пищи которой она питается, а также состояния здоровья.

Рыба обладает относительно небольшим, но довольно хорошо развитым мозгом, от которого отходят нервы: обонятельные, зрительные, акустический и вкусовой. Спинной мозг служит, главным образом, для приема и передачи сигналов, идущих от головного мозга.

Половые железы представляют собой сужающиеся назад мешки - парные семенники у самца и либо парные, либо одиночные яичники у самки, в которых происходит созревание сперматозоидов и, соответственно, икры. Семенники и яичники через семяпроводы, и яйцеводы соединены с половым отверстием. У самок некоторых видов на яйцеводе имеется мешковидное образование, в котором хранится сперма, что дает им возможность после одного оплодотворения метать икру или мальков несколько раз (Например, Живородящие виды).

Икра рыб состоит из яйцеклетки и желтка, заключенных в защитную оболочку с маленьким отверстием для проникновения сперматозоида. У некоторых видов рыб эта оболочка имеет липкий покров, позволяющий икре прикрепляться к субстрату. Икра у разных видов отличается по форме, размеру, цвету.