Подкласс Двоякодышащие рыбы

Определения и обозначения

Двоякодышащие рыбы — рыбы, которые могут дышать и жабрами, и лёгкими. Название отражает два источника кислорода: воду и атмосферный воздух. Поэтому они отличаются от большинства рыб, использующих главным образом жабры. Это помогает им выживать в водоёмах, где вода становится бедной кислородом.

Лёгочное дыхание — получение кислорода из атмосферного воздуха с помощью лёгких. Рыба поднимается к поверхности, заглатывает воздух, а стенки лёгких передают кислород в кровь. Такой способ особенно нужен в тёплой или стоячей воде. Он позволяет продолжать дыхание, когда жабры уже не справляются.

Жаберное дыхание — извлечение растворённого в воде кислорода через жабры. Вода проходит через жаберные щели, а кровь получает из неё кислород. У двоякодышащих жабры не исчезают, поэтому рыба может дышать в воде обычным для рыб способом. Жаберное дыхание поддерживает жизнь, пока в водоёме есть подходящая вода.

Летняя спячка — состояние резкого снижения активности во время засухи. Некоторые двоякодышащие зарываются в ил, покрываются слизью и долго почти не двигаются. Они используют запас энергии и дышат атмосферным воздухом через лёгкие. Так рыба пережидает неблагоприятный период до возвращения воды.

Как это устроено

В водоёмах с недостатком кислорода жабры получают его слишком мало, поэтому одной жаберной системы недостаточно. Двоякодышащая рыба поднимается к поверхности и захватывает порцию воздуха. Лёгкие извлекают из него кислород, а углекислый газ удаляется при следующем выдохе. Одновременно жабры могут продолжать работать, если в воде ещё есть растворённый кислород.

Лёгкие двоякодышащих — это внутренние мешковидные выросты, стенки которых пронизаны кровеносными сосудами. Их внутренняя поверхность увеличена складками, поэтому кровь соприкасается с воздухом на большой площади. Воздух поступает через рот при заглатывании и перемещается в лёгкие. Такое устройство напоминает работу простого воздушного органа, но рыба остаётся водным животным.

Засуха резко меняет условия жизни: уровень воды падает, вода нагревается, а кислорода в ней становится всё меньше. Для рыбы это означает трудности не только с дыханием, но и с поиском пищи и защитой от перегрева. Африканские и южноамериканские виды зарываются в донный ил, пока он ещё сохраняет влагу. В норе они уменьшают обмен веществ и переходят в летнюю спячку.

Три известных представителя приспособились к пересыханию по-разному. Австралийский двоякодышащий живёт в реках и озёрах с водой круглый год, поэтому обычно не образует нору и не пережидает засуху в иле. Африканский способен окружать тело слизистой оболочкой в грязевой норе и дышать лёгкими. Южноамериканский также переносит пересыхание благодаря зарыванию и снижению активности.

Двоякодышащие важны для понимания приспособления позвоночных, потому что у них одновременно заметны признаки водных рыб и возможность использовать воздух. Их жабры сохраняют связь с водой, а лёгкие показывают иной путь получения кислорода. Наблюдая за такими животными, можно понять, почему освоение новых условий требует изменений сразу в дыхании и поведении. Это не означает, что двоякодышащие являются прямыми предками наземных позвоночных.

Особенности двоякодышащих рыб

В таблице сначала найдите представителя, затем сравните его место обитания и способ дыхания. Последний столбец показывает, может ли рыба пережить пересыхание водоёма с помощью летней спячки. Такое сопоставление помогает увидеть, что общий признак подкласса не означает одинакового поведения всех видов.

Разбор задач

Задача 1

Объясните, почему двоякодышащую рыбу нельзя считать только жабернодышащей. Нужно определить, какие органы участвуют в дыхании и откуда поступает кислород. Затем следует связать эти признаки с названием группы.

1. Установим, что жабры у рыбы действительно есть и получают кислород из воды.
2. Добавим второй орган дыхания — лёгкие, которые используют атмосферный воздух.
3. Сделаем вывод: один и тот же представитель способен применять два способа дыхания, поэтому он не относится только к жабернодышащим.

Ответ: двоякодышащую рыбу нельзя считать только жабернодышащей, потому что наряду с жабрами у неё есть лёгкие. Она получает кислород и из воды, и из воздуха.

Задача 2

Водоём, где живёт рыба, постепенно пересыхает. Определите, какие приспособления двоякодышащих помогают пережить засуху. Нужно учесть не только изменение уровня воды, но и уменьшение количества кислорода.

1. При недостатке кислорода рыба поднимается к поверхности и использует лёгкие для дыхания атмосферным воздухом.
2. Если вода исчезает, африканский или южноамериканский представитель зарывается в ещё влажный ил.
3. В норе рыба покрывается слизью, снижает активность и расход энергии, переходя в летнюю спячку.
4. После возвращения воды она выходит из убежища и снова активно живёт в водоёме.

Ответ: засуху помогают пережить лёгочное дыхание, зарывание в ил и летняя спячка. Эти приспособления работают вместе: лёгкие дают кислород, а сниженная активность экономит запасы организма.

Задача 3

Сравните африканского и австралийского двоякодышащих при пересыхании водоёма. Нужно объяснить не только различие в поведении, но и его причину. Для этого сравним обычные места обитания и устойчивость к исчезновению воды.

1. Африканский вид живёт в водоёмах, которые могут пересыхать, поэтому у него закрепилось зарывание в ил и состояние летней спячки.
2. Австралийский вид обычно связан с реками и озёрами, где вода сохраняется, поэтому он не приспособлен пережидать полное пересыхание в грязевой норе.
3. Оба вида могут использовать лёгочное дыхание, но одного этого признака недостаточно для одинакового поведения.

Ответ: африканский двоякодышащий при засухе зарывается в ил и впадает в летнюю спячку, а австралийский обычно так не делает. Различие связано с условиями их обитания и исторически сформировавшимися приспособлениями.

Типичные ошибки

Считать, что двоякодышащие используют только лёгкие. Ошибка возникает из-за необычной способности дышать воздухом, но жабры у этих рыб сохраняются. Проверьте себя: назовите оба источника кислорода — воду и атмосферный воздух.

Думать, что все двоякодышащие одинаково пережидают засуху. Летняя спячка характерна не для каждого вида, поэтому нельзя переносить признак африканского представителя на австралийского. Сверяйте поведение конкретного вида с условиями его обитания.

Называть лёгкие плавательным пузырём. Эти органы могут иметь общее происхождение, но выполняют разные функции: лёгкие участвуют в дыхании, а плавательный пузырь помогает регулировать плавучесть. Проверьте себя вопросом: получает ли орган кислород для крови или изменяет положение тела в воде?

Считать, что способность дышать воздухом означает постоянную жизнь на суше. Двоякодышащие остаются рыбами и связаны с пресными водоёмами. Если в описании забыты вода, жабры и плавание, значит, признак истолкован неправильно.

Связь с другими темами

До изучения темы нужно знать, как рыбы дышат жабрами и почему водным организмам необходим растворённый в воде кислород. Это помогает понять, зачем двоякодышащим понадобился дополнительный способ дыхания.

Тема связана с приспособлениями позвоночных к разным средам обитания. На примере двоякодышащих видно, как строение органов и поведение помогают переживать нехватку кислорода и воды.

Позже эти сведения пригодятся при изучении эволюции позвоночных и выхода животных на сушу. Двоякодышащие показывают один из вариантов перехода к использованию атмосферного кислорода, хотя сами остаются рыбами.

Что запомнить

• Двоякодышащие рыбы способны дышать и жабрами, и лёгкими.
• Лёгочное дыхание позволяет использовать кислород атмосферного воздуха.
• Двоякодышащие обитают преимущественно в пресных водоёмах.
• Некоторые виды при засухе зарываются в ил и впадают в летнюю спячку.
• Особенности поведения при пересыхании водоёмов различаются у разных видов.
• Двоякодышащие остаются рыбами, хотя способны дышать воздухом.