§ 49. Строение и жизнедеятельность рыб

Определения и обозначения

Жабры — органы дыхания рыб, состоящие из жаберных дуг, лепестков и тонких пластинок. Вода омывает большую поверхность лепестков, а через их стенки кислород поступает в кровь и углекислый газ выходит из неё. Такая большая площадь контакта помогает получать кислород, растворённый в воде. Поэтому рыбе необходимо, чтобы вода постоянно проходила через жабры.

Плавательный пузырь — заполненный газом орган, который есть у большинства костных рыб. Если объём пузыря увеличивается, плавучесть рыбы возрастает; если уменьшается — снижается. Так рыба может удерживаться на выбранной глубине с меньшими усилиями. Пузырь не заменяет движение и не является органом дыхания у всех рыб.

Боковая линия — орган чувств, воспринимающий колебания и движение воды. Она проходит вдоль тела и связана с чувствительными клетками, которые улавливают изменения давления. Это помогает рыбе замечать приближение других животных и препятствия, даже когда видимость плохая. Благодаря боковой линии рыба лучше ориентируется в окружающей воде.

Хорда — упругий осевой скелетный тяж, поддерживающий тело и служащий местом прикрепления мышц. У рыб она связана с позвоночником: позвонки образуют гибкую опору вокруг осевой части скелета, а у взрослых животных обычно берут на себя её главную опорную роль. Гибкость осевого скелета позволяет туловищу изгибаться при плавании. Это важно для образования движений волной вдоль тела.

Как это устроено

Тело рыбы обычно сужается к голове и хвосту, поэтому вода легче обтекает его и меньше тормозит движение. Кожа покрыта чешуёй, а слизь на её поверхности уменьшает трение и защищает покровы. Скелет поддерживает тело, а кости и другие его части дают мышцам опору. Плавники расположены так, чтобы рыба могла отталкиваться от воды и управлять направлением движения.

При плавании мышцы поочерёдно сокращаются с разных сторон туловища, изгибая его вместе с хвостом. Волна изгибов перемещается к хвосту и толкает воду назад, поэтому рыба движется вперёд. Хвостовой плавник усиливает этот толчок. Парные плавники помогают поворачивать, тормозить и менять положение, а спинной и анальный препятствуют заваливанию тела набок.

Вода входит в рот рыбы и проходит через жабры, после чего выходит через жаберные щели или из-под крышек. На жаберных дугах расположены тонкие лепестки с множеством пластинок, омываемых водой и пронизанных кровеносными сосудами. Большая площадь и тонкие стенки облегчают обмен газами: кислород переходит из воды в кровь, а углекислый газ — из крови в воду. Жаберные крышки защищают нежные ткани и помогают направлять поток воды.

Органы работают как связанные части одного организма. Пищеварительная система измельчает и переваривает пищу, а питательные вещества поступают в кровь; сердце и сосуды разносят их по телу и доставляют кислород от жабр к органам. Почки удаляют из крови часть продуктов обмена и участвуют в поддержании состава внутренней среды. Нервная система получает сигналы от органов чувств, обрабатывает их и помогает согласовывать движения и работу органов.

Зрение, обоняние и другие органы чувств дают рыбе сведения о добыче и возможной опасности, а боковая линия улавливает колебания воды. В результате рыба может реагировать на то, что находится рядом, даже если это трудно разглядеть. У большинства костных рыб плавательный пузырь помогает регулировать плавучесть: при изменении количества газа меняется его объём и способность тела держаться в воде. Это позволяет сохранять нужную глубину, не совершая постоянных сильных движений.

Органы рыб и их функции

Используйте таблицу, чтобы связать строение каждого органа с его задачей. Сравнивая строки, можно увидеть, как разные системы вместе обеспечивают движение, дыхание и поддержание жизни. Помните, что особенности могут различаться у разных рыб.

Разбор задач

Какие плавники помогают рыбе сохранять равновесие и менять направление движения?

Чтобы ответить, нужно различить устойчивость и управление направлением: это связанные, но не одинаковые задачи. Сначала вспомним, что плавники расположены на разных участках тела и действуют на воду по-разному. Затем сопоставим расположение плавника с движением рыбы. Так мы не будем ошибочно приписывать всем плавникам одну функцию.

1. Найдём парные плавники: грудные расположены по бокам ближе к голове, брюшные — на нижней стороне тела.
2. Учтём, что парными плавниками рыба меняет направление, тормозит и корректирует положение.
3. Спинной и анальный плавники расположены сверху и снизу туловища; они помогают сохранять устойчивость и не заваливаться набок.
4. Хвостовой плавник главным образом создаёт толчок при движении вперёд, хотя вместе с другими плавниками участвует в управлении.

Ответ: направление движения меняют прежде всего грудные и брюшные плавники, а равновесию помогают спинной и анальный. Роли плавников связаны с их положением и характером движения. Поэтому при ответе важно называть не просто плавники, а их функцию.

Почему жаберные лепестки обеспечивают эффективное дыхание в воде?

Нужно объяснить, как особенности строения помогают газообмену, а не только перечислить части жабр. Газообмен — это переход кислорода и углекислого газа между водой и кровью. Для него необходимы большая поверхность контакта и непрерывное омывание водой. Рассмотрим, как жаберные лепестки обеспечивают оба условия.

1. На жаберных дугах расположено много тонких лепестков, а на них — ещё более мелкие пластинки.
2. Из-за многочисленных складок общая поверхность жабр получается большой, поэтому вода соприкасается с большим количеством ткани.
3. Стенки пластинок тонкие и пронизаны сосудами, так что газам легко переходить между водой и кровью.
4. Поток воды омывает жабры и приносит новую порцию растворённого кислорода, одновременно унося углекислый газ.

Ответ: жаберные лепестки эффективны благодаря большой площади, тонким стенкам и постоянному движению воды. Вместе эти особенности обеспечивают поступление кислорода в кровь и удаление углекислого газа. Если вода перестанет омывать жабры, газообмен станет менее эффективным.

Рыба переместилась на большую глубину. Как изменение объёма плавательного пузыря помогает ей удерживаться на этой глубине?

Здесь важно связать объём газового пузыря с плавучестью, то есть со способностью тела держаться в воде. При изменении глубины меняются условия давления воды на тело. Рыбе нужно изменить объём пузыря так, чтобы плавучесть соответствовала новому положению. Проследим эту связь, не путая глубину с направлением движения плавника.

1. При погружении давление окружающей воды увеличивается и сжимает газ в плавательном пузыре.
2. Из-за уменьшения объёма пузыря снижается его вклад в плавучесть, поэтому рыбе легче оставаться глубже.
3. Для удержания на новой глубине рыба регулирует количество газа в пузыре, если особенности её организма это позволяют.
4. Когда объём газа и плавучесть соответствуют нужному уровню, рыбе требуется меньше усилий, чтобы не всплывать и не опускаться.

Ответ: при погружении пузырь под давлением сжимается, и плавучесть уменьшается; для удержания на глубине её необходимо отрегулировать. Объём пузыря связан с количеством газа и условиями давления. У разных рыб способы регулирования могут отличаться.

Типичные ошибки

Считать, что все плавники выполняют одинаковую работу, — ошибка: их расположение и движение различаются. Так думают, потому что любой плавник соприкасается с водой. Проверьте себя вопросом: какой плавник создаёт толчок, а какие помогают поворачивать или сохранять устойчивость? Учитывайте функции хвостового, парных и непарных плавников отдельно.

Путать жабры с жаберными крышками — значит смешивать орган газообмена с его защитой. Названия связаны, поэтому их легко объединить в одно понятие. Проверьте себя: кислород и углекислый газ обмениваются через ткани жабр, а крышки закрывают их снаружи и участвуют в движении воды. Если в ответе крышка названа местом газообмена, ответ неверен.

Утверждать, что плавательный пузырь есть у каждой рыбы, нельзя: он характерен для большинства костных рыб, но отсутствует у некоторых групп. Ошибка возникает, когда особенности знакомых костных рыб переносят на всех представителей. Проверьте формулировку: слово «большинство» здесь точнее, чем «все». Также не следует считать пузырь обязательным органом дыхания.

Приписывать боковой линии зрение или обоняние — ошибка, потому что этот орган воспринимает колебания и движение воды. Путаница появляется из-за того, что разные чувства помогают ориентироваться. Для проверки спросите себя, какой сигнал воспринимается: свет — зрением, запахи — обонянием, а колебания воды — боковой линией. Называйте её органом чувств, но не заменяйте ею другие органы.

Связь с другими темами

Чтобы понять строение рыб, полезно знать, что организм состоит из органов, объединённых в системы, и что каждая система выполняет свои задачи. Эта тема связана со строением позвоночных: скелет, нервная система и кровообращение есть у многих представителей этой группы, хотя устроены они не одинаково. Знания о жабрах и переносе газов помогут сравнить дыхание рыб с дыханием земноводных и других позвоночных. При таком сравнении обращайте внимание и на сходство, и на приспособления к разным условиям жизни.

Что запомнить

• Тело рыбы приспособлено к движению в воде.
• Движение создают мышцы туловища и хвоста.
• Плавники помогают двигаться, поворачивать и сохранять равновесие.
• Газообмен у рыб происходит в жабрах.
• Боковая линия воспринимает колебания воды.
• Плавательный пузырь у большинства костных рыб помогает регулировать плавучесть.