Благодаря тому, что каждое существо наделено органами дыхания, все мы получаем то, без чего не можем жить – кислород. У всех наземных животных и людей эти органы называются легкими, которые поглощают максимальное количество кислорода из воздуха. Дыхательная система рыб же состоит из жабр, которые втягивают в организм кислород из воды, где его куда меньше, чем в воздухе. Именно из-за этого строение тела данного биологического вида так отличается от всех хребетных наземных существ. Что же, рассмотрим все особенности строения рыб, их дыхательной системы и прочих жизненно важных органов.

Кратко о рыбах

Для начала попробуем разобраться в том, что же это за существа, как и чем они живут, какую имеют взаимосвязь с человеком. Потому сейчас мы начинаем наш урок биологии, тема "Морские рыбы". Это надкласс позвоночных животных, которые обитают исключительно в водной среде. Характерной чертой является то, что все рыбы челюсторотные, а также обладают жабрами. Отметить стоит, что данные показатели характерны для каждого вида рыб, вне зависимости от размера и массы. В жизни человека данный подкласс играет экономически важную роль, так как большинство его представителей употребляются в пищу.

Считается также, что рыбы были на заре эволюции. Именно такие существа, которые могли обитать под водой, но еще не имели челюстей, когда-то были единственными жителями Земли. С тех пор вид эволюционировал, некоторые из них превратились в животных, некоторые остались под водой. Вот и весь урок биологии. Тема "Морские рыбы. Краткий экскурс в историю" рассмотрена. Наука, изучающая морские рыбы, носит название "ихтиология". Давайте теперь перейдем к изучению этих существ с более профессиональной точки зрения.

Проверено экспертом

1) Органы дыхания рыб делятся на водные (их кожа и жабры) и воздушные (плавательный пузырь, кишечник, наджаберные органы, и, опять таки, кожа).

2) Для земноводных характерно дыхание при помощи лёгких, которые обеспечивают основу их газообменных процессов и дополнительные органы (кожу и слизистую выстилку ротоглоточной полости).

3) Имеют лёгкие в виде мешков, которые оплетены сетью из кровеносных сосудов, каждое и которых открывается в гортанно-трахейную впадину самостоятельно. Попадание воздуха в лёгкие обеспечивается при помощи изменения общего объема ротоглоточной полости путём опускания вниз её дна.

4) Основной орган дыхания — лёгкие, располагается в туловищном отделе позвоночника, снизу подпирается печенью и кишечником, а сверху ограничивается шеей.

5) От ротовой полости вниз отходит гортань, переходящая в трахею, которая переходит в свою очередь в главные бронхи, оканчивающиеся легкими.

6) Лучше развиты, нежели у земноводных. Имеют большую площадь и лучше дифференцированы. Механизм дыхания задействует грудную клетку и межреберные и дыхательные мышцы. Рептилиям сложно правильно дышать при быстром передвижении, поскольку для выдоха воздуха и для движения они используют одни и те же мышечные группы.

7) В грудной клетке. Снизу ограничивается печенью, желудком и кишечником. Сверху — шеей и ротовой полостью.

8) Органы дыхания у птиц представлены носовыми щелями, которые переходят в носовые полости, затем в верхнюю гортань, далее в трахею, которая делиться на бронхи, входящие в легкие.

9) В месте деления бронхов существует вторая гортань — голосовой аппарат птиц. Кроме того, бронхи образуют воздушные мешки, которые необходимы для выполнения роли своеобразного насоса, увеличивающего объем воздуха в дыхательных путях.

10) Органы дыхания расположены в грудной клетке, за килем. Сверху ограничены входом в ноздри, а снизу — внутренними органами.

11) Млекопитающие имеют наиболее развитую структуру органов дыхания из всех животных. Их лёгкие наиболее дифференцированы, вмещают наибольшее количество кислорода, способны к наибольшему растяжению и способствуют наилучшему газообмену с кровью. Их дыхательные мышцы наиболее развиты, также они имеют диафрагму — мышцу специально предназначенную для дыхания, которая отделяет брюшную полость от грудной. Вдох и выдох возможны как через ротовую полость, так и через нос.

12) Располагаются в грудной клетке, состоящей из ребер и грудины. Сверху ограничены входом в ротовую полость и ноздрями, а снизу — диафрагмой.

ОРГАНЫ ДЫХАНИЯ РЫБ

Рыбам свойственно два типа дыхания: водное (при помощи жабр и кожи) и воздушное (при помощи кожи, плавательного пузыря, ки- шечника и наджаберных органов). Органы дыхания рыб делятся на: 1) основные (жабры), 2) дополнительные (все остальные).

Основные органы дыхания. Главной функцией жабр является газообмен (поглощение кислорода и выделение углекислого газа), они участвуют также в водно-солевом обмене, выделяют аммиак и мочевину.

У круглоротых органы дыхания представлены жаберными мешками (энтодермального происхождения), которые образовались в результате отделения от глотки. У миноги имеется семь пар жаберных мешков с двумя отверстиями в каждом из них: наружным и внутренним, ведущим в дыхательную трубку и способным закрываться. Дыхательная трубка образовалась в результате разделения глотки на две части: нижнюю дыхательную и верхнюю пищеварительную. Заканчивается трубка слепо, а от ротовой полости отделена особым клапаном. У личинки миноги (пескоройки) дыхательной трубки нет и внутренние жаберные отверстия открываются прямо в глотку. У большинства миксин наружные жаберные отверстия с каждой стороны объединяются в общий канал, который открывается дальше последнего жаберного мешка. Кроме того, носовое отверстие у миксин сообщается с глоткой. Вода у круглоротых поступает через ротовое отверстие в глотку или дыхательную трубку (у взрослых миног и миксин), затем в жаберные мешки, откуда выталкивается наружу. При питании вода засасывается и выводится через наружные жаберные отверстия. У закопавшихся в ил миксин вода поступает в жаберные мешки через носовое отверстие.

У эмбрионов рыб дыхание осуществляется за счет развитой сети кровеносных сосудов на желточном мешке и в плавниковой складке. По мере рассасывания желточного мешка увеличивается количество кровеносных сосудов на плавниковых складках, боках, голове. У личинок некоторых рыб развиваются наружные жабры – выросты кожи, снабженные кровеносными сосудами (двоякодышащие, многопер, вьюн и др.).

Основными органами дыхания взрослых рыб являются жабры (эктодермального происхождения).

У большинства хрящевых рыб имеется пять пар жаберных отверстий (у некоторых 6–7) и столько же жаберных дуг. Жаберной крышки нет, исключение составляют цельноголовые (химеры), у которых жаберные щели прикрыты кожной складкой. У акул жаберные отверстия располагаются по бокам головы, у скатов – на нижней поверхности тела.

Каждая жабра хрящевых рыб состоит из: 1) жаберной дуги, 2) жаберных лепестков, 3) жаберных тычинок.

От внешней стороны жаберной дуги отходит межжаберная перегородка, жаберные лепестки покрывают ее с двух сторон, при этом задний край перегородки остается свободным и прикрывает наружное жаберное отверстие . Жаберные перегородки поддерживаются хрящевыми опорными лучами. Жаберные тычинки находятся на внутренней поверхности жаберной дуги. У основания межжаберной перегородки располагаются кровеносные сосуды: 1) приносящая жаберная артерия, по которой идет венозная кровь, 2) две выносящие жаберные артерии с артериальной кровью.

Жаберные лепестки, расположенные на одной стороне перегородки, образуют полужабру. Таким образом, жабра состоит из двух полужабр, находящихся на одной жаберной дуге, а совокупность двух полужабр, обращенных в одну жаберную щель, образует жаберный мешок. На первых четырех из пяти жаберных дугах имеется по две полужабры, а на последней жаберных лепестков нет, но в первом жаберном мешке на гиодной дуге есть еще одна полужабра. Следовательно, у хрящевых рыб имеются четыре с половиной жабры.

У хрящевых рыб к органам дыхания могут быть отнесены брызгальца, представляющие собой рудиментарную жаберную щель. Они располагаются позади глаз и сообщаются с ротоглоточной полостью. На передней стенке брызгалец имеются клапаны, а на задней стенке – ложная жабра, снабжающая кровью органы зрения. Брызгальца имеются у хрящевых и осетровых. У хрящевых рыб в отличие от костных рыб жабры не выделяют продукты азотистого обмена и соли.

У акул при дыхании вода поступает через ротовое отверстие и выходит через наружные жаберные щели. У скатов вода поступает в ротоглоточную полость через открытые клапаны брызгалец, а при закрытии клапанов выходит наружу через жаберные щели.

Осетровые рыбы в жабрах имеют короткие межжаберные перегородки. Их редукция связана с появлением жаберной крышки, от которой отходят жаберные перепонки, прикрывающие жабры снизу. У осетровых (как и у хрящевых рыб) имеется пять пар жаберных дуг, на последней жаберной дуге, скрытой под кожей, жаберных лепестков нет. Передний ряд жаберных лепестков располагается на внутренней поверхности жаберной крышки и образует полужабру гиодной дуги (оперкулярную жабру). У осетровых, как и у хрящевых, имеется четы ре с половиной жабры. На внутренней поверхности жаберной дуги в два ряда расположены жаберные тычинки.

У костистых рыб имеется четыре жаберные дуги и столько же полных жабр (задняя, пятая, жаберная дуга жабр не несет). Каждая жабра состоит из двух полужабр, но в связи с наличием развитой жаберной крышки межжаберная перегородка полностью редуцируется, и жаберные лепестки прикрепляются непосредственно к жаберной дуге, что увеличивает дыхательную поверхность жабр. Основу жабры составляет костная жаберная дуга, на которой располагаются жаберные лепестки треугольной формы. Жаберные лепестки с обеих сторон покрыты жаберными лепесточками (или респираторными складочками), где и происходит газообмен. У основания жаберных лепестков лежат хлоридные клетки, которые выводят соли из организма. По внутреннему краю жаберного лепестка проходит поддерживающий хрящевой луч, вдоль которого тянется лепестковая артерия, а по противоположной стороне – лепестковая вена. У основания жаберных лепестков проходят приносящая и выносящая жаберные артерии. На внутренней поверхности жаберной дуги расположены жаберные тычинки различных размеров и формы.

При жаберном дыхании костных рыб вода через рот поступает в глотку, проходит между жаберными лепестками, отдает кислород в кровь, получает углекислоту и выходит из жаберной полости наружу. Жаберное дыхание может быть: 1) активным, вода через ротовое отверстие засасывается в глотку и омывает жаберные лепестки за счет движения жаберных крышек (у всех рыб), 2) пассивным, рыбы плавают с приоткрытыми ртом и жаберными крышками, а ток воды создается за счет движения самой рыбы (у рыб, обитающих в воде с высоким содержанием кислорода).

Дополнительные органы дыхания. В процессе эволюции у костных рыб, живущих в водоемах, где существует дефицит кислорода, развились дополнительные органы дыхания.

Кожное дыхание свойственно почти всем рыбам. У рыб теплых стоячих водоемов через кожу поступает около 20% потребляемого кислорода, иногда эта величина может повышаться до 80% (карп, карась, линь, сом). У рыб, обитающих в водоемах с высоким со- держанием кислорода, кожное дыхание не превышает 10% общего потребления кислорода. Молодь, как правило, более интенсивно дышит кожей, чем взрослые особи.

Некоторым видам свойственно воздушное дыхание, которое осуществляется при помощи наджаберных органов, имеющих различное строение. В верхней части глотки у многих из них развиваются парные полые камеры (наджаберные полости), где слизистая оболочка образует многочисленные складки, пронизанные кровеносными капиллярами (змееголов). У ползуновых (лабиринтовых) рыб складки слизистой оболочки поддерживаются лабиринтообразно изогнутыми костными пластинками, отходящими от первой жаберной дуги (ползун, петушки, гурами, макроподы).

У клариевых сомов от жаберной полости отходит непарный древовидно разветвленный наджаберный орган, расположенный сверху и сзади жабр. У мешкожаберных сомов дополнительными органами дыхания являются парные длинные слепые мешки, которые отходят от жаберной полости и тянутся под позвоночником до хвоста. Рыбы, имеющие наджаберные органы, приспособились к дыха- нию атмосферным кислородом и лишенные возможности подни- маться и заглатывать воздух у поверхности погибают от удушья даже в воде, богатой кислородом.

У некоторых рыб наблюдается кишечное дыхание. Внутренняя поверхность части кишечника у них лишена пищеварительных желез и пронизана густой сетью кровеносных капилляров, где происходит газообмен. Воздух, заглатываемый через рот, проходит через кишечник и выходит наружу через анальное отверстие (вьюн) или выталкивается обратно и выходит через рот (тропические сомы). У ряда тропических рыб для дыхания воздухом используется желудок или специальный слепой вырост желудка, заполненный воздухом.

Плавательный пузырь рыб также участвует в газообмене. У двоякодышащих рыб он преобразовался в своеобразные легкие, они имеют ячеистое строение и сообщаются с глоткой. Воздух при дыхании поступает в легкие через ротовое или носовые отверстия. Среди двоякодышащих рыб есть однолегочные (рогозуб) и двулегочные (протоптер, лепидосирен). У однолегочных легкое разделено на две части и хорошо развиты жабры, поэтому они одинаково могут дышать и легкими, и жабрами. У двулегочных плавательный пузырь парный, жабры недоразвиты. Когда рыбы находятся в воде, легкие являются дополнительными органами дыхания, а в высохших водоемах, когда они зарываются в грунт, легкие становятся основным органом дыхания.

Плавательный пузырь является дополнительным органом дыхания и у некоторых других открытопузырных рыб (многопер, амия, панцирная щука, харациновые). Он пронизан густой сетью кровеносных капилляров, а у некоторых появляется ячеистость, что увеличивает внутреннюю поверхность.

Н. В. ИЛЬМАСТ. ВВЕДЕНИЕ В ИХТИОЛОГИЮ. Петрозаводск, 2005

Дыхательная система рыб.

Главным органом дыхания рыб являются жабры. У хрящевых рыб жаберные щели имеют перегородки, благодаря которым жабры открываются наружу отдельными отверстиями. Такое легко заметить на примере акул или скатов. На передней и задней стенках этих перегородок находятся жаберные лепестки, которые покрыты густой сетью кровеносных сосудов.

Костистые рыбы, в отличие от хрящевых, имеют подвижные костные жаберные крышки, а межжаберные перегородки у них редуцированы. Жаберные лепестки у таких рыб находятся попарно на жаберных дугах.

Газообмен в процессе дыхания происходит при участии кровеносных сосудов на жаберных лепестках. Кроме углекислого газа, наружу через жабры могут выделяться также другие продукты метаболизма, например, аммиак и мочевина. Также жабры участвуют в солевом и водном обмене. У двоякодышащих рыб дополнительным органом дыхания служит плавательный пузырь. Он выполняет функции легкого.

Плавательный пузырь – это орган, который имеется почти у всех видов рыб, он формируется еще на стадии эмбрионального развития и находится в спинной части тела рыбы. В зависимости от особенностей пузыря существую открытопузырные виды рыб (пузырь всю жизнь связан с глоткой) и закрытопузырные виды рыб (связь пузыря с глоткой в процессе развития теряется). Главная функция плавательного пузыря – гидростатическая. С помощью пузыря рыба может регулировать свой удельный вес, а также глубину погружения.

Дыхание как процесс

Практически все живое на земле «завязано» на кислород: этот живительный газ участвует в метаболизме абсолютного большинства организмов. Да, существуют анаэробные бактерии, грибы и водоросли, но они составляют лишь малюсенькое исключение из фундаментального правила.

Аналогичным образом дышат и рыбы, только кислород они черпают преимущественно из воды, а не из воздуха. Вода в морях и океанах насыщена кислородом замечательно, а вот в пресноводных водоемах с его концентрацией возникают проблемы. Вода может стать бедной живительным газом по причине:

• значительного повышения температуры,
• снижения уровня до критических значений,
• перекрытия мощным слоем льда с уменьшением свободного пространства,
• гниения растений подо льдом,
• повышения концентрации живых организмов,
• деятельности человека.

Какой бы ни была причина снижения концентрации кислорода, рыбам остается два варианта: либо приспосабливаться, либо вымирать. Именно поэтому природа наделила большинство современных рыб способностью впадать в оцепенение, замедлять метаболизм и снижать потребность в кислороде на некоторое, порой весьма приличное время.

Зачем рыбам жабры

Наверняка вы знаете, что основным органом дыхания рыб являются жабры. Из этого правила не существует исключений: рыб без жабр не бывает (ну почти, но об этом позже). А вот устройство их очень разное: иногда эти парные органы очень отдаленно напоминают всем известные жабры карася или карпа.

• костистых — гребенчатые,
• хрящевых — пластинчатые,
• круглоротых — мешковидные.

Наиболее сложно устроены жабры у костистых рыб, то есть, у большинства известных нам обитателей водоемов. Они имеют сложное устройство и непревзойденную эффективность: способность усваивать из воды до 30% растворенного кислорода — это рекорд, недоступный легким млекопитающих (в приложении к воздуху, разумеется).

Строение жабр костистых рыб

Жабры костистых рыб устроены достаточно сложно. Обычно они состоят из:

• Жаберных дуг. Это дугообразные образования, испещренные сетью капилляров. В классическом варианте дуг десять, по пять с каждой стороны (четыре нормально развитых, одна рудиментарная).
• Лепестков. Они расположены на каждой жаберной дуге с внешней стороны в два ряда. На каждом основном лепестке находится множество миниатюрных вторичных лепесточков. Они в максимальной степени отвечают как за газо-, так и за водно-солевой обмен.
• Тычинок. Эти миниатюрные органы покрывают дуги с внутренней стороны и выполняют функцию фильтра, защищая нежный жаберный аппарат от попадания всевозможных частичек.
• Разветвленной сети сосудов. Она начинается аортой и заканчивается массой тончайших капилляров, диаметр которых настолько мал, что сопоставим по размеру с эритроцитом. В процессе дыхания они доставляют в жабры «использованную» кровь, насыщенную углекислым газом и продуктами распада, и отводят ее, разнося по всему организму рыбы уже насыщенной кислородом.
• Жаберных крышек. Эти твердые костные образования исполняют не только защитную функцию: они играют роль этаких клапанов, обеспечивающих определенную силу тока воды при дыхании. Кстати говоря, их устройство весьма примечательно: оказывается, по этим костям можно достаточно точно определить возраст рыбы. Они покрыты выступами и бороздками, наподобие годичных колец дерева!

У всех костистых рыб рот соединен с жаберным аппаратом. На вдохе рыба открывает рот, «закачивая» воду в максимально раздутые жабры (крышки в это время плотно закрыты). Лепесточки через капилляры выводят продукты оксигенации во внешнюю среду и обогащают кровь кислородом. На выдохе рот закрывается, крышки раскрываются, жабры несколько сжимаются, продукты распада уходят в окружающую среду.

Дыхание хрящевых рыб

Хрящевые рыбы, те же акулы и скаты, имеют принципиально иной жаберный аппарат. У большинства акул он представляет собой ряд пластинок, куда вода поступает через щелевидные отверстия. Жаберные крышки отсутствуют в принципе, посему активно дышать, прогоняя воду через жаберный аппарат, акулы не могут.

Пассивное дыхание обеспечивается лишь во время движения, когда открытые жабры щедро омываются водой (благо, в морях-океанах она богата кислородом). Поэтому хищница вынуждена двигаться постоянно, даже во время сна (о механизмах которого ихтиологи спорят до сих пор), иначе попросту задохнется. Процессу дыхания способствуют и специальные брызгальца, расположенные позади глаз и подающие свежую воду на жабры.

Интересно, что пассивно дышат и прилипалы — сравнительно небольшие рыбки, наиболее часто паразитирующие на телах акул. Имеется такая способность у тунцов и скумбрий, хоть и с жаберными крышками у них все в порядке.

Немного о круглоротых

Круглоротых и рыбами назвать нельзя — биологи относят их в отдельный класс. Среди них наиболее известны миноги и миксины. Это самые примитивные позвоночные очень древнего происхождения, преимущественно паразитирующие на других представителях ихтиофауны. Их ротовой аппарат лишен челюстей, но усеян острыми зубами, что позволяет прогрызать кожу потенциальных «хозяев».

Дыхательный аппарат круглоротых представлен особыми мешками. Например, у той же миноги аж семь пар дыхательных мешков, каждый из которых снабжен двумя отверстиями (внутреннее ведет в дыхательную трубку, наружное — в окружающую среду). Это дает возможность миноге дышать при любых условиях: она не испытывает кислородного голодания, даже зарывшись в песок или присосавшись к «хозяину».

Вспомогательные органы дыхания

Как правило, природа «встраивает» в рыб и вспомогательные органы дыхания. И чем менее благоприятны условия обитания, тем больше таких вспомогательных органов, тем большая нагрузка ложится на них.

Выяснено, что большинство рыб вентилирует жабры плавниками. Конечно, они играют вспомогательную функцию, но важность ее сложно переоценить. Движения плавников способствуют быстрейшему току воды и омовению жабр, что особенно важно в бедной кислородом воде небольших стоячих водоемов.

Дело в том, что жабры работают только в воде: усваивать кислород из воздуха они неспособны. На суше они обсыхают и склеиваются, что ведет к быстрой гибели особи. Чем более герметично жаберные крышки способны закупорить деликатное содержимое, тем дольше рыба проживет без воды. Именно поэтому сельдь, толстолобик, форель погибают практически сразу, а карп, сазан или карась могут часами и даже днями лежать в мокрой траве без ощутимого вреда для здоровья.

Чтобы как-то позволить рыбам пережить не лучшие времена, природа наделила их резервными возможностями, подчас поражающими воображение.

Давайте немного отклонимся от рыбьей темы и вспомним о порах на нашей коже. В Средние, не очень просвещенные, века, порой людей покрывали краской, дабы придать им сходство со статуями (самодурство власть имущих, что поделать). Если краску оставить на коже на несколько часов, а потом смыть, особого вреда здоровью это не нанесет. А вот если насыщенное токсинами покрытие продержать несколько суток, человек, скорее всего, умрет: он отравится и задохнется одновременно. Это теперь-то мы знаем, что кожа должна дышать!

Аналогичная картина наблюдается и у рыб — им в большей или меньшей степени присуще кожное дыхание. Конечно, много кислорода через кожу не получишь, но нужно учитывать и тот факт, что организм оцепеневшей на воздухе рыбы потребляет его в разы меньше. Однако нужно учитывать, что в большинстве случаев у представителей ихтиофауны может дышать только мокрая кожа.

Осетрина в столице всегда была в чести, но технологии заморозки появились лишь недавно. Ранее крупных осетров везли в стольный град в брезентовых люльках, а более мелкую стерлядь — в корзинах, наполненных влажным мхом. Иногда в рты осетровых вкладывали тампоны, пропитанные крепким алкоголем, вследствие чего рыба обалдевала и неплохо переносила путешествие длительностью в несколько дней.

Плавательный пузырь

Пожалуй, нет у рыб более многофункционального органа, чем плавательный пузырь. Это и орган равновесия, и резонатор, позволяющий усилить акустические и другие сигналы, и этакий «спасательный круг», позволяющий рыбе держаться на выбранном горизонте воды, не прилагая к этому ни малейших усилий.

Практически все представители ихтиофауны, обитающие в наших водоемах, умеют нагнетать и стравливать воздух из этого органа, но некоторые рыбы научились им даже дышать! Заглатывают атмосферный воздух с транспортировкой его не только в жабры, но и в плавательный пузырь многие обитатели водоемов (слышали, как «чавкают» в зарослях сазаны и караси?), но полноценную дыхательную функцию этот орган выполняет лишь у двоякодышащих, о которых мы поговорим чуть позже.

Ученые полагают, что первичной функцией плавательного пузыря у доисторических видов была именно дыхательная, и только потом, с появлением костистых рыб, она преобразовалась в гидростатическую.

Кишечник

Да-да, вы не ослышались: существуют рыбы, способные заглатывать воздух и пропускать его через пищеварительный тракт с целью обогащения организма кислородом. Наиболее ярким примером такого явления являются сомики рода Corydoras.

В связи с этим нельзя не упомянуть и известного нам вьюна: у него кишечник играет важнейшую дыхательную роль. При благоприятных условиях вьюн дышит жабрами, но при дефиците кислорода он задействует и вспомогательный орган. Он заглатывает атмосферный воздух, пропускает его через желудок и кишечник, испещренный густой сетью капилляров, а затем выпускает наружу через анальное отверстие.

Неэстетично? Зато практично: эта небольшая рыбка может дышать атмосферным воздухом даже сквозь слой ила, дожидаясь дождей или паводка в относительно комфортных и безопасных условиях.

Лабиринт

Особый орган дыхания под названием «лабиринт» позволяет некоторым представителям ихтиофауны практически полноценно дышать атмосферным воздухом. Этот орган парный, расположен над жабрами. При вдохе атмосферный воздух попадает в камеры лабиринта, испещренные сосудами, и обогащает кровь кислородом.

Обитатели наших водоемов не могут похвастаться наличием этого органа (за исключением, разве что, змееголова), но многие аквариумные рыбки умеют дышать именно при помощи лабиринта. Секрет кроется в том, что рыбки эти в естественных условиях живут в тропиках, где даже в нормальных условиях вода бедна кислородом, да и засухи нередки.

Те же гурами периодически поднимаются к поверхности воды, чтобы заглотить воздуха. Кстати, если лишить их такой возможности, они попросту задохнутся, то есть жабры в данном случае делят дыхательную функцию с лабиринтом, но не заменяют его.

Двоякодышащие рыбы

Существуют рыбы, которые практически с одинаковым успехом могут усваивать кислород как из воды, так и воздуха. Вот их с полным правом можно назвать истинными чемпионами по выживанию, которых не напугаешь самыми суровыми условиями.

Двоякодышащие — одни из древнейших представителей ихтиофауны. Долгое время их считали вымершими, и только каких-то 150 лет тому назад ихтиологи сделали потрясающее открытие: в засушливых районах Африки и Австралии двоякодышащие живут и неплохо себя чувствуют!

Дело в том, что помимо жабр, двоякодышащие имеют и орган, по функциям аналогичный нашим легким. Доказано, что развился он из плавательного пузыря и в ходе эволюции обзавелся ячеистой структурой и сетью капилляров. Некоторые ученые полагают, что именно двоякодышащие рыбы предвосхитили выход животных из водной стихии на сушу.

Африканский протоптерус при высыхании водоема зарывается в ил, который, засыхая, образует вокруг его тела плотный кокон. Там протоптерус впадает в спячку, дыша атмосферным воздухом через отверстие в иле, причем проспать таким образом может несколько лет. Как только вода растворит кокон, протоптерус проснется и начнет вести приличествующий рыбе образ жизни. А вот рогозуб (австралийский эндемик) переживает засуху в локальных бочагах, дыша исключительно атмосферным воздухом — кислорода в таких лужах крайне мало.

Интересные факты

Вы еще не устали удивляться? Тогда еще несколько интересных фактов на закуску:

• Илистый прыгун. Двоякодышащим в академическом смысле этого слова прыгуна не назовешь, но он тоже устанавливает рекорды по пребыванию вне воды. Большую часть жизни это экзотическое чудо проводит на суше, во влажной атмосфере мангровых зарослей. Кстати говоря, он действительно неплохо прыгает и даже лазит по корням деревьев в поисках насекомых, коими преимущественно и питается (передние плавники трансформировались в неплохо развитые конечности). При этом дышит эта рыба всей поверхностью кожи, причем главную роль в процессе оксигенации играет хвост. В водной среде она переходит на обычный способ дыхания.
• Карась. Заурядный карасик способен выживать в самых экстремальных условиях. Его стихия — заросшие пруды, где дефицит кислорода — обычное дело. У него хорошо развито кожное дыхание, имеется и способность заглатывать атмосферный воздух. Не поверите: в периодически высыхающих озерах Казахстана находили живых карасей, пролежавших в иле свыше года!
• Окунь-ползун. Перед нами еще одна удивительнейшая рыбка, характерная для ихтиофауны Южной Азии — анабас или ползун. Окунем его называют только благодаря визуальному сходству с соответствующей рыбой — ползуны образуют отдельный отряд. Так вот, лабиринт у ползуна работает так хорошо, что дарит способность по несколько суток проводить вне водной стихии, в охоте за червями и насекомыми. Считается, что анабас способен даже лазить по деревьям (есть свидетельства очевидцев), однако скептики полагают, что его заносят туда хищные птицы.
• Угорь. Еще одно чудо из мира ихтиофауны — угорь. Мало того, что эта рыба выглядит как змея, так еще и способна дышать атмосферным воздухом, совершенно по-змеиному переползая между водоемами. Угря к этому вынуждает инстинкт размножения: ему приходится преодолевать тысячи километров из европейских водоемов к Саргассовому морю, ведь мечет икру он исключительно там. Угорь перемещается по суше преимущественно по ночам и ранним утром, по росной траве, по нескольку часов обходясь без воды, чему способствует чрезвычайно развитое кожное дыхание.
• Арапаима. Перед нами самая крупная пресноводная рыба (живет она в бассейне Амазонки), что уже само по себе знаменательно. Но более всего примечательно другое. Дело в том, что жабрами дышит только молодь арапаимы на первом месяце жизни. Взрослые особи используют для этой цели плавательный пузырь, имеющий весьма совершенное строение и пористую структуру и являющийся близким аналогом легких. Юные арапаимы вынуждены всплывать за глотком воздуха раз в 2-3 минуты, взрослые — раз в 6-10 минут. Если лишить их этой возможности, они захлебнутся, как бы парадоксально сие не звучало в приложении к рыбам.

В этой публикации приведены самые примечательные особенности дыхания различных представителей ихтиофауны, но по факту их значительно больше. Мир рыб слишком удивителен и многогранен, чтобы изучать его исключительно с гастрономической точки зрения!

Общая схема строения рыб

Обобщенно можно сказать, что тело каждой рыбы делится на три части – голова, туловище и хвост. Голова заканчивается в районе жабр (в их начале или конце – зависит от надкласса). Туловище оканчивается на линии анального отверстия у всех представителей данного класса морских обитателей. Хвост же – простейшая часть организма, которая состоит из стержня и плавника.

Форма тела строго зависит от условий обитания. Рыба, которая живет в средней толще воды (лосось, акула), имеет торпедовидную фигуру, реже – стреловидную. Те же морские обитатели, которые плавают над самым дном, имеют сплющенную форму. К ним можно отнести камбалу, морских лисиц и других рыбок, которые вынуждены плавать среди растений или камней. Они приобретают более маневренные очертания, которые имеют много общего со змеями. К примеру, угорь является обладателем сильно вытянутого тела.

Визитка рыбы – ее плавники

Без плавников невозможно себе представить строение рыбы. Картинки, которые представлены даже в детских книгах, непременно демонстрируют нам эту часть тела морских жителей. Что же они собой представляют?

Итак, плавники бывают парными и непарными. К парным можно отнести грудные и брюшные, которые симметричны и синхронно двигаются. Непарные представлены в виде хвоста, спинных плавников (от одного до трех), а также анального и жирового, который находится сразу сзади спинного. Сами по себе плавники состоят из жестких и мягких лучей. Именно исходя из количества этих лучей высчитывается плавниковая формула, которая применяется для определения конкретного вида рыбы. Латинскими буквами определяется местоположение плавника (А – анальный, P – грудной, V – брюшной). Далее римскими цифрами указывается количество жестких лучей, а арабскими – мягких.

Классификация рыб

Сегодня условно всех рыб можно разделить на две категории – хрящевые и костные. В первую группу входят такие обитатели моря, скелет которых состоит их хрящей различного размера. Это вовсе не означает, что подобное существо мягкое и не способное к передвижению. У многих представителей надкласса хрящи затвердевают, и по своей плотности становятся почти как кости. Вторая категория – костные рыбы. Биология как наука утверждает, что именно этот надкласс был отправной точкой эволюции. Некогда в его рамках находилась давно вымершая кистеперая рыба, от которой, возможно, произошли все наземные млекопитающие. Далее мы более подробно рассмотрим строение тела рыбы каждого из этих видов.

Хрящевые

В принципе, строение хрящевых рыб не являет собой нечто сложно и необычное. Это обыкновенный скелет, который состоит из очень твердых и прочных хрящей. Каждое соединение пропитано солями кальция, благодаря которым в хрящах и появляется прочность. Хорда держит свою форму на протяжении всей жизни, при этом она частично редуцирована. Череп соединен с челюстями, вследствие чего скелет рыбы имеет целостную структуру. К нему также присоединены плавники – хвостовой, парные брюшные и грудные. Челюсти располагаются на брюшной стороне скелета, а над ними находятся две ноздри. Хрящевой скелет и мышечный корсет таких рыб снаружи покрыт плотной чешуей, которая называется плакоидной. Она состоит из дентина, который по своему составу похож на обыкновенные зубы у всех наземных млекопитающих.

Как хрящевые дышат

Дыхательная система рыб надкласса хрящевых представлена в первую очередь жаберными щелями. Их насчитывают от 5 до 7 пар на теле. Во внутренние органы кислород распространяется благодаря спиральному клапану, который тянется вдоль всего организма рыбы. Характерной чертой всех хрящевых является то, что у них отсутствует плавательный пузырь. Именно поэтому они вынуждены постоянно находиться в движении, чтобы не пойти ко дну. Важно также отметить, что в организме хрящевых рыб, которые априори обитают в соленых водах, содержится минимальное количество этой самой соли. Ученые полагают что это связано с тем, что в крови у данного надкласса очень много мочевины, которая состоит преимущественно из азота.

Костные

Теперь рассмотрим, как выглядит скелет рыбы, принадлежащий к надклассу костных, а также узнаем, чем еще характерны представители этой категории.

Итак, скелет представлен в виде головы, туловища (они существуют отдельно, в отличие от предыдущего случая), а также парных и непарных конечностей. Черепная коробка поделена на два отдела – мозговой и висцеральный. Второй включает в себя челюстную и подъязычную дуги, которые являются главными составляющими челюстного аппарата. Также в скелете костной рыбы имеются жаберные дуги, которые предназначены для удержания жаберного аппарата. Что касается мышц данного вида рыб, то все они имеют сегментарное строение, а наиболее развитые из них – это челюстные, плавниковые и жаберные.

Дыхательный аппарат костных обитателей моря

Наверное, уже стало всем понятно, что дыхательная система рыб надкласса костных главным образом состоит из жабр. Они располагаются на жаберных дугах. Также неотъемлемой составляющей частью таких рыб являются жаберные щели. Они прикрыты одноименной крышкой, которая предназначена для того, чтобы рыба могла дышать даже в обездвиженном состоянии (в отличие от хрящевых). Некоторые представители надкласса костных могут дышать через кожный покров. А вот те, которые обитают непосредственно под поверхностью воды, и при этом никогда глубоко не опускаются, наоборот, захватывают воздух своими жабрами из атмосферы, а не из водной среды.

Строение жабр

Жабры – уникальный орган, который ранее был присущ всем первичноводным созданиям, проживавшим на Земле. В нем происходит процесс газообмена между гидросредой и организмом, в котором они функционируют. Жабры рыбы нашего времени мало чем отличаются от тех жабр, которые были присущи более ранним обитателям нашей планеты.

Как правило, они представлены в виде двух одинаковых пластинок, которые пронизаны весьма густой сетью кровеносных сосудов. Неотъемлемой частью жабр является целомическая жидкость. Именно она совершает процесс газообмена между водной средой и организмом рыбы. Отметим, что данное описание дыхательной системы присуще не только рыбам, а многим позвоночным и не позвоночным обитателям морей и океанов. А вот о том, что особенного в себе несут именно те органы дыхания, которые находятся в организме рыб, читайте далее.

Где располагаются жабры

Дыхательная система рыб в своем большинстве сосредоточена в глотке. Именно там располагаются жаберные дуги, на которых закреплены одноименные органы газообмена. Они представлены в виде лепестков, которые пропускают сквозь себя и воздух, и различные жизненно-необходимые жидкости, что находятся внутри каждой рыбы. В определенных местах глотка пронизывается жаберными щелями. Именно через них проходит тот кислород, который поступает в рот рыбы с заглатываемою ею водой.

Весьма важным фактом является то, что в сравнении с размерами организма многих морских обитателей, их жабры весьма велики для них. В связи с этим в их организмах возникают проблемы с осмолярностью плазмы крови. Из-за этого рыбы всегда пьют морскую воду и выпускают ее через жаберные щели, тем самым ускоряя различные обменные процессы. Она имеет меньшую консистенцию, нежели кровь, потому быстрее и эффективнее снабжает жабры и прочие внутренние органы кислородом.

Сам процесс дыхания

Когда рыба только появляется на свет, дышит практически все ее тело. Кровеносными сосудами пронизан каждый ее орган, включая наружную оболочку, потому кислород, который находится в морской воде, проникает в организм постоянно. Со временем у каждой подобной особи начинает развиваться жаберное дыхание, так как наибольшей сеткой кровеносных сосудов оснащаются именно жабры и все прилегающие к ним органы. Тут то и начинается самое интересное. Процесс дыхания каждой рыбы зависит от ее анатомических особенностей, потому в ихтиологии принято делить его на две категории – активное дыхание и пассивное. Если с активным все понятно (рыба дышит «обычно», набирая кислород в жабры и обрабатывая его, как человек), то с пассивным мы сейчас попробуем разобраться более детально.

Пассивное дыхание и от чего оно зависит

Данный тип дыхания свойственен только быстроходным обитателям морей и океанов. Как мы уже говорили выше, акулы, а также некоторые другие представители хрящевого надкласса не могут длительное время находиться без движения, так как у них отсутствует плавательный пузырь. Этому есть еще одна причина, а именно – это и есть пассивное дыхание. Когда рыба плывет на большой скорости, она приоткрывает рот, и туда автоматически попадает вода. Приближаясь к трахеям и жабрам, от жидкости отделяется кислород, который и питает организм морского скороходного обитателя. Именно поэтому длительное время находясь без движения рыба лишает себя возможности дышать, не затрачивая на это никаких сил и энергии. Напоследок заметим, что к таким быстроходным жителям соленых вод относятся преимущественно акулы и все представители скумбриевых.

Главная мышца организма рыбы

Весьма простым является строение сердца рыбы, которое, отметим, за всю историю существования данного класса животных, практически не эволюционировало. Итак, этот орган у них двухкамерный. Он представлен одним основным насосом, в состав которого входит две камеры – предсердие и желудочек. Рыбье сердце перекачивает только венозную кровь. В принципе, система кровообращения у данного вида морских обитателей имеет замкнутую систему. Кровь циркулирует через все капилярчики жабр, затем сливается в сосудах, а оттуда снова расходится на более мелкие капилляры, которые уже снабжают остальные внутренние органы. После этого «отработанная» кровь собирается в венах (их у рыб две – печеночная и кардиальная), откуда уже поступает непосредственно к сердцу.

Заключение

Вот и подошел к концу наш краткий урок биологии. Тема рыб, как оказалось, весьма интересна, увлекательна и проста. Организм данных обитателей моря крайне важен для изучения, так как считается, что именно они были первыми обитателями нашей планеты, каждая из них – это есть ключ к разгадке эволюции. Кроме того, изучать строение и функционирование рыбьего организма намного проще, чем какого-либо другого. И размеры данных обитателей водной стохии вполне приемлемы для детального рассмотрения, и при этом все системы и образования просты и доступны даже для детей школьного возраста.