Работа плавательного пузыря у рыб егэ

Рыбы — низшие челюстноротые первичноводные позвоночные. Известно около 33 тысяч видов рыб. Им посвящен
самостоятельный раздел биологии — ихтиология (от греч. ichthys — рыба и logos — слово).

Первые челюстноротые рыбы появились в ордовике, хрящевые рыбы — на рубеже силура и девона, около 420 млн. лет назад.
Рыбы обитают как в пресных, так и в соленых водах. Надкласс рыбы подразделяется на два класса: костные и хрящевые рыбы.

Общими признаками всех рыб является наличие обтекаемой формы тела, жизнь в воде. Тело подразделяется на голову, туловище и
хвост. Хорошо развиты органы чувств: зрения, обоняния, слуха, осязания, равновесия.

Ароморфозы рыб

Рыбы отличаются от предшествующих эволюционных форм новыми, прогрессивными чертами строения, которые повысили их
уровень организации. Давайте их перечислим.

• Появление челюстей и черепа

У рыб первая пара жаберных дуг видоизменяется в челюсти. С помощью челюстей охота становится более эффективной, а питание — разнообразным.

У рыб появляется череп — костное вместилище головного мозга и органов чувств, которое надежно защищает эти
структуры нервной системы.



• Парные плавники

Образуются предшественники конечностей, плавники, парные придатки тела, обособленные от туловища и головы, приводимые в
движение мускульной силой.



• Редукция хорды и формирование костного позвоночника

У рыб хорда редуцируется, на ее месте формируется позвоночник. У хрящевых рыб позвоночник в течение всей жизни имеет хрящевое строение, а у костных рыб позвоночник окостеневает: он представлен костной тканью.



Обратите особое внимание, что в скелете хрящевых ганоидов (осетровых рыб, а также двоякодышащих) хорда сохраняется на всю жизнь.

Костные рыбы

Костные рыбы — процветающий класс, весьма многочисленный: к ним относятся около 95% современных рыб. Сюда входят
важнейшие подклассы, которые мы разберем: хрящекостные, двоякодышащие и кистеперые рыбы.

Широко известны основные отряды класса костных рыб:

• Осетрообразные — осетр, стерлядь, белуга
• Карпообразные — карась, сазан, лещ, толстолобик
• Лососеобразные — форель, лосось, семга
• Трескообразные — треска, минтай, хек
• Окунеобразные — окунь, судак, скумбрия, ставрида

Для большинства костных рыб характерен костный скелет, наличие жаберных крышек, прикрывающих жабры.
Жаберные лепестки расположены непосредственно на жаберных дугах, имеется плавательный пузырь. Оплодотворение
наружное.

Большинство видов костных рыб (90%) относятся к костистым рыбам. Для большей части костистых рыб характерно непрямое развитие (с метаморфозом).

Данный класс будет рассмотрен нами на примере типичного представителя — речного окуня.

• Покровы, опорно-двигательная система

Форма тела обтекаемая, рыбообразная, за счет чего снижается трение о воду. Поверхность тела покрыта налегающими друг на друга
(подобно черепице) чешуйками.

У большинства видов чешуя ктеноидная (от греч. ktéis — гребень и éidos — вид) —
снабжена зубцами или шипами, или циклоидная (от греч. kykloeides — кругообразный, круглый) — с гладким закругленным
задним краем.



В коже находится множество желез, которые секретируют слизь, покрывающую все тело рыбы, благодаря чему снижается трение
о воду. Из-за слизи пойманную рыбу тяжело удержать в руках, она выскальзывает.

Плавники — органы движения рыб. Плавники бывают как парные (грудные, брюшные), так и непарные (спинной, хвостовой, анальный).



Череп — вместилище головного мозга, окружает его со всех сторон. Характерно наличие рострума
(от лат. rostrum — клюв) — передней вытянутой части черепа рыб.

Позвоночник состоит из двух отделов: туловищного и хвостового. В центре каждого позвонка имеется отверстие. Прилегая друг к другу, отверстия
позвонков вместе соединяются в единый спинномозговой канал, в котором лежит спинной мозг.

Скелет грудных плавников соединен с позвоночником костями плечевого пояса, в отличие от скелета брюшных плавников,
который не сочленяется с позвоночником. Имеются жаберные крышки, снаружи прикрывающие жаберные щели (у хрящевых
рыб жаберные крышки отсутствовали, 5 жаберных щелей открывались каждая в отдельности наружу.)



Полость тела вторичная (целом).

Мышечная система сегментируется, что выражается в возникновении отдельных (дифференцированных) мышечных пучков. Наиболее ярким примером
дифференцировки являются мышцы ротового аппарата и парных плавников.



• Пищеварительная система

Состоит из ротовой полости, глотки, продолжающейся в пищевод, желудка, толстого и тонкого кишечника. У многих рыб в ротовой
полости имеются язык и острые зубы, расположенные на челюстях. Зубы предназначены не для механического измельчения пищи, а в основном для
схватывания и удержания добычи. Слюнные железы отсутствуют, имеются вкусовые рецепторы.

В просвет тонкой кишки рыб открываются протоки пищеварительных желез, печени и поджелудочной железы, а также желчного пузыря.
Спиральный клапан в кишечнике (характерный для хрящевых рыб) отсутствует, общая площадь всасывания увеличивается за
счет слепо оканчивающихся выростов кишечника — пилорических придатков.



• Дыхательная система

Глотка тесно связано не только с пищеварительной, но и с дыхательной системой: здесь располагается жаберный аппарат
рыб. С помощью жабр они приспособились забирать из воды растворенный в ней кислород и насыщать им кровь, откуда кислород
поступает ко внутренним органам и тканям.

Процесс дыхания осуществляется благодаря тому, что вода через ротовое отверстие попадает в глотку. Вследствие движений
жаберной крышки вода из ротоглоточной полости втягивается в боковую жаберную полость, омывая жабры. В результате газообмена
в кровь рыбы поступает кислород, а углекислый газ покидает ее и растворяется в воде.



Жабры состоят из жаберной дуги, на которой расположены жаберные тычинки и лепестки. Жаберные тычинки направлены в сторону
ротоглоточной полости и препятствуют проникновению частиц пищи в жабры (цедильная функция). Жаберные лепестки направлены
наружу и оплетены густой сетью кровеносных сосудов — капилляров, в которых и происходит газообмен.

• Кровеносная система

Как и хрящевые, костные рыбы имеют один круг кровообращения. Сердце двухкамерное, состоит из одного предсердия и одного желудочка.
Запомните, что в сердце у рыб кровь венозная. Она накачивается сердцем в жабры, где происходит ее насыщение кислородом,
после чего кровь становится артериальной.

Артериальная кровь направляется к внутренним органам и тканям, движется кровь внутри сосудов: кровеносная система
замкнутого типа.



• Выделительная система

Состоит из парных лентовидных туловищных почек (мезонефрос, или первичная почка.) Располагаются они по
бокам туловища. От почек начинаются мочеточники, сливающиеся между собой и образующие расширение — мочевой пузырь.

Моча, содержащая побочные продукты обмена веществ, выводится из организма рыбы через анальное отверстие у самок, через мочеполовое
отверстие — у самцов .



• Нервная система

У всех хордовых нервная система трубчатого типа. Головной мозг состоит из продолговатого, среднего мозга, мозжечка, промежуточного и переднего мозга.

Развитие одних и тех же отделов у разных классов хордовых неодинаково, что мы с вами отчетливо увидим по мере изучения данного
раздела. Я рекомендую вам обратить на данную тему особое внимание.

Относительно других классов хордовых головной мозг у рыб слабо развит: кора переднего мозга
отсутствует, вместо нее поверхность мозга покрыта эпителием. Наибольшего развития достигает средний мозг — главный координирующий
центр.

Также хорошо выражен (развит) мозжечок, который отвечает за координацию движений и ориентацию тела в пространстве. Это связано
со сложными перемещениями рыбы, которая «парит как птица» только не в воздушной, а в водной среде. От головного мозга берут
начало 10 пар черепно-мозговых нервов.



Органы чувств рыбы представлены особым образованием — боковой линией, тянущейся в виде канала вдоль всего тела с обоих боков. Чувствительные
клетки (невромасты) органа боковой линии реагируют на изменения направления и скорости тока воды вблизи рыбы. С помощью нее рыба
чувствует направление и скорость течения воды.



У рыб впервые возникает специализированный орган слуха — внутреннее ухо. С помощью него они способны различать звуки,
ориентируясь в водной среде. Состоит внутреннее ухо из трех полукружных канальцев, верхнего и нижнего мешочков. Иногда
внутреннее ухо соединяется с плавательным пузырем (сомовые, карповые), за счет чего слух у таких рыб более развит.



Органы зрения приспособлены к водной среде: хрусталик имеет шарообразную форму. Роговица плоская, аккомодация (настройка глаза на наилучшее видение объекта) происходит только благодаря перемещению хрусталика.

Рыбы хорошо видят лишь на близком расстоянии. Имеются органы вкуса на коже и нижней челюсти, а также органы обоняния,
открывающиеся в ротовую полость.



• Половая система

Рыбы раздельнополы. Половые железы самцов — семенники, самок — единственный
яичник. Оплодотворение наружное, происходит в воде: самка выметывает икру (яйцеклетки), а самец выделяет в воду сперматозоиды,
которые сливаются с яйцеклетками. С течением времени из икры развиваются молодые особи.



Развитие у большинства рыб (костистые рыбы) непрямое, с метаморфозом. Запомните, что процесс выметывания икры и ее последующего оплодотворения называется
нерест, он носит сезонный характер. У пресноводных рыб нерест происходит весной, в это время строго запрещена ловля рыбы.

Плавательный пузырь

Этот орган характерен исключительно для костных рыб: у хрящевых рыб (акулы, скаты) он отсутствует. Плавательный пузырь представляет
собой воздушный мешок, заполненный смесью газов: азотом, кислородом, углекислым газом.

Он выполняет ряд важнейших функций:

• Гидростатическую — помогает занять рыбе в толще воды определенное положение. Так при расширении пузыря рыба
  всплывает, а при его уменьшении — опускается на дно.
• Дыхательную — способен выполнять функцию легких
• Барорецепторную — воспринимает изменения давления
• Акустическую — воспринимает звуки, играет роль аналогичную уху

При заполнении газом пузырь расширяется: это меняет удельный вес рыбы, он понижается и рыба всплывает. Обратная схема
происходит при уменьшении пузыря. Но откуда появляется газ, которым наполняется пузырь, если рыба обитает в воде?
Отвечая на этот вопрос, отметим, что все рыбы делятся на два типа: открытопузырные и закрытопузырные.

У открытопузырных рыб плавательный пузырь сообщается с пищеварительной системой. Они в течение всей жизни поднимаются к
поверхности воды и заглатывают воздух, по мере необходимости они могут освобождаться от газов, выдавливая их через глотку, а затем рот
в окружающую среду. К таким рыбам относятся сельдеобразные, щукообразные, карпообразные, двоякодышащие.

Закрытопузырные рыбы имеют пузырь, не сообщающийся с пищеварительной трубкой. Газы в него поступают благодаря газовой секреции:
они переходят из растворенного (в крови) состояния в газообразное, заполняя пузырь. Когда пузырь уменьшается газы вновь растворяются в крови,
возвращаясь в кровеносное русло. К таким рыбам относятся: трескообразные, окунеобразные, кефалеобразные.

Плавательный пузырь

Сначала давайте вспомним, что такое “плавательный пузырь” и какие функции он выполняет.

Пла́вательный пузы́рь — особый орган, характерный только для костных рыб. Расположен в полости тела под позвоночником и позволяет рыбе не утонуть под собственной тяжестью.

• В ходе эмбрионального развития образуется как спинной вырост кишечной трубки.

Плавательный пузырь состоит из одной или двух камер, заполненных смесью газов, похожей на воздух.

• Основная функция плавательного пузыря — обеспечение нулевой плавучести: он компенсирует вес костей и других тяжёлых частей тела и приближает среднюю плотность тела к плотности воды

В результате рыбе не надо тратить энергию на поддержание тела на нужной глубине (тогда как акулы, у которых плавательного пузыря нет, вынуждены поддерживать глубину погружения постоянным активным движением).

• Однако сжимаемость газа делает равновесие неустойчивым: при погружении рыбы давление воды возрастает, пузырь уменьшается и рыба опускается ещё сильнее; аналогично при всплывании пузырь расширяется и рыбу выталкивает к поверхности.
• Чтобы этому препятствовать, организм рыбы регулирует количество газа в пузыре газовыми железами (густыми скоплениями капилляров), где кровь выделяет или поглощает кислород
• У рыб, способных к быстрым вертикальным перемещениям, пузыря нет, так как эта регулировка не успевала бы подстраиваться под изменения давления и при быстром всплытии раздувание пузыря могло бы быть опасным.

Рыбы, имеющие воздушную камеру, делятся на два типа:

1.Открытопузырные способны контролировать наполнение при помощи специального канала, имеющего сообщение с кишечником.

• • Они могут быстрее всплывать и погружаться, а при необходимости захватывают воздух ртом из атмосферы.
  • К этому типу относится бо́льшая часть костных рыб, например: карп и щука.

2. Закрытопузырные имеют герметичную камеру, не имеющую прямого сообщения с внешним миром.

• • Уровень газа контролируется с помощью кровеносной системы. Воздушный пузырь у рыб оплетён сетью капилляров (красное тело), которые способны медленно поглощать или отдавать воздух.
  • Представители этого типа — треска, окунь. Не могут позволить себе быстрого изменения глубины. При мгновенном извлечении из воды такую рыбу сильно раздувает.

А ТЕПЕРЬ ДАВАЙТЕ ПОДУМАЕМ КАК РЫБА МОЖЕТ МЕНЯТЬ ГЛУБИНУ, ЕСЛИ У НЕЕ НЕТ ПЛАВАТЕЛЬНОГО ПУЗЫРЯ ИЛИ С ЕГО ГИДРОСТАТИЧЕСКОЙ ФУНКЦИЕЙ ЧТО-ТО СЛУЧИЛОСЬ

Спрятать пояснение

Спрятать критерии

При описании плавательного пузыря часто отдельно упоминают плавательный пузырь угрей родов Anguilla и Conger (рисунок D). Действительно, в его строении есть ряд интересных особенностей. Имея связь с кишечником, он, однако, функционирует как плавательный пузырь закрытого типа. В чем же это проявляется? Дело в том, что воздушный канал у угрей этих родов расширен и функционально соответствует зоне овала — через его стенки происходит резорбция газов в кровь, синтез же газов осуществляется в единственной крупной вытянутой камере, снабженной мощной газовой железой. Помимо этого, с плавательным пузырем закрытого типа его сближает особенность кровообращения и состав наполняющих газов.

Говоря о разнообразии строения плавательного пузыря и особенностях его связи с внешней средой нельзя не упомянуть о плавательном пузыре сельдевых (сем. Clupeidae). Особенности его строения связаны с особенностями биологии этих рыб, которым свойственны значительные и резкие вертикальные миграции. Так, типичный представитель сельдевых тихоокеанская сельдь Clupea pallasii совершает подобные миграции из глубин моря в поверхностные слои вслед за планктоном, которым она питается. При таких перемещениях объем газа в плавательном пузыре резко увеличивается за счет снижения внешнего давления, что в обычном случае могло бы привести к повреждению тканей рыбы (нечто подобное мы наблюдаем при ловле рыб с глубины — часто такие поимки сопровождаются выпячиванием плавательного пузыря через рот рыбы). Чтобы такого не происходило, в процессе эволюции сельди приобрели дополнительное отверстие, расположенное в районе анального и соединяющее плавательный пузырь с внешней средой. Через него и происходит «стравливание» лишнего воздуха, причем этот процесс может контролироваться самой рыбой с помощью имеющегося здесь сфинктера.

Подробнее о функционировании плавательного пузыря я расскажу в одном из следующих постов.

Зачем рыбам плавательный пузырь?

Рыбы —  самая древняя, многочисленная и очень интересная группа позвоночных животных. За миллионы лет существования на Земле они идеально приспособились к узким, довольно однообразным условиям жизни — водной среде. Приспособленность рыб к жизни в воде проявилась в первую очередь во внешнем облике — обтекаемая форма тела, особенности покровов, обеспечивающие движение плавники. Характер среды определил развитие у рыб и специфическое строение внутренних органов. 

Об одном из них и пойдет речь в этой статье.

У большинства современных рыб есть особый резервуар с воздухом – плавательный пузырь. Его объем полностью уравновешивает две силы – притяжение Земли, тянущее рыбу ко дну, и выталкивающее действие воды (силу Архимеда). Управляя его объемом, рыба и изменяет глубину на которой может плавать и зависать в толще воды.               

Но как же это происходит?

Действие «датчика» происходит следующим образом:

Если рыба опускается вниз, на глубину, давление воды на ее тело возрастает, пузырь сжимается и выталкивает из себя воздух. Это происходит автоматически и рыбке даже не приходится прилагать усилий, чтобы погрузиться вниз.

Естественно, все происходит наоборот, в том случае, когда рыба поднимается наверх — давление воды на тело спадает, и пузырь наполняется газом. Плавательный орган определенного размера способен без усилий удерживать рыбу на необходимой глубине.

Плавательный орган заполнен смесью газов, близким по составу к воздуху. В основном это кислород, углеводород и азот.

Пузырь пронизывают многочисленные нервные окончания, которые передают импульсы в центральную нервную систему. С помощью этих сигналов животное и может скорректировать свое передвижение, поскольку чувствует на какой глубине находится и какое давление  испытывает извне.

В зависимости от типа плавательного пузыря, рыбы, его имеющие, делятся на две большие группы — открытопузырные и закрытопузырные.

К закрытопузырным относятся окунеобразные, трескообразные, кефалеобразные и некоторые другие.

Интересно, что все закрытопузырные рыбы в зародышевом состоянии являются открытопузырными.

Есть у этого замечательного органа еще одна очень интересная общепризнанная функция. У некоторых костистых рыб плавательный пузырь может выполнять звукообразовательные и слуховые функции. Будучи хорошим резонатором, он усиливает окружающие звуки и помогает рыбам лучше слышать. А известны уникальные особи, которые с помощью такого пузыря могут издавать достаточно сильные звуки и подавать сигналы себе подобным!

Плавательного пузыря нет у хрящевых рыб — акул и скатов, возможно, потому, что их скелет, состоящий из хрящей, легче костного скелета других рыб. Обходятся без пузыря и быстроплавающие хищные рыбы, например, тунец и скумбрия. Мощная мускулатура этих хищников позволяет им быстро менять глубину и сопротивляться погружению.

У многих глубоководных и донных рыб плавательного пузыря тоже нет, да это и понятно – зачем он им нужен, если они никогда не всплывают на поверхность? Необходимую плавучесть им обеспечивает жир или невысокая плотность тканей тела.