Жизнь устроена так, что без доступа кислорода говорить о ней — практически нет смысла. Растения и животные обязаны поглощать кислород, основным источником которого является воздух. И если всем, кто населяет сушу — он вполне доступен, то для подводных обитателей — существуют определенные трудности. Исключением здесь можно назвать некоторые виды млекопитающих, периодически поднимающиеся на поверхность или бактерии, научившиеся обходиться без него. А как дышат рыбы, которые составляют подавляющее большинство обитателей подводного мира? Секрет здесь кроется в необычных органах дыхания.
Почему рыбы могут дышать под водой
За неимением возможности пребывать на воздухе, рыбы вынуждены черпать кислород прямо из воздуха, который содержится в воде. Благо его концентрация в ней достаточна. Так при нормальном атмосферном давлении и температуре 0 градусов по Цельсию в одном литре морской воды (1000 куб. см) содержится примерно 50 куб. см. кислорода. При температуре 30 градусов количество растворенного кислорода в воде снижается примерно на 50%.
На наличие животворящего газа влияют давление и температура. Здесь ключевыми факторами являются:
- Содержание соли.
- Наличие подводных вулканов.
- Уровень загрязненности и прочее.
Есть ли у рыб легкие
Благодаря эволюции, в подводном мире есть определенный отряд рыб, у которых органы дыхания представлены сразу двумя системами — жабрами и примитивными легкими.
Такое сочетание органов дыхания является спасением там, где содержание кислорода в воде далеко от оптимального. Природа наделила легкими всего лишь один отряд рыб, который считается ближайшими потомками тех, что однажды превратились в наземных обитателей нашей планеты.
Зачем рыбам жабры и как они работают
Учитывая, что для химических реакций в организме — количество кислорода — величина постоянная — рыбам приходится фильтровать воду, выделяя из нее то или иное количество жизнетворной субстанции. Для этого им был дан такой орган, как жабры — костные дуги, на которых расположено множество лепестков с крошечными мембранами (ламеллами), состоящих из тончайших капилляров. Именно им и отведена роль при соприкосновении с водой осаждать на себе пузырьки воздуха и кислорода.
Расположены жаберные дуги рыб за ротовой полостью симметрично позвоночнику. В качестве защиты столь уязвимого органа выступают подвижные, но очень крепкие жаберные крышки. Таким образом, за счет всасывающих действий либо элементарного омывания жабр водой, происходит дыхание рыб (обогащение крови кислородом и избавление ее от углекислого газа).
Читайте также:
Устройство дыхательной системы
Если общее строение системы добычи воздуха у различных рыб достаточно схожее, то размеры ее — могут значительно отличаться. Более активные виды готовы похвастать не только крупными жабрами.
Для увеличения объема воды, омывающей жабры, очень часто рыбам приходится данный процесс ставить на «поток», иными словами — плавать с открытым ртом.
Отметим, что состояние покоя для некоторых видов — смерти подобно. Критическое обеднение крови способно усыпить рыбу. Выход здесь в поиске подводных течений. К этому прибегают большинство акул и некоторые виды сомов.
Самый распространенный процесс дыхания рыб состоит из:
- втягивания через рот порции воды.
- расширения жабр (для увеличения площади соприкосновения).
- выталкивание воды из-под жаберных крышек.
Повторение данного процесса у разных рыб существенно отличается от времени и зависит от их активности.
Строение жабр костистых рыб
По причине процессов, происходящих при соприкосновении воды и самих жабр, последние имеют сложное строение. В упрощенном для восприятия изложении они состоят из:
- Жаберных секторов. У большинства рыб их количество — от четырех до семи с каждой стороны.
- Лепестков. Более тонкие образования, отвечающие не только за кислородно-углекислотный, но и минерально-солевой обмен.
- Тычинок. Покрывая внутреннюю часть жабр, они исполняют роль фильтра-защитника жабр.
- Сети кровеносных сосудов. Она состоит от самого крупного — аорты до мельчайших, через которые и происходит обогащение крови и избавление от продуктов химических процессов в крови рыбы.
- Жаберных крышек. Это костные образования, которые надежно защищают систему дыхания и одновременно обеспечивают герметичность ротовой полости. По внешнему виду крышек ученые могут с большой долей точности определить возраст рыбы.
Вспомогательные органы дыхания
Природа постоянно эволюционирует и поэтому к традиционной системе дыхания добавила переходную, а с ней рыбы получили вспомогательные органы. Так тем представителям подводного мира, которые успели продвинуться по лестнице развития были наделены: наджаберные органы, кишечник и плавательный пузырь.
Отметим, что увеличенные плавники усиливают поток воды к жабрам. Еще одним «подарком» можно считать мышцы, прижимающие жаберные крышки к голове, равно как и сама геометрию этих костных образований.
Рыбаки знают, что плотва, бычок, лещ, форель и толстолобик погибают вне водоема практически мгновенно. В то же время карась и карп могут достаточно долго оставаться в здравии вне привычной для жизни среды.
Оставаться некоторое время без воды помогают и альтернативные органы дыхания рыб, а именно:
- кожа;
- кишечник;
- воздушный пузырь;
- лабиринт.
Читайте также:
Кожа
Возможно это покажется невероятным, но рыбы умеют получать кислород из воздуха через кожный покров. В первую очередь это относится к тем видам, где чешуя не является неприступной преградой.
В процентном отношении доступ в кровь кислорода извне через кожу составляет несколько процентов (против жаберного дыхания), однако с учетом малоподвижности, например в зимний период, этого может оказаться вполне достаточно.
Кишечник
Еще одной невероятной способностью в борьбе за жизнь можно назвать умение определенных рыб дышать кишечником. Если не принимать данный факт буквально, то ситуация выглядит вполне логичной. Например, карликовые сомики Corydoras научились загонять воздух в кишечник и через кровеносную систему, связанную с ним, сохранять жизненные функции.
Здесь же ярким примером может служить довольно популярный в России вьюн. Способность «дышать» кишечником позволяет ему под слоем ила пережить мелководье или продолжительное отсутствие дождей. Еще один факт — данный представитель отряда карпообразных, благодаря наполнению кишечника воздухом, способен издавать необычные звуки, опровергая тем самым поговорку — «Нем, как рыба».
Воздушный пузырь
Нет более универсального органа, чем воздушный или плавательный пузырь. Благодаря ему, рыбы держат равновесие и долго могут находиться в выбранном горизонте (глубине). Еще одним важным свойством, которым обладает этот пузырь — быть «ресивером» воздуха, полученного из воды.
Так, караси и сазаны из воздушного пузыря способны экстрадировать кислород и тем самым сохранять свою жизнь в экстремальных (и не только) условиях.
Данный факт нельзя причислить ко всем обитателям подводного мира, а лишь к тем, кто относится к «двоякодышащим». Основная роль плавательного пузыря все-таки — координация рыбы в толще воды.
Лабиринт
Данный орган есть только у аквариумных рыбок. Исключением можно назвать разве что змееголова, ловить которого решаются (по эстетическим соображениям) лишь небольшая часть рыболовов.
Предназначение данного органа — сохранять определенный запас воздуха в камерах (пустотах) сложной геометрии. Расположены они над жабрами и окутаны сетью мельчайших кровеносных сосудов (по аналогии с традиционными жабрами).
Лабиринты (из-за своих размеров) следует рассматривать, как дополнение к жабрам, но ни в коем случае не как альтернативу им.
Органы дыхания рыб по видам
Эволюция расставила дыхательные системы, ориентируясь на виды рыб. Так хрящевым, чей скелет состоит не из костной ткани, а из хрящей — свойственна жаберная.
Этим представителям ихтиофауны природа не дала плавательный пузырь, но компенсировала недостачу избытком жаберных щелей.
Отсутствие пузыря заставляет хрящевых постоянно пребыватьв движении, а дополнительный спиралевидный клапан препятствует проникновение в организм избытков соли (например, акулы и катраны — живут в соленой воде).
У костных рыб преобладающей системой является жаберная. Жаберные крышки из костной ткани надежно прикрывают ее и работают синхронно с пастью. Набор воды, фильтрация, защита от проникновения инородных тел и выпуск «отработанного материала» — строго синхронизированы и координируются на уровне подсознания или инстинкта.
Чем дышат лабиринтовые или ползуновидные рыбы
Лабиринтовых (ползуновидных) можно смело отнести к экзотическим. Находясь в лидерах по эволюционному развитию, они трансформировали свою систему дыхания, как минимум в гибридную.
Так, илистый прыгун — обитатель тропических вод в равной степени комфортно себя чувствует и в воде, и в прибрежной зоне. Трансформированные плавники дают возможность им охотиться на суше и на вервях прибрежных кустарников. Именно такой образ жизни заставил активизироваться способности дышать через кожу, хотя в водной среде его дыхательная система — как у всех.
Сходные способности демонстрирует и окунь-ползун из Южной Азии и азиатский угорь.
Дыхание двоякодышащих и круглоротых рыб
Долгое время отряд двоякодышащих рыб причисляли к исчезнувшим. Однако последние исследования ученых опровергли данное мнение. Удивительные результаты демонстрирует самый большой представитель пресных водоемов бассейна Амазонки — апараима. Получив от природы плавательный пузырь с пористой текстурой, напоминающей легкие, эта рыба может всплывать за глотком воздуха всего лишь раз-два в течение пяти минут. Кстати, взрослые особи вдыхают атмосферный воздух — еще реже.
Благодаря такому пузырю протоптерус (обитатель вод экваториальной Африки) способен переждать засуху при жаре за 40 градусов и даже больше. Дело в том, что сооруженный им из грязи кокон, в котором он впадает в анабиоз, оставляет доступ к воздуху, который плавательный пузырь порционно перерабатывает в кислород.
Как дышат хрящевые рыбы
Отсутствие жаберных камер у хрящевых рыб накладывает определенные трудности в их жизни. Поступление воды к жабрам происходит в основном за счет движения, а значит — для них выражение «движение — это жизнь» — актуально.
Такая подача воздуха из воды — часто называют пассивным дыханием.
Что такое пассивное дыхание и от чего оно зависит
Наверное, будет интересно узнать, что акулы — практически не спят в течение всей своей жизни. Виной тому — назначенное природой пассивное дыхание.
Отсутствие камер для обогащения жабр кислородом заставляет акул находиться в постоянном движении.
Пассивному дыханию привержены и некоторые виды паразитов. Так, рыбы-прилипалы, которые живут на телах своих доноров — также живут и дышат, лишь когда вокруг есть движение воды.
Кстати, такие скоростные рыбы, как тунец и скумбрия часто прибегают к пассивному дыханию, хотя с камерами у их жабр — полный порядок.
Интересные факты
Насколько велико разнообразие обитателей подводного мира — настолько разнообразны и их требования к тому, чем дышат рыбы или точнее — к содержанию кислорода в воде.
Благодаря развитому альтернативному дыханию кожей, среднеазиатские караси могут обходиться минимумом влаги в течение нескольких месяцев. Рекордсменами требовательности являются: судак, форель, сиг и лосось. Наименее притязательными к качеству дыхания можно назвать: щуку, окуня и плотву. При этом у тех и других существует критический порог, после которого они теряют активность и погибают.
Меня больше интересуют вкусовые качества, сом, например, мне вообще не нравится для употребления в питании. Все потому, что большой сом растет много лет и потом этот возраст передается на вкус. Кто в курсе, налим также?
В школе часто пропускал биологию, думал что эта наука только для всяких заучек. Недавно увлекся рыбалкой и попутно стал интересоваться подводным миром. У рыб весьма интересное устройство организма. Всегда думал, что воздушный пузырь это просто какая-то большая кишка)
Да уж. Рыбы действительно удивительные существа нашей планеты. Наверное поэтому и полюбил так сильно рыбалку и все что с ней связано. Организм у них загадка, да только мы все внимание на это не обращаем.