Принцип действия 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.

Плавательный
пузырь является специализированным
образованием кишечной трубки. Специализация
плавательного пузыря сводится к
приобретению новых качеств или функций:

1. Приспособление
   для воздушного дыхания, выражающееся
   в увеличении поверхности, в приобретении
   свойств газовой секреции, в абсорбции
   кислорода из пузыря.

2. Приобретение
   плавательным пузырём свойств
   гидростатического органа.

У селяхий и
круглоротых плавательного пузыря нет.
Суворов считает, что плавательный пузырь
появился у рыб как орган воздушного
дыхания, специально приспособленный к
условиям жизни в заморных водоемах.
Форма плавательного пузыря у разных
рыб не одинакова. У большинства рыб он
имеет вид большого мешка серебристого
цвета. У осетровых плавательный пузырь
одиночный, соединен с пищеводом. У
лососевых он имеет вид простой
продолговатой трубки. У карповых
плавательный пузырь разделён на две
неравных части. Особенно развит
плавательный пузырь у двоякодышащих
рыб. У двоякодышащих рыб (амия, липидостеус)
он парный, имеет ячеистость. У них он
функционирует как лёгкое. Появление
ячеистости в стенках пузыря и парности,
Строганов считает признаком совершенства
его как органа воздушного дыхания.

Всех рыб
можно разделить на две большие группы:
закрытопузырные и открытопузырные.
Первые имеют плавательный пузырь, не
сообщающийся с кишечной трубкой. Вторые
имеют плавательный пузырь, сообщающийся
с кишечной трубкой. Последние могут
заглатывать воздух в течение всей жизни.

У закрытопузырных
рыб плавательный пузырь сообщается с
кишечной трубкой только в личиночной
стадии. После заглатывания воздуха
личинкой проход между плавательным
пузырем и кишечной трубкой атрофируется
и плавательный пузырь в течение всей
жизни остается закрытым. Ледобур провел
интересные опыты по первоначальному
наполнению воздухом плавательного
пузыря (карп, гуппи, колюшка, форель). Он
обнаружил, что если лишить возможности
личинок наполнить плавательный пузырь,
то они плохо плавают, плохо питаются
и затем погибают через несколько дней.

После
заглатывания воздуха в первые дни жизни,
в дальнейшем у закрытопузырных рыб
регуляция газов в пузыре происходит за
счет их секреции, а у открытопузырных,
главным образом, за счёт повторных
заглатываний воздуха.

Содержание
газов в плавательном пузыре зависит от
физиологического состояния рыбы и от
газового режима окружающей рыбу воды.
В плавательном пузыре рыб можно найти
те же газы, что и в окружающей среде: (О₂
от 3 до 87%, СО₂
— от следов до 6% , N
– от 12 до 94%).

Морен
впервые доказал, что при асфиксии
(удушье) рыбы наблюдается уменьшение
количества О₂
в плавательном пузыре. Таким образом,
при недостатке О₂
во внешней среде, плавательный пузырь
служит резервом, который доставляет
организму кислород и смягчает состояние
асфиксии.

Количество
кислорода в плавательном пузыре у разных
рыб неодинаково. Наблюдается общее
правило: чем подвижнее рыба, тем больше
кислорода содержится в плавательном
пузыре. Большинство пресноводных мирных
рыб имеют меньше кислорода в плавательном
пузыре, чем рыбы живущие на значительной
глубине (морские), хищные или очень
подвижные. Об этом свидетельствуют
данные Вундера. Так у триглы кислорода
содержится до 92% , у морского окуня- до
87% ,у щуки до 35% , у карпа- до 6% , у линя-
5%.

Опустошение
и наполнение плавательного пузыря
газами нормально осуществляется под
контролем нервной системы. Морен и Бор
путём перерезки нервов, идущих к
плавательному пузырю нашли, что
блуждающий (парасимпатический), нерв
вызывает наполнение пузыря газами, а
симпатический нерв- опустошение.

В
плавательном пузыре имеются два
интересных образования, участвующих в
газообмене: красное тело или газовая
железа находится в переднем отделе
плавательного пузыря, овал — в заднем
отделе. Газовая железа выполняет
функцию наполнения (секрецию газов),
овал- функцию поглощения (резорбцию
газов). Кровеносные сосуды сильно
разветвляются в красном теле и образуют
«чудесную сетку». По вычислениям Крога
обьём «чудесной сетки» у угря равен 64
мм³
(объем 1 капли воды) и содержит 88 тыс.
венозных и 116 тыс. артериальных капилляров.
Общая длина капилляров составляет 352-
464м. Это колоссальная поверхность
капилляров имеет громадную, физиологическую
роль в секреции газов.

Выяснением
процесса секреции газа в пузыре занимался
ряд исследователей (Бор, Дрезер, Джекобс,
Ледобур). Было установлено, что чем
интенсивнее идет секреция газа, тем
сильнее расширяются капилляры «чудесной
сетки», так как приток крови усиливается.
Ледобур показал, что рыбы, имеющие
высокое содержание кислорода в
плавательном пузыре обладают
ферментативной системой, которая
обеспечивает относительно быстрое
отщепление кислорода из крови в
плавательный пузырь.

В случае
необходимости плавательный пузырь
может освободиться от газов. У различных
рыб это происходит по-разному. У
открытопузырных рыб газы из плавательного
пузыря выдавливаются через пищевод,
глотку и далее через рот в окружающую
среду. Использование кислорода,
находящегося в плавательном пузыре,
происходит через кровеносные сосуды,
проходящие по внутренней стенке пузыря.
У закрытопузырных рыб для резорбции
газов используется овал, на дне которого
находятся капилляры. Овал может
закрываться и открываться за счет
специальных мышц — сфинктера. Когда овал
открыт, то газы легко могут резорбироваться
сосудистой системой и поступать в общую
систему кровообращения.

Кроме
дыхательной функции плавательный пузырь
у рыб выполняет гидростатическую
функцию, которая выражается в выравнивании
удельной массы тела рыбы и окружающей
среды, то есть плавательный пузырь
регулирует с помощью изменения количества
газов, плавучесть рыб.

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]

• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #

Плавательный пузырь, как воздушная подушка, позволяет удерживать тело рыбки на разной глубине. Хочешь занырнуть поглубже — высвобождай побольше воздуха, а если нужно погреть спинку на поверхности — накачивай «спасательный круг».

Функция первая — глубинная

Плавательный пузырь помогает удерживаться в толще воды. Чем больше глубина, тем выше давление. Поэтому, чтобы рыбкам совершать меньше движений плавниками, природой предусмотрен плавательный пузырь. Меняя количество газов в нем, рыба выравнивает давление в пузыре при изменении давления окружающей воды.

Чтобы опуститься на дно — высвобождает газы, которые извлекает из воды или собственных тканей. Обычно пузырь соединен с кишечником, поэтому в большинстве случаев воздух выходит у рыбок через рот. Рыбаки замечают, что. перед тем как появиться рыбкам, сначала на поверхности возникают пузырьки. А если пузырь герметичный, то воздух высвобождается через жабры, но такие рыбки могут менять глубину не так быстро.

Однако не у всех рыб есть плавательный пузырь. Например, у акул его нет. Ведь в охоте он бы им только мешал.

Функция вторая — барометр

Плавательный пузырь измеряет давление окружающей воды. Рыбкам важно знать, на какой глубине они сейчас находятся. Ведь у каждого вида есть свои предпочтения по выбору глубины — где больше вкусной пищи или более благоприятные условия. Также рыбки улавливают погодные изменения, с помощью пузыря воспринимают колебания атмосферного давления.

Функция третья — орган слуха

Под водой улавливать звуки рыбкам приходится сначала животом. Если быть точнее, пузырь усиливает даже слабые звуковые колебания в воде, а затем они передаются во внутреннее ухо, которое располагается в голове.

Функция четвертая — голос

Кто вам сказал что рыбки немые? На самом деле они очень даже разговорчивы. Но для того чтобы передать информацию сородичам, им вовсе не обязательно открывать рот. Пузырь служит словно барабаном — рыба ударяет по нему особыми мышцами или плавниками, чтобы воспроизвести звук. Когда рыба попадает на удочку или в зубы хищнику, то она трепещет, а её пузырь сильно сжимается. Так получается крик боли, который предупреждает сородичей об опасности.

Функция пятая — дыхание

Рыбы заглатывают в плавательный пузырь воздух, а жабрами извлекают кислород, растворенный в воде. И если такая рыба не успеет наполнить свой резервуар воздухом, не высунет голову из воды, то погибнет. Такое явление часто происходит зимой, когда на реках толстый слой льда, а рыбацкие лунки привлекают рыбок, чтобы сделать глоток воздуха. Так они и остаются на крючке.

О каких функциях плавательного пузыря вы не знали?