Представители костных рыб имеют костный или костно-хрящевый скелет. По старой систематике костных рыб выделяли в ранге класса, в котором было четыре подкласса: хрящекостные (осетровые), лучеперые (подавляющее большинство рыб), двоякодышащие (протоптерус), кистеперые (латимерия). По новой систематике костные рыбы - это группа, включающая два класса: лучеперые и лопастеперые рыбы.
Костные рыбы появились приблизительно в девоне. На сегодняшний день их около 30 тысяч видов.
Рыбы в процессе эволюции обзавелись множеством прогрессивных черт строения, которые позволили им приспособиться к разнообразным условиям водной жизни, а следовательно, рыбы многообразны по условиям жизни и форме тела.
Кожа костных рыб
Наружный покров рыб образует эпидермис (многослойный эпителий) и дерма (соединительная ткань). В эпидермисе есть железы, выделяющие слизь, которая уменьшает трение тела о воду при движении рыбы.
Чешуя костная. Это отличает костных рыб от хрящевых, у которых чешуя плакоидная (имеет иное происхождение и строение).
В коже рыб есть пигментные клетки, обуславливающие окраску тела. Некоторые виды рыб могут менять свою окраску, приспосабливаясь к окружающему фону.
Скелет рыбы
Скелет рыб составляет позвоночник, мозговой череп, висцеральный скелет, скелет парных конечностей и их поясов.
Также как у хрящевых у костных рыб позвоночник делится на туловищный и хвостовой отделы.
От поперечных отростков тел позвонков отходят ребра. Ребра оканчиваются свободно, они служат защитой внутренним органам.
Лучи парных плавников костные, соединены с костями поясов конечностей. Плавник движется относительно своего пояса как единый рычаг. Пояса конечностей костной рыбы лежат в мягких тканях свободно.
Мышечная система сохраняет метамерное строение, однако более сложное, чем у хрящевых рыб. Мышцы крепятся к костям скелета.
Плавают рыбы за счет движения хвостового плавника. Парные конечности - грудные и брюшные плавники - выполняют функцию рулей глубины.
Нервная система и органы чувств рыб
Спинной мозг рыб находится в канале, образованном верхними дугами позвонков. Таким образом спинной мозг хорошо защищен.
Головной мозг защищен черепной коробкой и состоит из пяти отделов: переднего мозга с обонятельными долями, промежуточного и среднего мозга, мозжечка, продолговатого мозга. Наиболее развиты у костных рыб мозжечок и средний мозг. Первый отвечает за координацию движений, а во втором находятся зрительные центры.
В глазах находится шаровидный хрусталик, роговица утолщена. Аккомодация достигается за счет движения хрусталика, а не изменения его формы (как, скажем, у млекопитающих). Рыбы видят в даль обычно до 15 м, т. е. их хрусталик приспособлен для зрения на близком расстоянии. Такое приспособление зрения в процессе эволюции обусловлено низкой прозрачностью воды. Глаза имеют веки.
Ноздри ведут в замкнутые обонятельные мешки. Там расположены обонятельные рецепторы.
Хорошо развиты органы химического чувства (обоняния и вкуса). Вкусовые почки у костных рыб находятся не только в ротовой полости, но и в различных местах кожи тела.
Орган слуха и равновесия состоит из внутреннего уха, включающего три полукружных канала (орган равновесия), и полого мешочка, который воспринимает звуковые колебания. Благодаря плотности воды звуковые волны передаются через кости черепа и достигают органов слуха (другими словами, во внешнем отверстии нет необходимости). Рыбы могут издавать звуки (скрип, щелчки). Такие звуки выполняют роль сигналов при поиске пищи и во время размножения. Звуки издаются с помощью трения зубов, костей, при изменении объема плавательного пузыря.
Осязательные клетки у рыб расположены по всей поверхности тела.
Орган боковой линии
У рыб имеется уникальный орган боковой линии. Он состоит из чувствительных клеток, которые расположены на дне желобков или в каналах на теле рыбы. Эти каналы или желобки имеют отверстия во внешнюю среду. Чувствительные клетки органа боковой линии имеют реснички. Каналы тянутся по обеим сторонам всего тела рыбы.
Функция органа боковой линии - это восприятие колебаний воды. С помощью боковой линии рыбы определяют скорость и направление течения, наличие предметов рядом и даже колебания напряженности магнитных и электрических полей.
Пищеварительная система рыб
В ротовой полости костных рыб имеются недифференцированные зубы. Зубы могут находиться не только на челюстных, но и небных и некоторых других костях. Зубы рыб выполняют лишь функции захвата и удержания добычи, но не измельчают еду. Рыбы просто заглатывают пищу. Слюнных желез у них нет.
За ротовой полостью идет глотка и пищевод, открывающийся в желудок. Желудочный сок содержит соляную кислоту и пепсин, которые частично расщепляют пищу. Дальнейшее переваривание происходит в кишечнике с помощью секретов печени и поджелудочной железы. У растительноядных видов костных рыб в кишечнике обитают симбиотические простейшие и бактерии, которые выделяют ферменты, способствующие перевариванию пищи.
Мальки рыб питаются планктоном. Пища взрослых костных рыб разнообразна, многие всеядны.
Плавательный пузырь
Плавательный пузырь в процессе эмбрионального развития костной рыбы образуется как вырост на спинной стороне кишки в области будущего пищевода. У ряда рыб пищевод и плавательных пузырь сохраняют сообщение между собой и во взрослом состоянии.
Плавательный пузырь, выполняя функцию гидростатического органа, позволяет костным рыбам находиться наплаву без всяких мышечных усилий. Это происходит за счет изменения объема газов в пузыре. Кровь капилляров стенок пузыря поглощает из него или выделяет в него газ. Когда пузырь увеличивается, общая плотность рыбы уменьшается, и она всплывает.
У всех хрящевых рыб плавательного пузыря нет. Среди костных рыб его нет у скумбриевых и многих донных видов.
Кроме своей основной функции, плавательный пузырь частично участвует в дыхании.
Дыхательная система костных рыб
У костных рыб от 5 до 7 пар жаберных щелей, поддерживаемых жаберными дугами и прикрытых с каждой стороны одной жаберной крышкой.
В процессе эмбрионального развития жаберные отверстия образуются в переднем отделе пищеварительной трубки.
На жаберных дугах расположены жаберные лепестки, в которых находится густая сеть мелких капилляров. Здесь происходит газообмен.
Движение воды и омывание жаберных лепестков обеспечивается движениями рта и жаберных крышек. Костные рыбы засасывают воду через рот и на выдохе прогоняют ее через жаберные щели. При этом вода омывает жаберные лепестки.
Кроме дыхания жабрами ряд рыб частично осуществляют газообмен с помощью кожи. Также могут заглатывать воздух, в этом случае кислород всасывается кишечником.
Кровеносная система рыб
Сердце рыб двухкамерное (одно предсердие и один желудочек), следовательно, имеется только один круг кровообращения. Через сердце проходит венозная кровь, которая затем направляется в жабры. Оттуда уже артериальная кровь через выносящие жаберные артерии попадает в спинную аорту и по отходящим от нее сосудам разносится по тканям. Отдав кислород, кровь по венам собирается в предсердие.
Таким образом, приносящие жаберные артерии доставляют венозную кровь от сердца, а выносящие жаберные артерии с артериальной кровью объединяются в спинную аорту.
Сердце у рыб сокращается редко и слабо. Так у речного окуня происходит 20 сокращений в минуту. Следовательно, у рыб достаточно медленный обмен веществ. Рыбы холоднокровны (температура их тела зависит от температуры окружающей среды).
Выделительная система
Выделительная система рыб представлена двумя туловищными почками, которые имеют лентовидную форму.
У большинства костных рыб конечным веществом распада белков является аммиак. Он ядовит и для вывода его из организма требуется много воды.
Моча из почек через мочеточники поступает в мочевой пузырь, откуда выходит через самостоятельное отверстие. Частично продукты распада у рыб удаляются через жабры в процессе дыхания.
Размножение костных рыб
Подавляющее большинство рыб раздельнополы. Однако в качестве исключения имеются гермафродитные виды, у которых половые железы попеременно выполняют функции то семенников, то яичников. А вот у морского окуня разные части половых желез одновременно образуют сперматозоиды и яйцеклетки.
Размножение только половое. У костных рыб оплодотворение почти всегда наружное.
Для рыб характерна большая плодовитость, так как при внешнем оплодотворении много икры не оплодотворяется. Кроме того гибнет много мальков. У рыб, проявляющих заботу о потомстве, плодовитость ниже.
Некоторые виды (лососевые и др.) размножаются один раз в жизни, после чего погибают.
Индивидуальное развитие происходит с неполным превращением. Личинки рыб называются мальками.
Глаз - совершенный оптический прибор. Он напоминает фотографический аппарат. Хрусталик глаза подобен объективу, а сетчатка - пленке, на которой получается изображение. У наземных животных хрусталик чечевицеобразный и может изменять свою кривизну. Это дает возможность приспосабливать зрение к расстоянию.
Под водой человек видит очень плохо. Способность преломлять световые лучи у воды и хрусталика глаза наземных животных почти одинакова, поэтому лучи собираются в фокусе далеко позади сетчатой оболочки. На самой же сетчатке получается неясное размытое изображение.
Хрусталик глаза у рыб шарообразен, он лучше преломляет лучи, но не может менять форму. И все же в какой-то степени рыбы могут приспосабливать зрение к расстоянию. Они достигают этого приближением или удалением хрусталика от сетчатой оболочки с помощью особых мышц.
Практически рыба в прозрачной воде видит не далее чем на 10-12 метров, а ясно - только в пределах полутора метров.
Угол зрения у рыб очень велик. Не поворачивая тела, они могут видеть предметы каждым глазом по вертикали в зоне около 150° и по горизонтали до 170°. Объясняется это расположением глаз по обеим сторонам головы и положением хрусталика, сдвинутого к самой роговице.
Совершенно необычным должен казаться рыбе надводный мир. Без искажения рыба видит лишь предметы, находящиеся прямо над ее головой - в зените. Например, облако или парящую чайку. Но чем острее угол входа светового луча в воду и чем ниже расположен надводный предмет, тем более искаженным кажется он рыбе. При падении светового луча под углом 5-10°, особенно если водная поверхность неспокойна, рыба вообще перестает видеть предмет.
Лучи, идущие от глаза рыбы вне конуса в 97,6°, полностью отражаются от водной поверхности, и она представляется рыбе зеркальной. В ней отражаются дно, водные растения, плавающие рыбы.
С другой стороны, особенности преломления лучей позволяют рыбе видеть как бы скрытые предметы. Представим себе водоем с крутым обрывистым берегом. Сидящий на берегу человек не увидит рыбу - она скрыта береговым выступом, а рыба увидит человека.
Фантастически выглядят полупогруженные в воду предметы. Вот как, по словам Л. Я. Перельмана, должен представляться рыбам человек, находящийся по грудь в воде: "Для них мы, идя по мелководью, раздваиваемся, превращаемся в два существа: верхнее - безногое, нижнее - безголовое с четырьмя ногами! Когда мы удаляемся от подводного наблюдателя, верхняя половина нашего тела все сильнее сжимается в нижней части; на некотором расстоянии почти все надводное туловище пропадает,- останется лишь одна свободно реющая голова".
Даже опустившись под воду, человеку трудно проверить, как видят рыбы. Невооруженным глазом он вообще ничего четко не увидит, а наблюдая через застекленную маску или из окна подводной лодки, увидит все в искаженном виде. Ведь в этих случаях между глазом человека и водой будет еще и воздух, который обязательно изменит ход световых лучей.
Как видят рыбы предметы, расположенные вне воды, удалось проверить подводной съемкой. С помощью особой фотоаппаратуры были получены снимки, которые полностью подтвердили высказанные выше соображения. Представление о том, каким кажется надводный мир подводным наблюдателям, можно составить, опустив под воду зеркало. При определенном наклоне мы увидим в нем отражение надводных предметов.
Особенности строения глаза рыб, так же как и других органов, зависят прежде всего от условий обитания и образа их жизни.
Зорче других - дневные хищные рыбы: форель, жерех, щука. Это и понятно: они обнаруживают добычу, главным образом, зрением. Хорошо видят рыбы, питающиеся планктоном и донными организмами. У них зрение тоже имеет первостепенное значение для отыскивания добычи.
Наши пресноводные рыбы - лещ, судак, сом, налим - чаще охотятся ночью. Им нужно хорошо видеть в темноте. И природа позаботилась об этом. У леща и судака в сетчатой оболочке глаз находится светочувствительное вещество, а у сома и налима имеются даже специальные пучки нервов, воспринимающие самые слабые световые лучи.
Рыбки аномалопс и фотоблефарон, обитающие в водах Малайского архипелага, пользуются в темноте собственным освещением. Фонарики расположены у них около глаз и светят вперед, совсем как автомобильные фары. Свечение вызывают бактерии, находящиеся в особых колбочках. Фонарики по желанию хозяев могут зажигаться и гаснуть. Аномалопс выключает их, поворачивая светящейся стороной внутрь, а фотоблефарон задергивает фонарики, как шторой, складкой кожи.
От образа жизни зависит и расположение глаз на голове. У многих донных рыб - камбалы, сома, звездочета - глаза расположены в верхней части головы. Это позволяет им лучше видеть врагов и добычу, проплывающих над ними. Интересно, что у камбал в младенческом возрасте глаза расположены так же, как у большинства рыб, - по обеим сторонам головы. В это время камбалы имеют цилиндрическую форму тела, живут в толще воды и кормятся зоопланктоном. Позднее они переходят на питание червями, моллюсками, а иногда и рыбками. И тут с камбалами происходят замечательные превращения: левая сторона начинает у них расти быстрее, чем правая, левый глаз переходит на правую сторону, тело становится плоским, и в конце концов оба глаза оказываются на правой стороне. Закончив превращение, камбалы опускаются на дно и ложатся на левый бок - не зря их метко прозвали лежебоками.
Глаза камбал имеют и другую особенность. Они могут поворачиваться в разные стороны независимо один от другого. Это позволяет рыбам одновременно следить за приближением добычи или врага справа и слева.
Панцирный сомик-каллихт (Callichthys callichthys)
У рыбы-молот глаза расположены по обоим концам молотообразного выроста. Это не случайно. Рыба-молот часто охотится за скатами, а ведь у некоторых из них имеются на хвосте шипы, и будь расположение глаз у рыбы-молот иное, они могли бы легко пострадать.
Вне воды огромное большинство рыб совсем слепы. Но есть и исключения. Илистый прыгун охотится за насекомыми на суше и неплохо видит в воздушной среде, чтобы на воздухе глаза не обсыхали, они убираются у него в углубления.
Неплохо видят вне воды и морские собачки. Они, ведь много времени проводят, охотясь на прибрежном песке!
Совершенно необычно устроены глаза у небольшой живородящей рыбки тетрафтальмус, что в переводе на русский язык означает четырехглаз. Эта рыбка обитает в мелководных лагунах тропического побережья Южной Америки. Глаза у нее устроены так, что могут видеть и в воде, и в воздухе. Они разделены горизонтальной перегородкой на две части. Перегородка делит и хрусталик, и радужную оболочку, и роговицу. Получается действительно четыре глаза. Нижняя часть хрусталика более выпуклая и служит рыбке для подводного зрения; верхняя - более плоская - дает ей возможность хорошо видеть в воздухе. И так как четырехглазка большую часть времени проводит на поверхности, выставив наружу верхнюю часть глаза, то она одновременно может следить за врагами и добычей и в воздухе и под водой.
Количество света, проникающее на различные глубины, не одинаково. У поверхности светло, но чем глубже, тем темнее. На глубине 200-300 метров еще кое-что видно, а ниже 500-600 метров солнечные лучи вообще не проникают. Мрак там нарушается лишь светящимися организмами. Поэтому у рыб, живущих на глубинах, глаза устроены иначе, чем у рыб, обитающих в верхних слоях воды. Какие они - рассказано в главе "Рыбы пучин". Различно освещение и в пещерах. Поэтому среди их обитателей встречаются рыбы с самыми различными глазами, есть с очень маленькими, а есть рыбы и вовсе без глаз.
Особенно интересны рыбки анонтихтис. Их обнаружили в пещерных водоемах Мексики в 1938 году. Эти рыбки появляются из икринки с глазами. Первое время мальки держатся в верхних слоях воды и питаются зоопланктоном. Без глаз им было бы трудно ловить юрких инфузорий и рачков. К концу второго месяца жизни рыбки переходят на питание донными беспозвоночными и опускаются в глубину. Здесь совсем темно, и не всем рыбам нужны глаза, чтобы ловить малоподвижных моллюсков, поэтому они разрушаются, зарастая кожей.
Рыбы различают цвета и даже их оттенки.
Попробуйте опустить в аквариум несколько разноцветных чашечек, но корм положите только в одну из них. Продолжайте ежедневно давать корм в чашечке одного и того же цвета. Вскоре рыбы станут устремляться к чашечке только того цвета, в которой вы обычно давали им пищу; они найдут чашечку даже в том случае, если вы поставите ее в другое место.
Или другой опыт: одну сторону аквариума закрывают картоном, оставляя посредине узкую вертикальную щель. У противоположной стороны аквариума помещают белую палочку, а в щель пропускают лучи, окрашивающие палочку в тот или иной цвет. Корм рыбам дают при определенном цвете. Через некоторое время рыбы начинают собираться к палочке, как только она окрашивается в "пищевой" цвет.
Эти опыты показали, что рыбы воспринимают не только цвета, но и отдельные их оттенки не хуже человека. Караси, например, отличают лимонный, желтый и оранжевый.
То, что рыбы обладают цветовым зрением, подтверждается их защитной и брачной окраской, - ведь иначе она была бы просто бесполезной. Ослепленные рыбы не различают цвета и всегда остаются темноокрашенными.
Рыболовы-спортсмены хорошо знают, что для успешной ловли не безразличен цвет применяемых блесен.
Способность различать цвета развита у различных рыб не одинаково. Лучше всего различают цвета рыбы, обитающие у поверхности, где много света. Хуже те, которые живут в глубине, куда проникает только часть световых лучей. Есть среди рыб и дальтоники, например скаты.
Рыбы не одинаково относятся к искусственному свету. Одних он привлекает, других отпугивает. Например, костер, разведенный на берегу реки, привлекает, по мнению старых рыболовов, плотву, налимов, сомов. В Средиземном море рыбаки издавна ловят сардину, подманивая ее светом факелов.
Исследования последних лет показали, что кильки, сайра, кефаль, сырть, сардина всегда направляются к источникам подводного освещения. Эти особенности рыб использовали рыбаки. Сейчас в СССР электрический свет применяют при промысловом лове кильки на Каспии, сайры у Курильских островов, сардины у берегов Африки.
Иногда используют и надводные источники освещения. В Конго на озере Танганьика рыбаки подвешивают к своим катамаранам газокалильные лампы. На свет устремляются рыбки ндакала. Когда рыбы собирается достаточное количество, ее вылавливают сетью.
А вот минога, угорь, сазан не любят света. Эту особенность рыб тоже используют в промысле. На Волге при добыче миноги, а в Дании и Швеции - угря. Делают это так. Среди освещенной зоны оставляют узкий темный коридор. В конце коридора устанавливают сетную ловушку. Рыбы, избегая света, плывут по темному проходу и попадают в западню. При ловле сетями сазана его ярким светом выгоняют из закоряженных участков.
Почему рыбы идут на свет, окончательно не установлено. Согласно одной теории, в море, в местах, лучше освещенных солнцем, рыбы находят больше пищи. Здесь бурно развивается растительный планктон, скапливается множество мелких ракообразных. И у рыб в течение ряда поколений выработалась положительная реакция на свет. Свет стал для них сигналом "пища". Эта теория не объясняет, почему же на свет устремляются и рыбы, поедающие моллюсков, а не только питающиеся планктоном. Не объясняет она также, почему рыбы, попав в освещенную зону и не найдя пищи, задерживаются в ней.
По другой теории, рыб к свету влечет "любопытство". Согласно учению И. П. Павлова, животным свойствен рефлекс "Что такое?" Электрический свет необычен под водой и, заметив его, рыбы подплывают ближе, чтобы познакомиться с новым явлением. В дальнейшем вблизи источника света у различных рыб, в зависимости от образа их жизни, возникают самые разнообразные рефлексы. Если возникает оборонительный рефлекс, рыбы немедленно уплывают, если же появляется стайный или пищевой, рыбы надолго задерживаются в освещенном участке.
Литература: Сабунаев Виктор Борисович. Занимательная ихтиология, 1967
Глаз — совершенный оптический прибор. Он напоминает фотографический аппарат. Хрусталик глаза подобен объективу, а сетчатка — пленке, на которой получается изображение. У наземных животных хрусталик чечевицеоб-разный и может изменять свою кривизну, что дает возможность приспосабливать зрение к расстоянию. У рыб хрусталик глаза более выпуклый, почти шарообразный, и не может менять форму. И все же в какой-то степени рыбы приспосабливают зрение к расстоянию. Они достигают этого посредством приближения или удаления хрусталика от сетчатки с помощью особых мышц.
В прозрачной воде рыба практически может видеть не далее чем на 10—12 м, обычно же четко различает предметы в пределах 1,5 м.
Рыбы обладают большим углом зрения. Не поворачивая тела, они могут видеть предметы каждым глазом по вертикали в зоне около 150° и по горизонтали до 170° (рис. 87). Объясняется это расположением глаз по обеим сторонам головы и положением хрусталика, сдвинутого к самой роговице.
Совершенно необычным должен казаться рыбе надводный мир. Без искажения рыба видит лишь предметы, находящиеся прямо над ее головой — в зените. Например, облако или парящую чайку. Но чем меньше угол входа светового луча в воду и чем ниже расположен надводный предмет, тем более искаженным кажется он рыбе.
Рыбы отлично различают цвета и даже их оттенки.
Попробуйте опустить в аквариум несколько разноцветных чашечек, но корм положите только в одну из них. Продолжайте ежедневно давать корм в чашечке одного и того же цвета. Вскоре рыбы станут устремляться к чашечке только того цвета, в которой вы обычно давали им пищу; они найдут чашечку даже в том случае, если вы поставите ее в другое место.
Или другой опыт: одну сторону аквариума закрывают картоном, оставляя посередине узкую вертикальную щель. У противоположной стороны его помещают белую палочку, а в щель пропускают лучи, окрашивающие палочку в тот или иной цвет. Корм рыбам дают при определенном цвете. Через некоторое время рыбы начинают собираться к палочке, как только она окрашивается в «пищевой» цвет. Эти опыты показали, что рыбы воспринимают не только цвет, но и отдельные его оттенки не хуже человека. Караси, например, различают лимонный, желтый и оранжевый. То, что рыбы обладают цветовым зрением, подтверждается и их защитной и брачной окраской — ведь иначе она была бы просто бесполезной. Рыболовы-спортсмены хорошо знают, что для успешной ловли имеет важное значение цвет применяемых блесен.
Способность различать цвета у различных рыб неодинакова. Лучше всего различают цвета рыбы, обитающие в верхних слоях воды, где много света. Хуже те, которые живут на глубине, куда проникает только часть световых лучей.
Рыбы по-разному относятся к искусственному свету. Одних он привлекает, других отпугивает.
Почему рыбы идут на свет, окончательно не установлено. Согласно одной теории, в море, в местах, лучше освещенных солнцем, рыбы находят больше пищи. Здесь бурно развивается растительный планктон, скапливается множество мелких ракообразных. И у рыб выработалась положительная реакция на свет, который стал для них сигналом «пищи». Эта теория не объясняет, почему же устремляются на свет рыбы, поедающие моллюсков. Не объясняет она также, почему рыбы, попав в освещенную зону и не найдя нищи, задерживаются в ней, а не уплывают сразу.
По другой теории, рыб влечет к свету «любопытство». Согласно учению И. П. Павлова, животным свойствен рефлекс — «Что такое?». Электрический свет необычен под водой, и, заметив его, рыбы подплывают ближе. В дальнейшем вблизи источника света у различных рыб в зависимости от образа их жизни возникают самые разнообразные рефлексы. Если возникает оборонительный рефлекс, — рыбы немедленно уплывают, если же стайный или пищевой, — рыбы надолго задерживаются на освещенном участке.
(http://www.urhu.ru/fishing/ryby)
