Особенности строения и процессов жизнедеятельности в связи с жизнью в воде

Отделы тела рыб – голова, туловище, хвост – плавно переходят друг в друга, обеспечивая обтекаемость (рис. 33). Плавают рыбы за счет боковых волнообразных из­гибов тела. Тело покрыто черепицеобразно расположенными ко­стными пластинками – чешуей. Выделяемая многочисленными кожными железами слизь уменьшает трение при движении рыбы. Парные плавники – грудные и брюшные – поддерживают нор­мальное положение тела спиной вверх, служат рулями поворота, а у некоторых рыб (скаты) – основными органами движения.

Скелет рыб состоит из черепа, позвоночника, скелета непарных, парных плавников и их поясов. В туловищном отделе к по­перечным отросткам тела причленяются ребра. Позвонки сочленяются друг с другом при помощи суставных отростков, обеспечивая изгиб преимущественно в горизонтальной плоскости.

 

 

 

Рис 33. Внешний вид и внутреннее строение рыбы (окуня): 1 – ноздри; 2 – глаза; 3, 6 – спинные плавники; 4 – почки; 5 – плава­тельный пузырь; 7 – хвостовой плавник; 8 – подхвостовой плавник; 9 – мочевой пузырь; 10 – яичник; 11 – кишечник; 12 – желчный пузырь; 13 – печень; 14 – сердце; 15 – жабры; 16 – рот.

 

Череп образован большим числом костей и несет челюсти, снабженные зубами. Скелет служит опорой для мышц и защитой для внутренних органов.

Мощная мускулатура рыб состоит из сегментов, разделенных соединительнотканными перегородками, и в целом напоминает мышечную систему ланцетника. Отдельные пучки мышц управляют движениями глаз, жабр, челюстей.

 

Рис. 34. Скелет окуня: 1 – позвоночник; 2 – рёбра; 3 – черепная коробка; 4 – верхняя челюсть; 5 – нижняя челюсть; 6 – кости жаберной крышки; 7 – кости грудного плавника; 8 – кости брюшного плавника.

 

Питаются рыбы разнообразной пищей. Пищевая специализация отражается на строении органов пищеварения. Рот ведет в ротовую полость, в которой обычно имеются многочислен­ные зубы, расположенные на челюстных, небных и других кос­тях. Слюнные железы отсутствуют. Из ротовой полости пища проходит в глотку, прободенную жаберными щелями, и по пищеводу попадает в желудок, железы которого обильно выделяют пищеварительные соки. У некоторых рыб (карповые и ряд других) желудка нет и пища поступает сразу в тонкий кишечник, где под влиянием комплекса ферментов, выделяемых железами самого кишечника, печени и поджелудочной железы, происходит расщепление пищи и всасывание растворенных питатель­ных веществ.

У большинства рыб имеется тонкостенный вырост кишечника, заполненный смесью газов, – плавательный пузырь. Он выполняет гидростатическую функцию, т. е. уравнивает плотность рыбы с плотностью воды, что позволяет рыбе без мышечных усилий держаться на любой глубине. Газовая смесь, которой наполнен пузырь, может поглощаться или выделяться капиллярами стенок пузыря, что изменяет удельный вес рыбы.

Органы дыхания – жабры – расположены на верхней сто­роне четырех жаберных дуг в виде ярко-красных лепестков. Вода попадает в рот рыбы, процеживается через жаберные щели, омывая жабры, и выводится наружу из-под жаберной крышки. Газо­обмен осуществляется в многочисленных жаберных капиллярах, кровь в которых течет навстречу омывающей жабры воде.

На нижней стороне жаберных дуг находятся беловатые тычинки, имеющие большое значение в питании рыб: у некоторых они образуют цедильный аппарат – приспособление для пита­ния мелкой пищевой взвесью, у других способствуют удержанию в ротовой полости крупной добычи.

Кровеносная система рыб замкнута. Сердце двухкамерное, состоящее из предсердия и желудочка. Венозная кровь из желудочка сердца поступает в брюшную аорту, несущую ее к жабрам, где она обогащается кислородом и освобождается от углекисло­го газа. Оттекающая от жабр артериальная кровь собирается в спинную аорту, которая расположена вдоль тела под позвоночни­ком. От спинной аорты к различным органам рыбы отходят мно­гочисленные артерии. В них артерии распадаются на сеть тончай­ших капилляров, через стенки которых кровь отдает кислород и обогащается углекислым газом. Венозная кровь собирается в вены и по ним поступает в предсердие, а из него – в желудочек. Следовательно, у рыб один круг кровообращения.

Рыбы – животные с непостоянной температурой тела. Скорость процессов жизнедеятельности у них зависит от температуры воды.

 

 

 

Рис. 35. Схема кровеносной системы рыбы.

 

Органами выделения служат парные лентовидные туловищ­ные почки, расположенные в полости тела под позвоночником. Они утратили связь с полостью тела и удаляют вредные продук­ты жизнедеятельности, отфильтровывая их из крови. У пресноводных рыб конечным продуктом белкового обмена является ядовитый аммиак. Он растворяется большим количеством воды, и поэтому рыбы выделяют много жидкой мочи. Выведенная с мочой вода легко восполняется за счет ее постоянного поступления через кожу, жабры и с пищей. У морских рыб конечным продуктом азотистого обмена служит менее ядовитая мочеви­на, выведение которой требует меньшего количества воды. Об­разовавшаяся в почках моча по парным мочеточникам оттекает в мочевой пузырь, откуда выводится наружу через выделитель­ное отверстие.

Центральная нервная система состоит из головного и спинного мозга. Головной мозг у рыб, как у всех позвоночных, пред­ставлен пятью отделами: передним, промежуточным, средним, мозжечком и продолговатым мозгом. От переднего мозга отхо­дят хорошо развитые обонятельные доли. Наибольшего развития достигает средний мозг, осуществляющий анализ зрительных вос­приятий, а также мозжечок, регулирующий координацию движе­ний и сохранение равновесия.

На строение органов чувств сильное влияние оказала жизнь в водной среде. Так, глаза имеют плоскую роговицу и почти шаровидной формы хрусталик, что дает возможность рыбам видеть только близкорасположенные предметы (до 10—15 м). Посколь­ку природные воды отличаются низкой прозрачностью, дальнее видение у рыб не развито. Аккомодация, т. е. наводка на четкое видение предмета, осуществляется сокращением мышечного от­ростка хрусталика, перемещающего его по отношению к сетчатке.

Поиску пищи, встрече особей разного пола, способности держаться в стае рыбам помогает острое обоняние. Орган обоняния представляет собой парные мешочки, выстланные чувствитель­ными клетками, к основанию которых подходят волокна обоня­тельного нерва. Обонятельные мешочки открываются наружу отверстием – ноздрей. Орган вкуса представлен многочислен­ными вкусовыми сосочками, расположенными на губах, в пище­воде, глотке и даже на плавниках.

Орган слуха и равновесия представлен только внутренним ухом, расположенным по бокам задней части черепа. Скорость распространения звука в воде в четыре раза выше, чем в воздухе. Поэтому простой по строению орган слуха рыб позволяет им через кости черепа чутко воспринимать звуковые волны. Рыбы способны издавать звуки зубами, жаберными крышками, плавниками, плавательным пузырем. Посредством звуковой сигнали­зации рыбы выражают эмоциональное состояние – угрозу, пре­дупреждение, призыв, сигнал тревоги и др.

Особую роль в жизни рыб играет орган боковой линии (рис.36). Он представлен продольными каналами, лежащими по бокам тела в коже и сообщающимися с наружной средой че­рез большое число линейно расположенных отверстий. На дне каналов напротив отверстий лежат чувствительные клетки, снабженные ресничками. Они воспринимают изменение давления и направления воды, что дает возможность рыбе беспрепятственно ориентироваться в ее потоках, успешно плавать как в дневное, так и в ночное время и избегать столкновений с подводными предме­тами. Этот орган имеется только у первичноводных, т. е. у рыб и амфибий. Наибольшего развития он достиг у рыб.

 

Рис. 36. Орган боковой линии костной рыбы: 1 – поперечные канальцы, открывающиеся в наружную среду; 2 – продольный канал; 3 – рецепторы, воспринимающие давление воды; 4 – нерв.

Размножение. Большинство рыб раздельнополые, однако, есть и гермафродитные виды. Парные половые железы – яичники и семенники – имеют выводящие протоки. Оплодотворение у большинства рыб наружное и происходит в воде. Подготовка к поло­вому процессу и сам его ход сопровождается сложным инстинк­тивным поведением рыб – нерестом. Многие виды рыб перед нерестом совершают миграции, перемещаясь в места, более бла­гоприятные для развития их потомства. Так, проходные рыбы миг­рируют из морей в реки (осетровые, лососевые) или из рек в моря (речной угорь). Одни виды рыб размножаются с определенной периодичностью, другие – один раз в жизни (дальневосточные лососи, речной угорь) и после размножения погибают.

У некоторых видов рыб (гуппи, меченосцы) наблюдается живорождение. Оплодотворенные яйца у них развиваются в яични­ке самки, и мальки питаются ее разрушенной тканью.

Плодовитость рыб различна. Рыбы, не проявляющие заботы о потомстве, когда вероятность гибели икры велика, откладывают огромное количество икринок (у одной самки трески и угря их до 8—10 млн.), а при наличии заботы о потомстве вымет икры самками значительно уменьшается (у трехиглой колюшки всего 80 - 1000 икринок).

Из яйца вылупляется личинка с желточным мешком на брюшной стороне тела, в течение нескольких дней не способная к внеш­нему питанию. Истратив запасы питательных веществ желточно­го мешка, личинка переходит на питание простейшими и мелкими ракообразными и превращается в малька (имеющего чешую) и затем, после периода роста, - во взрослую рыбу.

Класс Хрящевые рыбы. Данный класс представлен группой немногочисленных морских видов рыб, имеющих хрящевой ске­лет в течение всей жизни. Жаберные крышки отсутствуют, по бо­кам головы наружу открывается 5—7 жаберных щелей. Плаватель­ный пузырь не развит, поэтому, чтобы не утонуть, рыбы активно плавают. Парные плавники расположены горизонтально. Хвостовой плавник неравнолопастный, с большой верхней и малой ниж­ней лопастями. Передняя часть головы вытянута в удлиненное рыло, из-за чего рот находится с брюшной стороны и имеет вид поперечной щели. Оплодотворение внутреннее. Размножение про­исходит путем откладки яиц или живорождения.

К хрящевым рыбам принадлежат два отряда: Акулы и Скаты. Акулы в основном активные пловцы с торпедообразной формой тела. Большинство из них хищники, находящие добычу с помощью обоняния, а также восприятия вибраций воды органом бо­ковой линии. Челюсти вооружены острыми зубами. Самые крупные виды питаются, отцеживая планктон.

Скаты имеют уплощенное в спинно-брюшном направлении тело с сильно увеличенными грудными плавниками. Жаберные щели расположены с брюшной стороны. Зубы в виде невысоких призм, собранных в «терку». Питаются рыбой и донными животными. Мясо акул и скатов съедобно.

Класс Костные рыбы. Это самая многочисленная группа позвоночных животных (свыше 19 тыс. видов). Внутренний скелет костный, у немногих хрящевой, но в последнем случае укреплен накладными покровными костями. Жаберная щель прикрыта с боков жаберной крышкой. Имеется плавательный пузырь. Оплодотворение в основном наружное. В классе более 40 отрядов.

К отряду Осетрообразные принадлежат белуга, осетр, севрюга, стердядьи другие древние костные рыбы. Как и у хрящевыхрыб, у них имеются рыло, рот в виде поперечной щели на брюшной стороне тела, горизонтальные парные плавники, хвост с увеличенной верхней и меньшей нижней лопастями. Основу осевого скелета составляет хрящ. Череп снаружи покрыт плоскими костями, а на туловище и хво­сте расположены пять рядов костных ромбических пластинок. Живут только в Северном полушарии, относятся к проходным и озерно-речным рыбам. Питаются донными беспозвоночными и рыбой. Это ценные промысловые рыбы, дающие высококачественное мясо и черную икру.

Отряд Сельдеобразные включает морских стайных планктоноядных рыб. Большинство из них обитает вблизи берегов. Откладыва­ют многочисленную липкую икру на грунт или водоросли. Отряд богат промысловыми рыбами: атлантическая, тихоокеаническая сельди, балтийская (салака), сардины, анчоусы.

Отряд Лососеобразные представлен проходными и пресноводными рыбами, откладывающими икру на дне пресных водо­емов Северного полушария. Отличительной внешней чертой стро­ения лососевых является наличие жирового плавника (без костных лучей). Они откладывают небольшое число крупных красных икринок. Лососевые — ценные промысловые рыбы (кета, горбуша, кумжа, семга; форель, голец, ряпушка), дающие высококачественное мясо и красную икру.

Отряд Карпообразные объединяет пресноводных рыб, у которых нет челюстных зубов. Пища измельчается глоточными зу­бами. К ним принадлежат промысловые рыбы – плотва, лещ, линь, сазан, язь и др. В прудовых хозяйствах нашей республики разводят карпа (домашняя форма сазана), серебристого карася, линей, белого и пестрого толстолобиков, белого амура и др.

Отряд Двоякодышащие относится к древнейшим рыбам, приспособившимся к жизни в условиях пересыхающих водоемов Африки, Австралии и Южной Америки. Помимо жабр дышат одним или двумя легкими – полыми выростами брюшной стен­ки пищевода. Воздух к легким поступает через сквозные ноздри. Намечается образование второго предсердия и легочного круга кровообращения. Представители этого отряда – австралийский рогозуб, американский чешуйчатник.

Отряд Кистеперые также является древней и почти полностью вымершей группой. Расцвета кистеперые достигли в девоне и карбоне. В настоящее время известен только один вид - латимерия, обитающая в глубинах Индийского океана. Длина рыбы до 1,5 м. У нее своеобразно устроены парные плавники. В осно­вании их расположена широкая мясистая лопасть, внутри кото­рой находится скелет плавника, напоминающий скелет конечнос­ти наземных позвоночных. Кистеперые представляют собой ветвь рыб, от которой произошли земноводные.

Рыбы и рыбопродукты играют важную роль в жизни человека. Ежегодный мировой улов составляет около 60 млн. т. В мировом балансе живот­ных белков значение пищевой продукции, вырабатываемой из объек­тов рыбного промысла, близко к 22% уступает только мясным (43%) и молочным (35%) продуктам. Основная часть уловов (около 90%) приходится на зоны мелководья с глубинами до 200 м.

Ведущее значение в мировой добыче рыб принадлежит сельдевым (22%), тресковым (17%), скумбриевым (6%), а также став­ридовым (6%).

В последние годы рост улова рыбы прекратился. Это результат истощения запасов многих видов из-за перелова, отравления соля­ми тяжелых металлов, уничтожения, загрязнения нерестилищ и т. д. Наступает время постепенного перехода к управляемому человеком морскому рыбному хозяйству, т. е. переходу от рыболовства-охоты к выращиванию промысловых объектов. Роль разводимых и культивируемых рыб с каждым годом будет возрастать.

Наибольшие успехи в разведении пресноводных рыб достигнуты в прудовых хозяйствах, которые имеют многовековую историю разви­тия. Их характерной особенностью является полный контроль со сто­роны человека за технологической цепочкой выращивания рыбы от личинки до товарной продукции. В зависимости от назначения различают нагульные, выростные, зимовальные и некоторые другие типы искусственных прудов. Нерестовые пруды предназначены для нерес­та рыбы. Они небольшие по размерам, хорошо прогреваемые, их ложе покрыто мягкой луговой растительностью. Из нерестовых прудов под­росшую и окрепшую личинку пересаживают в большие и более глу­бокие выростные пруды, где к осени подрастают сеголетки. На зиму сеголетков переводят в глубокие проточные небольшие зимовальные пруды. Весной следующего года годовиков из зимовальных прудов размещают в нагульные, в которых они вырастают до товарной мас­сы. Основными объектами рыбоводства являются карп, белый и пестрый толстолобики, белый амур, щука, карась и др. Форель является объектом холодноводного рыбоводства.

Контрольные вопросы:

1. Какие общие черты организации свойственны всем Хордовым?

2. Какие особенности строения имеют Бесчерепные (на примере ланцетника)?

3. В чём заключаются особенности строения Позвоночных?

4. В чём состоят приспособления рыб к жизни в водной среде?

5. Какие особенности строения кровеносной системы появились у рыб?

6. Чем обусловлена сложность поведения рыб? Какая система органов отвечает за это?

7. Какие особенности строения присущи хрящевым рыбам?

8. Какое практическое значение в хозяйственной деятельности человека имеют рыболовство и рыбоводство?

Класс Земноводные, или Амфибии (Amphibia)

Общая характеристика класса

Земноводные – первая неболь­шая по числу видов группа позвоночных животных, ос­воившая наземную среду, но сохранившая тесную связь с водной. Распространены повсеместно, но наиболее широко встречаются в регионах с теплым и влажным климатом. Живут вблизи водоемов.

Земноводные произошли от одной из групп древних пресноводных кистеперых рыб – стегоцефалов, обитавших около 300 млн. лет назад в заболоченных водоемах. Важнейшие адаптации, позволившие земноводным выйти в наземную среду, связаны с преодолением силы тяжести (гравитации) и защитой тела от потери влаги.

 

Характерные черты организации земноводных следующие:

1. Тело слегка уплощено и подразделяется на голову, туловище и две пары пятипалых конечностей. У небольшой группы земноводных имеется хвост.

2. Кожа тонкая, голая, влажная, богатая слизистыми железами.

3. Череп подвижно соединен с позвоночником, который состоит из четырех отделов: шейного, туловищного, крестцового и
хвостового. Плечевой и тазовый пояса обеспечивают конеч­ностям опору. Скелет конечностей построен по типу системы
подвижных рычагов, позволяющих животному передвигаться
по твердой поверхности. В скелете много хряща.

4. Мышечная система состоит из отдельных дифференцированных мышц. Движения разных частей тела более разнообраз­ны, чем у рыб.

5. Земноводные – хищники. У них развиты слюнные железы,
секрет которых увлажняет ротовую полость, язык и пищу. Активно схваченная добыча переваривается в желудке. Послед­ний отдел пищеварительного канала – расширенная клоака.

6. Органы дыхания взрослых животных – кожа и легкие, у личинок – жабры.

7. Сердце трехкамерное. Имеются два круга кровообращения: большой (туловищный) и малый (легочный). По артериям большого круга кровообращения течет смешанная кровь, и только головной мозг снабжается артериальной кровью.

8. Органы выделения – парные туловищные почки. Моча оттекает по двум мочеточникам в клоаку, а из нее – в мочевой пузырь. Выводимый конечный продукт азотистого обмена –мочевина.

9. Передний мозг земноводных по сравнению с таковым у рыб развит хуже в связи с малой подвижностью. Строение органов слуха и зрения приспособлено к жизни на суше. У ли­чинок земноводных имеется орган боковой линии.

10. Оплодотворение внешнее, в воде. Развитие с неполным мета­морфозом, со стадией рыбообразной личинки.

 

Земноводные – самый малочисленный класс позвоночных, включающий лишь около 3 400 видов, объединяемых в 3 отряда: Безногие, Бесхвостые и Хвостатые.

 

Безногие земноводные (Apoda) – объединяют примерно 165 видов тропических червяг, большинство которых ведёт подземный образ жизни. По-видимому, это очень древние земноводные, дожившие до наших дней благодаря приспособленности к подземному образу жизни.

 

Хвостатые земноводные (Caudata) – известно всего около 340 видов. К ним относятся саламандры и тритоны, распространённые почти исключительно в северном полушарии. Они имеют удлиненное тело с хорошо развитым хвостовым отделом. Широко известны обыкновенный и гребенчатый тритоны, насе­ляющие летом небольшие стоячие водоемы, где происходит раз­множение и развитие личинок. В конце лета тритоны покидают водоемы и держатся под лежащими деревьями, камнями, в тре­щинах земли. Зимуют на суше в кучках листьев, под пнями.

Изве­стна пятнистая саламандра, обитающая в лесах Кавказа. Она круп­нее тритонов, еще меньше зависит от воды.

Бесхвостые земноводные (Anura) – содержат наибольшее число – около 2 900 видов, приспособившихся к передвижению по суше прыжками при помощи удлинённых задних конечностей. Из наших земноводных сюда относятся различные лягушки, жабы, чесночницы, жерлянки, квакши и т.п. В отличие от лягушек жабы меньше зависят от воды. Кожа у жаб более сухая и частично ороговевшая. Задние конечности значительно короче, чем у лягушек. Охотятся они ночью. Наиболее распространены серая и зеленая жабы. Распространены бесхвостые по всем материкам кроме Антарктиды.