Глава 2. Дыхательная система и органы свечения

Основной орган дыхания рыб — это жабры, которые также имеют функции выделения и осморегуляции.

Жабры расположены в жаберной полости, прикрытой жаберной крышкой. Строение жаберного аппарата разных групп рыб может различаться： у круглоротых рыб жабры мешковидные, у хрящевых — пластинчатые, у костистых — гребенчатые.

В процессе эволюции, жаберный аппарат рыб постоянно совершенствовался, а площадь дыхательной поверхности жабр — увеличивалась. Большинство рыб дышит растворенным в воде кислородом, однако некоторые — частично и кислородом из воздуха.

Рисунок 6. Строение жаберного аппарата: 1-жаберные дуги; 2-жаберные пластинки; 3-жаберная артерия; 4-жаберные лепестки

Жаберный аппарат костистых рыб имеет пять жаберных дуг (1 — на рис. 6), находящихся в жаберной полости и покрытых твердой жаберной крышкой. Четыре дуги на внешней выпуклой стороне имеют по два ряда жаберных лепестков (4 — на рис. 6), поддерживаемых опорными хрящами.  В другую сторону от жаберной дуги отходят жаберные тычинки (2 — на рис. 6), играющие фильтрующую роль： защищающие жаберный аппарат от попадания пищевых частиц (у хищников тычинки еще и дополнительно фиксируют добычу). В свою очередь, жаберные лепестки покрыты тонкими лепесточками: в них и происходит газообмен. Число лепесточков может быть разным у разных видов рыб.

Жаберная артерия, подходящая к основанию лепестков, подносит к ним окисленную (артериальную) кровь и обогащается кислородом.

Дыхание рыб происходит следующим образом: при вдохе открывается ротовое отверстие, жаберные дуги отходят в стороны, жаберные крышки наружным давлением плотно прижимаются к голове и закрывают жаберные щели.

Из-за разницы в давлении вода всасывается в жаберную полость, омывая жаберные лепестки. При выдохе ротовое отверстие рыбы закрывается, жаберные дуги и жаберные крышки двигаются навстречу друг другу: давление в жаберной полости увеличивается, жаберные щели открываются, и вода выжимается через них наружу. При плавании, рыба может создавать ток воды, двигаясь с открытым ртом.

В капиллярах жаберных лепесточков происходит газообмен и водно-солевой обмен: из воды в кровь попадает кислород, а выделяются двуокись углерода (СО 2), аммиак, мочевина. Ввиду активного кровообращения жабры имеют ярко-розовый цвет. Кровь в капиллярах жабр течет в направлении, противоположном току воды, что обеспечивает максимальное извлечение кислорода из воды (до 80 % растворенного в воде кислорода).

Помимо жабр рыба имеет и дополнительные органы дыхания, помогающие им переносить неблагоприятные кислородные условия:

— кожа: у некоторых видов рыб, особенно живущих в мутной и бедной кислородом воде, кожное дыхание бывает очень интенсивным： до 85% от всего поглощаемого из воды кислорода;

— плавательный пузырь: особенно у двоякодышащих рыб; оказавшись вне воды, рыба может начать поглощать кислород из плавательного пузыря;

— кишечник;

— наджаберные органы;

— специальные дополнительные органы： у лабиринтовых рыб есть лабиринт — расширенный карманообразный отдел жаберной полости, стенки которого пронизаны плотной сетью капилляров, в которых и происходит газообмен. Лабиринтовые рыбы дышат кислородом атмосферы, заглатывая его с поверхности воды, и могут обходиться без воды в течение нескольких дней. К дополнительным органам дыхания можно также отнести: слепой вырост желудка, парный вырост в глотке и другие органы рыб.

Самцам рыб требуется больше кислорода чем самкам. Ритм дыхания рыб в первую очередь определяется содержанием кислорода в воде, а также концентрацией диоксида углерода, температурой, pH и другими факторами. При этом чувствительность рыб к недостатку кислорода в воде и крови намного больше, чем к избытку диоксида углерода (СО 2). [6, 9]

Рисунок 7. Схема дыхания рыбы

Светящиеся органы (или фотофоры) свойственны многим глубоководным видам рыб. Фотофоры состоят из светящихся клеток (фотоцитов), которые содержат особое вещество – люциферин. Светящиеся клетки являются производными железистого эпидермиса.

Светящиеся органы у разных видов рыб сильно отличаются по строению. Так, у светящихся анчоусов фотофоры расположены на брюшной стороне рядами. Фотофор имеет округлую форму, наполнен фотоцитами. Под фотоцитами находятся черные пигментные клетки, прикрытые блестящим слоем, выполняющим роль рефлектора. Перед светящимися клетками находится прозрачная измененная чешуйка, выполняющая роль линзы. Некоторые фотофоры имеют диафрагму, позволяющую изменять направление и силу света.

У рыб наблюдаются сильные различия по числу светящихся органов, их расположению на теле и излучаемому свету. У некоторых видов рыб в светящихся органах встречаются симбиотические микроорганизмы – палочковидные бактерии, вызывающие свечение (фонареглазовые рыбы). [7]

Рисунок 8. Рыба-удильщик с органом свечения