Плавательный пузырь и гидродинамические особенности рыб

Плавучесть рыб (отношение плотности тела рыбы к плотности воды) может быть нейтральной (0), положительной или отрица­тельной. У большинства видов плавучесть колеблется от +0,03 до -0,03. При положительной плавучести рыбы всплывают, при ней­тральной парят в толще воды, при отрицательной погружаются.

Нейтральная плавучесть (или гидростатическое равновесие) у рыб достигается:

1. при помощи плавательного пузыря;

2. обводнением мышц и облегчением скелета (у глубоковод­ных рыб)

3. накоплением жира (акулы, тунцы, скумбрии, камбалы, быч­ки, вьюны и т.д.).

Большинство рыб имеют плавательный пузырь. Его возникно­вение связывают с появлением костного скелета, который увели­чивает удельный вес костных рыб. У хрящевых рыб плавательный пузырь отсутствует, из костистых его нет у донных (бычки, камба­лы, пинагор), глубоководных и некоторых быстроплавающих ви­дов (тунец, пеламида, скумбрия). Дополнительным гидростатиче­ским приспособлением у этих рыб является подъемная сила, кото­рая образуется за счет мускульных усилий.

Плавательный пузырь образуется в результате выпячивания дорзальной стенки пищевода, его основная функция - гидростати­ческая. Плавательный пузырь воспринимает также изменения дав­ления, имеет непосредственное отношение к органу слуха, являясь резонатором и рефлектором звуковых колебаний. У вьюновых плавательный пузырь покрыт костной капсулой, утратил гидроста­тическую функцию, и приобрел способность воспринимать изме­нения атмосферного давления. У двоякодышащих и костных га- ноидов плавательный пузырь выполняет функцию дыхания. Неко­торые рыбы способны при помощи плавательного пузыря издавать звуки (треска, мерлуза).

Плавательный пузырь представляет собой относительно боль­шой эластичный мешок, который расположен под почками. Он бы­вает:

1. непарный (большинство рыб);

2. парный (двоякодышащие и многоперы).

У многих рыб плавательный пузырь однокамерный (лососе­вые), у некоторых видов двухкамерный (карповые) или трехкамер- ный (ошибень), камеры между собой сообщаются. У ряда рыб от плавательного пузыря отходят слепые отростки, соединяющие его с внутренним ухом (сельдевые, тресковые и др.).

Плавательный пузырь заполнен смесью кислорода, азота и уг­лекислого газа. Соотношение газов в плавательном пузыре у рыб различается и зависит от вида рыб, глубины обитания, физиологи­ческого состояния и др. У глубоководных рыб в плавательном пу­зыре содержится значительно больше кислорода, чем у видов, оби­тающих ближе к поверхности.

Рыбы с плавательным пузырем делятся на открытопузырных и закрытопузырных.

У открытопузырных рыб плавательный пузырь соединяется с пи­щеводом с помощью воздушного протока. К ним относятся - двоя­кодышащие, многоперы, хрящевые и костные ганоиды, из кости­стых - сельдеобразные, карпообразные, щукообразные. У атланти­ческой сельди, шпрота и хамсы помимо обычного воздушного про­тока имеется второй проток позади анального отверстия, который соединяет заднюю часть плавательного пузыря с внешней средой.

У закрытопузырных рыб воздушный проток отсутствует (оку­необразные, трескообразные, кефалеобразные и др.).

Первоначальное заполнение плавательного пузыря газами у рыб происходит при заглатывании личинкой атмосферного возду­ха. Так, у личинок карпа это имеет место через 1-1,5 суток после вылупления. Если этого не происходит, развитие личинки нарушается и она гибнет. У закрытопузырных рыб плавательный пузырь со временем утрачивает связь с наружной средой, у откры- топузырных воздушный проток сохраняется в течение всей жизни.

Регулирование объема газов в плавательном пузыре у закрыто- пузырных рыб происходит при помощи двух систем:

1. газовая железа (наполняет пузырь газами из крови);

2. овал (поглощает газы из пузыря в кровь).

Газовая железа - система артериальных и венозных сосудов, расположенных в передней части плавательного пузыря. Овал - участок во внутренней оболочке плавательного пузыря с тонкими стенками, окруженный мышечным сфинктером, расположен в зад­ней части пузыря. При расслаблении сфинктера газы из плаватель­ного пузыря поступают к среднему слою его стенки, где имеются венозные капилляры и происходит их диффузия в кровь. Количе­ство поглощаемых газов регулируется изменением величины от­верстия овала.

При погружении закрытопузырных рыб объем газов в их плава­тельном пузыре уменьшается, и рыбы приобретают отрицательную плавучесть, но по достижении определенной глубины адаптируются к ней путем выделения газов в плавательный пузырь через газовую железу. При подъеме рыбы, когда давление уменьшается, объем га­зов в плавательном пузыре увеличивается, избыток их поглощается через овал в кровь, а затем через жабры удаляется в воду.

У открытопузырных рыб овала нет, избыток газов выводится на­ружу через воздушный проток. Большинство открытопузырных рыб не имеют газовой железы (сельдевые, лососевые). Секреция газов из крови в пузырь развита слабо и осуществляется с помощью эпите­лия, расположенного на внутреннем слое пузыря. Многие открыто- пузырные рыбы для обеспечения на глубине нейтральной плавуче­сти перед погружением захватывают воздух. Однако при сильных погружениях его бывает недостаточно, и наполнение плавательного пузыря происходит газами, поступающими из крови.