Рыбы имеют чрезвычайно разнообразную окраску с весьма причудливым рисунком. Особенное разнообразие окраски наблюдается у рыб тропических и теплых вод. Известно, что рыбы одного и того же вида в разных водоемах имеют разную окраску, хотя и сохраняют в основном характерный для данного вида рисунок. Взять хотя бы щуку: се окраска меняется от темно-зеленого до ярко-желтого цвета. Окунь обычно имеет ярко-красные плавники, зеленоватый цвет с боков и темную спинку, но встречаются белесые окуни (в реках) и, наоборот темные (в ильменях). Все подобные наблюдения, говорят о том, что окраска рыб зависит от их систематического положения от среды обитания, экологических факторов, условий питания.
Окраска рыб обусловлена специальными клетками, залегающими в кожесодержащими пигментные зерна. Такие клетки получили название хроматофоров.
Различают:меланофоры (содержат черные пигментные зерна), эритрофоры (красного цвета), ксантофоры (желтого цвета) и гуанофоры, иридоциты (серебристый цвет).
Хотя последние причисляются хроматофорам, и пигментных зерен не имеют, но в них есть кристаллическое вещество - гуанин, благодаря чему рыба приобретает металлический блеск и серебристую окраску. Из хроматофоров только меланофоры имеют нервные окончания. Форма хроматофоров отличается значительным разнообразием, однако, наиболее распространены звездчатая и дисковидная.
В отношении химической стойкости черный пигмент (меланин) является самым стойким. Он не растворим не в кислотах, не в щелочах, и не изменяется в результате изменения физиологического состояния рыбы (голодание, питание). Красный и желтый пигменты связаны с жирами, поэтому клетки, содержащие их называются липофорами. Пигменты эритрофоров и ксантофоров очень не стойкие, растворяются в спиртах и зависят от качества питания.
В химическом отношении пигменты являются сложными веществами, принадлежащие к разным классам:
1) каротеноиды (красные, желтые, оранжевые)
2) меланины - индолы (черные, коричневые, серые)
3) флавины и пуриновые группы.
Меланофоры и липофоры располагаются в разных слоях кожи на внешней и внутренней сторонах пограничного слоя (кутиса). Гуанофоры (или лейкофоры, или иридоцитты) отличаются от хроматофоров тем, что не имеют пигмента. Цвет их обусловлен кристаллической структурой гуанина - производного белка. Гуанофоры располагаются под хориумом. Очень важно, чтогуанин располагается в плазме клетки, подобно пигментным зернам, и концентрация его может меняться благодаря внутриклеточным токам плазмы (сгущение, разжижения). Кристаллики гуанина имеют шестиугольную форму и в зависимости отрасположения в клетке, окраска меняется от серебристо-беловатой до синевато-фиолетовой.
Гуанофоры во многих случаях находятся вместе с меланофорами и эритрофорами. Они играют очень большую биологическую роль в жизни рыб, т.к. располагаясь на брюшной поверхности и по бокам делают рыбу менее заметной снизу и с боков; защитная роль окраски выступает здесь особенно ярко.
Функция пигментных клепок в основном сводится к расширению, т.е. занятию большего пространства (экспансия) и к сокращению т.е. занятию наименьшего пространства (контракция). Когда сокращается плазма, уменьшаясь в объеме, пигментные зерна в плазме концентрируются.Благодаря этому большая часть поверхности клетки освобождается от данного пигмента и в результате этого уменьшается яркость цвета. При экспансии плазма клетки растекается по большей поверхности, и вместе с ней распределяются и пигментные зерна. Благодаря этому большая поверхность тела рыбы покрывается данным пигментом, придавая рыбе окраску, свойственную пигменту.
Причиной экспансии концентрации пигментных клеток могут быть как внутренние факторы (физиологическое состояние клетки, организма), так и некоторые факторы внешней среды (температура, содержаниекислорода и углекислого газа вводе). Меланофоры имеют инервацию. У кантофоров и эритрофорои инервация отсутствует: Следовательно, нервная система может оказать непосредственное влияние только на меланофоры.
Установлено, что пигментные клетки костистых рыб сохраняют постоянную форму. Кольцов считает, что плазма пигментной клетки имеет два слоя: эктоплазму (поверхностный слой) и киноплазму (внутренний слой), содержащий пигментные зерна. Эктоплазма закреплена радиальными фибриллами, а киноплазма весьма подвижна. Эктоплазма определяет внешнюю форму хроматофора (форму упорядоченного движения), регулирует обмен веществ, меняет свою функцию под воздействием нервной системы. Эктоплазма и киноплазма, имея разные физико-химические свойства, взаимную смачиваемость при изменении своих свойств под влиянием внешней среды. Во время экспансии (расширения) киноплазма хорошо смачивает эктоплазму и благодаря этому растекается по щелям, покрытым эктоплазмой. Пигментные зерна находятся в киноплазме, хорошо ею смочены и следуют потоку киноплазмы. При концентрации наблюдается обратная картина. Происходит отмежевание двух коллоидных слоев протоплазмы. Киноплазма не смачивает эктоплазму и благодаря этому киноплазма
занимает наименьший объем. В основе этого процесса лежит изменение поверхностного натяжения на границе двух слоев протоплазмы. Эктоплазма по своей природе является белковым раствором, а киноплазма липоидам типа лецитина. Киноплазма эмульгирована (очень мелко раздроблена) в эктоплазме.
Кроме нервной регуляции, хроматофоры имеют еще гормональную регуляцию. Надо полагать, что при разных условиях осуществляется та или иная регуляция. Поразительное приспособление окраски тела к цвету окружающей среды наблюдается у морских игл, бычков, камбал. Камбалы, например, с большой точностью могут копировать рисунок грунта и даже шахматной доски. Это явление объясняется тем, что в этом приспособлении нервная система играет ведущую роль. Рыба воспринимает окраску через орган зрения и затем, трансформируя это восприятие, нервная система контролирует функцию пигментных клеток.
В других случаях явно выступает гормональная регуляция (окраска в период размножения). В крови рыб имеются гормоны надпочечника адреналин и задней доли гипофиза - питуитрин. Адреналин вызывает концентрацию, питуитрин является антагонистом адреналина и вызывает экспансию (рассредоточение).
Таким образом, функция пигментных клеток находится под контролем нервной системы и гормональных факторов, т.е. внутренними факторами. Но кроме них имеют значение факторы внешней среды (температура, углекислый газ, кислород, и т.д.). Время необходимое для изменения окраски рыб разное и колеблется от нескольких секунд до нескольких суток. Как правило, молодые рыбы изменяют свою окраску быстрое, чем взрослые.
Известно, что рыбы изменяют окраску тела соответственно цвету окружающей среды. Такое копирование осуществляется только в том случае, если рыба может видеть цвет и рисунок грунта. Об этом свидетельствует следующий пример. Если камбала лежит на черной доске, но не видит ее, то она имеет окраску не черной доски, а видимого ею белого грунта. Наоборот, если камбала лежит на грунте белого цвета, но видит черную доску, то тело ее приобретает окраску черной доски.Эти опыты убедительно показывают, что рыбы легко приспособляются, меняя свою окраску к необычному для них грунту.
На окраску рыбы оказывает влияние освещенность. "Гак в темных местах, где слабая освещенность, рыбы теряют окраску. Яркие рыбы, прожившие некоторое время в темноте, становятся бледно окрашенными. Ослепленные рыбы приобретают темный цвет. На темном рыба становится темного цвета, на светлом светлого. Фришу удалось установить, что потемнение и посветление тела рыбы зависит не только от освещенности грунта, но и от угла зрения, под которым рыба может видеть грунт. Так, если глаза форели завязать или удалить, то рыба становиться черной. Если замазать только нижнюю половину глаза рыба приобретает темный цвет, а если заклеить только верхнюю половину глаза, то рыба сохраняет свою окраску.
Свет оказывает наиболее сильное и разнообразное влияние на окраску рыб. Свет
влияет на меланофоры как через глаза и нервную систему, так и непосредственно. Так Фриш освещая отдельные участки кожи рыбы, получил местное изменение окраски: наблюдалось потемнение освещенного участка (экспансия меланофоров), которое пропадало через 1-2 минуты после выключения света. В связи с длительной освещенностью у рыб изменяется окраска спины и брюшка. Обычно спина рыб обитающих на небольших глубинах и в прозрачных водах имеет темный тон, а брюшко светлый. У рыб живущих на больших глубинах и мутных водах такой разницы в окраске не наблюдается. Считается, что разница в окраске спины и брюшка имеет приспособительное значение: темная спина рыбы хуже видна сверху на темной фоне, а светлое брюшко снизу. В данном случае разная окраска брюшка и спины обусловлена неравномерностью в расположении пигментов. На спине и боках имеются меланофоры., а по бокам есть только иридоциты (туанофоры), которые придают брюшку металлический блеск.
При местном нагревании кожи происходит экспансия меланофоров, приводящая к потемнению, при охлаждении - к осветлению. Уменьшение концентрации кислорода и увеличение концентрации угольной кислоты также изменяют окраску рыб. Вы,наверное, наблюдали, что у рыб после смерти та часть тела, которая находилась в воде имеет более светлую окраску (концентрация меланофоров), а та часть, которая выдается из воды и соприкасается с воздухом темный цвет (экспансия меланофоров). У рыб в нормальном состоянии, обычно окраска яркая, разноцветная. При резком снижении кислорода или в состоянии удушья делается бледнее, темные тона почти полностью исчезают. Нобледнение окраски покровов рыбы сеть результат концентрации хроматофоров и, прежде всего, меланофоров. В результате недостатка кислорода поверхность кожи рыбы не снабжается кислородом в результате остановки кровообращения или слабом снабжении организма кислородом (начало удушья), всегда приобретает бледные тона. Увеличение углекислоты в воде действует на окраску рыб также как и нехватка кислорода. Следовательно, указанные факторы (углекислота и кислород) действуют непосредственно на хроматофоры, следовательно, центр раздражения находится в самой клетке - в плазме.
Действие гормонов на окраску рыбы выявляется, прежде всего, во время брачного периода (период размножения). Особенно интересная окраска кожи и плавников наблюдается у самцов. Функция хроматофоров находится при этом под контролем гормональных агентов и периной системы. Пример с бойцовой рыбкой. В данном случае зрелые самцы под влиянием гормонов приобретают соответственную окраску, яркость и блеск которой усиливается при виде самки. Глаза самца видят самку, это восприятие передается через нервную систему к хроматофорам и вызывает их экспансию. Хроматофоры кожи самца функционируют в этом случае под контролем гормонов и нервной системы.
Экспериментальными работами на гольяне показано, что инъекция адреналина вызывает посветление покровов рыбы (контракция меланофоров). Микроскопическое исследование кожи адренализированного гольяна показала, что меланофоры находятся в состоянии контракции, а липофоры в экспансии.
Вопросы для самопроверки:
1. Строение и функциональное значение кожи рыб.
2. Механизм образования слизи, ее состав и значение.
3. Строение и функции чешуи.
4. Физиологическая роль регенерации кожи и чешуи.
5. Роль пигментации и окраски в жизнедеятельности рыб.
Раздел 2: Материалы лабораторных работ.
Многие тайны и загадки природы до сих пор остаются неразгаданными, но каждый год ученые открывают все новые и новые виды неведомых прежде животных и растений.
Так, совсем недавно были обнаружены черви-улитки, предки которых жили на Земле свыше 500 миллионов лет назад; ученым также удалось поймать рыбу, которая, как считалось прежде, вымерла еще 70 миллионов лет назад.
Этот материал посвящен необычайным, загадочным и пока необъяснимым явлениям жизни океана. Научится понимать сложные и разнообразные взаимосвязи между обитателями океана, многие из которых живут в его глубинах миллионы лет.
Тип занятия: Обобщения и систематизации знаний
Цель: развитие эрудиции, познавательных и творческих способностей обучающихся; формирование умения поиска информации для ответа на поставленные вопросы.
Задачи:
Образовательные : формирование познавательной культуры, осваиваемой в процессе учебной деятельно-сти, и эстетической культуры как способно-сти к эмоционально-ценностному отношению к объектам живой природы.
Развивающие: развитие познавательных мотивов, направ-ленных на получение нового знания о живой природе; познавательных качеств личности, связанных с усвоением основ научных знаний, овладением методами исследования природы, формированием интеллектуальных умений;
Воспитательные: ориентация в системе моральных норм и цен-ностей: признание высокой ценности жизни во всех ее проявлениях, здоровья своего и дру-гих людей; экологическое сознание; воспита-ние любви к природе;
Личностные : понимание ответственности за качество приобретенных знаний; понимание ценности адекватной оценки собственных достижений и возможностей;
Познавательные : умение анализировать и оценивать воздействие факторов окружающей среды, факторов риска на здоровье, последствий деятельности человека в экосистемах, влияние собственных поступков на живые организмы и экосистемы; ориентация на постоянное развитие и саморазвитие; умение работать с различными источниками информации, пре-образовывать её из одной формы в другую, сравнивать и анализировать информацию, делать выводы, готовить сообщения и презентации.
Регулятивные: умение организовать самостоятельно выполнение заданий, оценивать правильность выполнения работы, рефлексию своей деятельности.
Коммуникативные: формирование коммуникативной компетентности в общении и сотрудничестве со сверстниками, понимание особенностей гендерной социализации в подростковом возрасте, общественно полезной, учебно-исследовательской, творческой и дру-гих видов деятельности.
Технологии: Здоровьесбережения, проблем-ного, раз-вивающего обучения, групповой деятельно-сти
Структура занятия :
Беседа - рассуждение о ранее полученных знаниях по данной теме,
Просмотр видеоматериала (фильм),
Тема «
« От чего зависит окраска рыб?»
Презентация "От чего зависит окраска рыб"
Обитатели моря относятся к числу наиболее ярко окрашенных существ в мире. Такие организмы, переливающиеся всеми цветами радуги, обитают в пронизанных солнцем водах теплых тропических морей.
Окраска рыб, ее биологическое значение.
Окраска имеет важное биологическое значение для рыб. Различают покровительственную и предупреждающую окраску. Покровительственная окраска предназначена замаскировать рыбу на фоне окружающей среды. Предупреждающая, или сематическая, окраска обычно состоит из бросающихся в глаза больших, контрастных пятен или полос, имеющих четкие границы. Она предназначена, например у ядовитых и ядоносных рыб, для предупреждения хищника от нападения на них и в этом случае называется отпугивающей.
Опознавательная окраска используется для предостережения соперника у территориальных рыб, или для привлечения самок самцами, предупреждая их о том, что самцы готовы к нересту. Последняя разновидность предупреждающей окраски обычно называется брачным нарядом рыб. Часто опознавательная окраска демаскирует рыбу. Именно по этой причине у многих охраняющих территорию или свое потомство рыб опознавательная окраска в виде яркого красного пятна располагается на брюхе, демонстрируется сопернику в случае необходимости и не мешает маскировке рыбы при ее расположении брюхом ко дну. Существует также псевдосематическая окраска, имитирующая предупреждающую окраску другого вида. Ее также называют мимикрией. Она позволяет безвредным видам рыб избегать атаки хищника, принимающего их за опасный вид.
От чего зависит окраска рыб?
Окраска рыб может быть удивительно разнообразной, однако все возможные оттенки их цвета обусловлены работой специальных клеток, которые называются хроматофорами. Они находятся в определенном слое кожи рыбы и содержат несколько типов пигментов. Хроматофоры разделяют на несколько типов.
Во-первых, это меланофоры , содержащие пигмент черного цвета, называющийся меланин. Далее, этитрофоры, содержащие красный пигмент, и ксантофоры, в которых он желтый. Последний тип иногда называют липофорами, потому что каротиноиды, составляющие пигмент в этих клетках, растворены в липидах. В гуанофорах или иридоцитах содержится гуанин, придающий окраске рыб серебристый цвет и металлических блеск. Пигменты, содержащиеся в хроматофорах, различаются в химическом отношении по устойчивости, растворимости в воде, чувствительности к воздействию воздуха и некоторым другим признакам. Сами хроматофоры также неодинаковы по форме — они могут иметь как звездчатую форму, так и округлую. Многие цвета в окраске рыб получаются путем наложения одних хроматофоров на другие, такая возможность обеспечивается залеганием клеток в коже на разной глубине. Например, зеленый цвет получается, когда сочетаются глубоко лежащие гуанофоры с покрывающими их ксантофорами и эритрофорами. Если добавить меланофоры, тело рыбы приобретает синий цвет.
Хроматофоры не имеют нервных окончаний, исключение составляют меланофоры. Они задействованы даже сразу в двух системах, имея как симпатическую, так и парасимпатическую иннервацию. Остальные виды пигментных клеток управляются гуморально.
Окраска рыб имеет довольно важное значение для их жизнедеятельности . Функции окраски разделяют на покровительственные и предупреждающие. Первый вариант предназначен для маскировки тела рыбы в окружающей среде, поэтому обычно такая окраска состоит из спокойных цветов. Предупреждающая окраска, наоборот, включает в себя большое количество ярких пятен и контрастных цветов. Функции ее различны. У ядовитых хищников, которые яркостью своего тела обычно говорят: «Не подходи ко мне!», — она играет отпугивающую роль. Территориальные рыбы, находящиеся на страже своего дома, ярко окрашены для того, чтобы предупредить соперника, что место занято, и привлечь самку. Разновидностью предупреждающей окраски является также и брачный наряд рыб.
В зависимости от места обитания цвет тела рыб приобретает характерные черты, позволяющие выделить пелагическую, донную, зарослевую и стайную окраски.
Таким образом, окраска рыб зависит от очень многих факторов, включающих в себя место обитания, образ жизни и питания, время года и даже настроение рыбы.
Опознавательная окраска
В кишащих всевозможными формами жизни водах вокруг коралловых рифов каждый вид рыб имеет свою собственную опознавательную краску, наподобие формы футболистов одной команды . Это позволяет и другим рыбам, и особям того же вида мгновенно узнавать ее.
Окраска рыбки-собачки становится более яркой, когда она стремится привлечь самку.
Рыба-собака - смертельно опасная хищница
Рыба-собака принадлежит к отряду скалозубовых или иглобрюховых, и насчитывают их более девяноста видов. От других рыб она отличаются уникальной способностью раздуваться, когда напугана, заглатывая большой объем воды или воздуха. Тогда же она колется шипами, выпрыскивая нервно-паралитический яд, называемый тетродотоксином, который в 1200 раз действеннее цианистого калия
Собака-рыба из-за особого строения зубов получила название скалозубой. У фугу зубы очень прочные, сросшиеся между собой, и выглядят как четыре пластины. С их помощью она раскалывает раковины моллюсков и панцири крабов, добывая корм. Известен редкий случай, когда еще живая рыба, не желая быть съеденной, откусила палец повару. Некоторые виды рыб также способны укусить, но главную опасность несет ее мясо. В Японии эта экзотическая рыба называется фугу, умело приготовленная она занимает первое место в списке деликатесов местной кухни. Цена за одну порцию такого блюда достигает 750 $. Когда за его приготовление возьмется повар-дилетант, дегустация заканчивается летальным исходом, поскольку в коже и во внутренних органах этой рыбы содержится сильнейший яд. Сначала немеет кончик языка, затем конечности, следом судороги и мгновенная смерть. При потрошении рыба собака издает зловонный жуткий запах.
Расцветка рыбы « мавританский идол» выглядит наиболее ярко, кода она охотится на свою добычу.
Основной цвет тела - белый. Край верхней челюсти - черного цвета. Нижняя челюсть практически полностью черная. В верхней части морды - яркое оранжевое пятно с черной окантовкой. Между первым спинным плавником и брюшным плавником - широкая черная полоса. Две тонких, изогнутых синеватых полосы идут от первой черной полосы, от начала брюшных плавников до передней части спинного плавника, и от брюшной полости до основания спинного плавника. Третья, менее заметная, синеватая полоса расположена от глаз в направлении спины. Вторая, постепенно расширяющаяся, широкая черная полоса расположена от спинных лучей в направлении брюшных. За второй широкой черной полосой имеется тонкая вертикальная белая линия. Яркое желто-оранжевое пятно с тонкой белой окантовкой простирается от хвостовой части до середины тела, где оно постепенно сливается с основным белым цветом. Хвостовой плавник черный с белой окантовкой.
Дневная и ночная окраска
Ночью рыбка-фузилер спит на морском дне, принимая темную окраску, которая соответствует цвету морских глубин и дна. Просыпаясь, она светлеет и становится совсем светлой при своем приближении к поверхности. Изменяя окраску, она становится менее заметной.
Бодрствующая рыбка
Просыпающаяся рыбка
Спящая рыбка
Предостерегающая окраска
Увидев издали ярко окрашенную рыбку «арлекин-клыкач », другие рыбы сразу понимают, что этот участок для охоты уже занят.
Предостерегающая окраска
Яркая окраска предостерегает хищника: берегись, данное существо неприятно на вкус или ядовито! Остроносая рыба-фугу чрезвычайно ядовита, и другие рыбы не трогают ее. В Японии эта рыба считается съедобной, но при ее разделке должен присутствовать опытный знаток, который удалит яд и сделает мясо безвредным. И все же эта рыбка, называемая фугу и считающаяся деликатесом, ежегодно уносит жизни многих людей. Так, в 1963 г. отравились мясом рыбки-гадюки и умерли 82 человека.
Рыба фугу с виду совсем не страшна: всего размером с ладонь, плавает хвостом вперед, очень медленно. Вместо чешуи - тонкая эластичная кожа, способная раздуваться в случае опасности до размеров, втрое больше изначального - этакий пучеглазый, внешне безобидный, шар.
Однако печень, кожа, кишки, икра, молоки и даже ее глаза содержат тетродоксин - сильный нервно-паралитический яд, 1 мг которого является смертельной дозой для человека. Эффективного противоядия от него пока не существует, хотя сам яд, в микроскопических дозах, используют для профилактики возрастных заболеваний, а также для лечения заболеваний предстательной железы.
Многоцветная тайна
Большинство морских звезд движутся очень медленно и обитают на чистом дне, не прячась от врагов. Блеклые, приглушенные тона лучше помогли бы им стать незаметными, и очень странно, что звезды имеют столь яркую окраску.
В зависимости от места обитания цвет тела рыб приобретает характерные черты, позволяющие выделить пелагическую, донную, зарослевую и стайную окраски .
Пелагические рыбы
Термин "пелагические рыбы" произошёл от места, в котором они обитают. Этой зоной является область моря или океана, которая не граничит с поверхностью дна. Пелагеаль - что это? С греческого "пелагиаль" трактуется как "открытое море", что служит средой обитания нектона, планктона и плейстона. Условно пелагическую зону разделяют на несколько слоёв: эпипелагиаль - располагается на глубине до 200 метров; мезопелагиаль - на глубине до 1000 метров; батипелагиаль - до 4000 метров; свыше 4000 метров - абисопелагиаль.
Популярные виды
Основной промысловый улов рыб составляет пелагика. На неё приходится 65-75% общего вылова. Ввиду большого природного запаса и доступности, пелагические рыбы - это самый недорогой вид морепродуктов. Тем не менее, это ничуть не сказывается на вкусовых качествах и полезности. Ведущую позицию промыслового улова занимают пелагические рыбы Чёрного моря, Северного, Мраморного, Балтийского, а также моря Северной Атлантики и Тихоокеанского бассейна. К ним относятся корюшковые (мойва), анчоусные, салака, сельдь, ставридовые, тресковые (путассу), скумбриевые.
Донные рыбы - большую часть жизненного цикла проводят на дне или в непосредственной близости от дна. Они встречаются как в прибрежных районах континентального шельфа, так и в открытом океане вдоль континентального склона.
Донных рыб можно разделить на два основных типа: чисто донных и бентопелагических, которые поднимаются над дном и плавают в толще воды. Помимо уплощённой формы тела, адаптивной особенностью строения многих донных рыб является нижний рот, позволяющий им кормиться с грунта. Песок, засасываемый с пищей, обычно извергается через жаберные щели.
Окраска зарослевая
Зарослевая о к р а с к а — коричневатая, зеленоватая или желтоватая спинка и обычно поперечные полосы или разводы на боках. Эта окраска свойственна рыбам зарослей или коралловых рифов. Иногда эти рыбы, особенно в тропической зоне, могут быть окрашены весьма ярко.
Примерами рыб с зарослевой окраской могут служить: обыкновенный окунь и щука — из пресноводных форм; морской ерш-скорпена, многие губаны и коралловые рыбы — из морских.
Растительность, как элемент ландшафта, имеет значение и для взрослых рыб. Многие рыбы специально приспособлены к жизни в зарослях. Они обладают соответствующей покровительственной окраской. или особой формой тела, напоминающей тс зардели, среди которых рыба обитает. Так, длинные выросты плавников у морского конька-тряпичника, — в сочетании с соответствующей окраской делают его совершенно незаметным среди подводных зарослей .
Стайная окраска
Со стайным образом жизни связан и ряд особенностей в строении, в частности окраска рыб. Стайная окраска помогает рыбам ориентироваться друг на друга. У тех рыб, у которых стайный образ жизни свойствен лишь молоди, соответственно и стайная окраска может проявляться.
Движущаяся стая по форме отлична от неподвижной, что связано с обеспечением благоприятных гидродинамических условий движения и ориентировки. Форма движущейся и неподвижной стаи отличается у разных видов рыб, нр может быть различной и у одного и того же вида. Движущаяся рыба образует вокруг своего тела определенное силовое поле. Поэтому при движении в стае рыбы подстраиваются друг к другу определенным образом Стаи группируются из рыб обычно, близких размеров и сходного биологического состояния. У рыб в стае в отличие от многих млекопитающих и птиц, видимо, не бывает постоянного вожака, и они попеременно ориентируются то на одного, то на другого своего сочлена, или, что чаще, на нескольких рыб сразу. Рыбы ориентируются в стае при помощи, в первую очередь, органов зрения и боковой линии.
Мимикрия
Одним из видов приспособления служит изменение окраски. Плоские рыбы — мастера такого чуда: они могут менять окраску и ее рисунок в соответствии с рисунком и цветом морского дна
Хостинг презентаций
Окраска имеет важное биологическое значение для рыб. Различают покровительственную и предупреждающую окраску. Покровительственная окраска предназна
чена замаскировать рыбу на фоне окружающей среды. Предупреждающая, или сематическая, окраска обычно состоит из бросающихся в глаза больших, контрастных пятен или полос, имеющих четкие границы. Она предназначена, например у ядовитых и ядоносных рыб, для предупреждения хищника от нападения на них и в этом случае называется отпугивающей.
Опознавательная окраска используется для предостережения соперника у территориальных рыб, или для привлечения самок самцами, предупреждая их о том, что самцы готовы к нересту. Последняя разновидность предупреждающей окраски обычно называется брачным нарядом рыб. Часто опознавательная окраска демаскирует рыбу. Именно по этой причине у многих охраняющих территорию или свое потомство рыб опознавательная окраска в виде яркого красного пятна располагается на брюхе, демонстрируется сопернику в случае необходимости и не мешает маскировке рыбы при ее расположении брюхом ко дну. Существует также псевдосематическая окраска, имитирующая предупреждающую окраску другого вида. Ее также называют мимикрией. Она позволяет безвредным видам рыб избегать атаки хищника, принимающего их за опасный вид.
Ядовитые железы.
Некоторые виды рыб имеют ядоотделительные железы. Они располагаются в основном у основания шипов или колючих лучей плавников (рис. 6).
У рыб различают три типа ядовитых желез:
1. отдельные клетки эпидермиса, содержащие яд (звездочет);
2. комплекс ядовитых клеток (скат-хвостокол);
3. самостоятельная многоклеточная ядовитая железа (бородавчатка).
Физиологическое действие выделяемого яда неодинаково. У ската-хвостокола яд вызывает острую боль, сильный отек, озноб, тошноту и рвоту, в некоторых случаях наступает смерть. Яд бородавчатки разрушает эритроциты, поражает нервную систему и приводит к параличу, при попадании яда в кровь приводит к смерти.
Иногда ядоотделительные клетки образуются и функционируют только во время размножения, в других случаях - постоянно. Рыб делят на:
1) активно ядовитых (или ядоносных, имеющих специализированный ядовитый аппарат);
2) пассивно ядовитых (имеющих ядовитые органы и ткани). Наиболее ядовитыми являются рыбы из отряда иглобрюхообразных, у которых во внутренних органах (гонады, печень, кишечник) и коже содержится яд нейротоксин (тетродотоксин). Яд действует на дыхательные и вазомоторные центры, выдерживает кипячение в течение 4 часов и способен вызвать быструю смерть.
Ядовитые и ядоносные рыбы.
Рыб, отличающихся ядовитыми свойствами, разделяют на ядоносных и ядовитых. Ядоносные рыбы имеют ядоносный аппарат –шипы и ядовитые железы, расположенные у основания шипов (на пример, у морского скорпиона
(Еврапейский керчак)в период икрометания) или в желобках шипов и плавниковых лучей (Scorpaena, Frachinus, Amiurus, Sebastes и др.). Сила действия ядов различна – от образования в месте укола нарыва до расстройства дыхания и сердечной деятельности и смерти (в тяжелых случаях поражения Trachurus). При употреблении в пищу эти рыбы безвредны. Рыбы, ткани и органы которых ядовиты по химическому составу, относятся к ядовитыми употребляться в пищу не должны. Они особенно многочисленны в тропиках. У акулы Carcharinus glaucus ядовита печень, у скалозуба Tetrodon – яичники и икра. В нашей фауне у маринки Schizothorax и османа Diptychus ядовиты икра и брюшина, у усача Barbus и храмули Varicorhynus икра оказывает слабительное действие. Яд ядовитых рыб действует на дыхательные и вазомоторные центры, не разрушается при кипячении. У некоторых рыб ядовита кровь (угри Muraena, Anguilla, Conger, а также минога, линь, тунец, карп и др.)
Ядовитые свойства проявляются при инъекции кровяной сыворотки этих рыб; они пропадают при нагревании под действием кислот и щелочей. Отравления несвежей рыбой связаны с появлением в ней ядовитых продуктов жизнедеятельности гнилостных бактерий. Специфический же ‛рыбный яд‛ образуется в доброкачественной рыбе (преимущественно осетровых и белорыбице) как продукт жизнедеятельности анаэробной бактерии Bacillus ichthyismi (близкой к В. botulinus). Действие яда проявляется при употреблении сырой (в том числе соленой) рыбы.
Органы свечения рыб.
Способность излучать холодный свет широко распространена у разных, не связанных между собой близким родством групп морских рыб (в большинстве глубоководных). Это свечение особого рода, при котором светоиспускание (в отличие от обычного - возникающего при тепловом излучении - основанного на тепловом возбуждении электронов и потому сопровождающегося выделением тепла) связано с генерацией холодного света (необходимая энергия образуется в результате химической реакции). Некоторые виды генерируют свет сами, другие своим свечением обязаны симбиотическим светящимся бактериям, которые находятся на поверхности тела или в специальных органах.
Устройство органов свечения и их расположение у разных водных обитателей различны и служат для разных целей. Свечение обычно обеспечивается специальными железами, расположенными в эпидермисе или на определенных чешуях. Железы состоят из светящихся клеток. Рыбы способны произвольно «включать» и «выключать» свое свечение. Местоположение светящихся органов различно. У большинства глубоководных рыб они собраны группами и рядами на боках, брюхе и голове
Органы свечения помогают в темноте находить особей одного вида (например, у стайных рыб), служат средством защиты – внезапно освещают врага или выбрасывают светящуюся завесу, отгоняя этим нападающих и прячась от них под защиту этого светящегося облачка. Многие хищники используют свечение как световую приманку, привлекая им в темноте рыб и другие организмы, которыми они и питаются. Так, например, некоторые виды неглубоководных молодых акул имеют на своем теле различные светящиеся органы, а у гренландской акулы глаза светятся, как яркие фонари. Испускаемый этими органами зеленоватый фосфорический свет привлекает рыб и других обитателей моря.
Органы чувств рыб.
Орган зрения - глаз - по своему устройству напоминает фотографический аппарат, причем хрусталик глаза подобен объективу, а сетчатка - пленке, на которой получается изображение. У наземных животных хрусталик имеет чечевицеобразную форму и способен изменять свою кривизну, поэтому животные могут приспосабливать зрение к расстоянию. Хрусталик у рыб шарообразный и не может менять форму. Зрение их перестраивается на различные расстояния при приближении или удалении хрусталика от сетчатой оболочки.
Орган слуха - представлен только внутр. ухом, состоящим из лабиринта, заполненного жидкостью, в к-рой плавают слуховые камешки (отолиты) . Их колебания воспринимаются слуховым нервом, передающим сигналы в мозг. Отолиты также служат рыбе органом равновесия. Вдоль тела большинства рыб проходит боковая линия - орган, к-рый воспринимает низкочастотные звуки и движение воды.
Орган обоняния - расположен в ноздрях, представляющих собой простые ямки со слизистой оболочкой, пронизанной разветвлением нервов, идущих от обонят. доли мозга. Обоняние у Аквариумных рыбок развито очень хорошо и помогает им в поиске пищи.
Органы вкуса - представлены вкусовыми сосочками в ротовой полости, на усиках, на голове, по бокам тела и на лучах плавников; помогают рыбе определить вид и качество пищи.
Органы осязания - особенно хорошо развиты у рыб, обитающих у дна, и представляют собой группы чувствит. клеток, расположенных на губах, конце рыла, плавниках и на спец. органах ощупывания (разл. усики, мясистые выросты).
Плавательный пузырь.
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).
Окраска тела рыб
Окраска рыбы может иметь
различное биологическое значение. Она позволяет рыбе оставаться незамеченной
при нападении на жертву (полосы у щуки или окуня
скрывают рыбу в зарослях подводной растительности). В ряде случаев стратегия
окрашивания прямо противоположна - яркой окраской тела рыба пытается напугать
врага или пищевого (полового) конкурента.
Брачные наряды имеют другую цель - привлечь внимание полового партнера. Изменение окраски кожи происходит под влиянием нервной и гуморальной систем. Быстрое "перекрашивание" обеспечивается нервной регуляцией. Центры пигментации тела у рыб лежат спинном мозге, у разных видов в разных сегментах. Так, пигментно-моторные волокна спинного мозга у карповых переходят в симпатическую цепочку на уровне 12-18-го позвонков, у камбалы - на уровне 5-6-го позвонков. Отсюда они распространяются в краниальном и каудальном направлениях. У карповых перерезка симпатической цепочки у 12-го позвонка вызывает потемнение передней части тела, а перерезка за 18-м позвонком приводит к потемнению задней части тела.
Гуморальная регуляция пигментации тела обеспечивает более поздние изменения окраски. Парентеральное введение гормонов (адреналин, аденокортикотропный гормон, гистамин) приводит к изменению пигментации через несколько десятков минут.
Решающее значение в запуске реакций пигментации у рыб имеет зрительная афферентация. Например, камбала принимает окраску тела в зависимости от того, на грунте какого цвета находится ее голова. При этом на теле воспроизводится не только тон, но и рисунок (полосы, пятна).
Реакция пигментации тела запускается быстро: уже через 5 мин камбала окрашивается в соответствии с тоном и рисунком грунта (рис. 4.5). Однако завершается пигментация в течение 1-5 ч. Процесс потемнения занимает меньше времени, чем процесс посветления.
Существуют и межвидовые различия в скорости пигментации и депигментации тела.
Так, у трески потемнение кожи заканчивается за несколько минут, в то время как у камбалы на это уходит несколько часов. Морской петух, бойцовая рыбка и скорпена при раздражении изменяют свою окраску за несколько секунд. Это свидетельствует о том, что у разных видов рыб соотношение нервного и гуморального звеньев в регуляции пигментации тела различно.
Рис. 4.5. Зависимость окраски тела камбалы от цвета грунта, на котором находится ее голова
У
быстро изменяющих окраску своего тела рыб активность хроматофоров в большей
мере подконтрольна нервной системе. Ослепленные рыбы утрачивают способность
изменять окраску. Очевидно, что брачный наряд рыб (горбуша, бычки, колюшки)
возникает вследствие гормональных перестроек.
Чешуя рыб
Подавляющее большинство пластинчатожаберных и костистых рыб имеют чешую. Однако ее количество на коже и размер отдельных чешуек сильно различаются у разных видов рыб. У скатов, бычков и сомов чешуя редуцирована. У угрей чешуя очень мелкая и практически невидима невооруженным глазом. Б водоемах разных широт обитают рыбы с очень крупной чешуей. Например, у старых особей зеркального карпа и индийского усача диаметр отдельных чешуек достигает нескольких сантиметров.
Характер чешуйчатого покрова рыб определяется их этолого-экологическим положением. Активные пловцы литоральной зоны любого водоема имеют хорошо развитую крупную чешую, обеспечивающую хорошую обтекаемость тела. Чешуя препятствует образованию складок кожи при движении, особым образом организует обтекающие потоки и защищает мышечные волокна, прикрепленные к дерме, а также внутрен-ние органы от давления воды. В особых случаях чешуя защищает рыбу от зубов хищника.
Химический анализ чешуи рыб показывает, что она на 50 % состоит из органического вещества, представленного в основном соединительной тканью. Минеральную часть образует главным образом фосфат кальция (около 40 %). В меньших количествах в чешуе обнаружен карбонат кальция и натрия, а также фосфат магния. Довольно разнообразен и микроминеральный состав чешуи. Среди рыб распространена чешуя трех типов, различающихся по химическому составу и форме: плакоидная, ганоидная, костная.
Плакоидная чешуя является самой древней в филогенетическом плане. Она свойственна ископаемым рыбам, а также современным акулам и скатам. Отдельные чешуйки имеют форму ромбической пластинки с шипом, который выступает из кожи наружу. Минеральная часть представлена дентином, который пропитывает соединительнотканную основу чешуи. Шип плакоидной чешуи отличается очень высокой прочностью, так как снаружи покрыт особой эмалью - витродентином. Плакоидная чешуйка имеет полость, заполненную рыхлой соединительной тканью с кровеносными сосудами и нервными окончаниями (рис. 4.6, I). У некоторых видов хрящевых рыб плакоидная чешуя видоизменена. Например, у морской лисицы на поверхности тела имеются крупные бляшки. Колючки скатов также являются преобразованными плакоидными чешуйками.
Ганоидная чешуя появляется на более поздней стадии филогенеза рыб. Ее можно наблюдать у многоперов, осетровых (на хвосте), кистеперых рыб. Ганоидные чешуйки имеют вид ромбических толстых пластин, соединяющихся между собой посредством особых сочленений (рис. 4.6, II). Поэтому ганоидная чешуя, как правило, формирует характерный плотный панцирь, кожные кости или щитки на коже рыб. Прочность ганоидной пластинке придает в верхней части ганоин, а в нижней - костное вещество.
Рис. 4.6. Чешуя современных рыб: I- плакоидная чешуя; II-ганоидная чешуя; III- костная чешуя; а - сельдь; 6- лещ; в- окунь
Костная чешуя современных рыб отличается тем, что в ней присутствует лишь костное вещество. В зависимости от формы костная чешуя подразделяется на циклоидную и ктеноидную (рис. 4.6, III). Циклоидная чешуя (карповые, сельдевые рыбы) имеет форму округлой и гладкой пластинки. Ктеноидная (окуневые рыбы) отличается от циклоидной чешуи наличием мелких шипиков по заднему краю. Циклоидная и ктеноидная чешуя очень похожи не только морфологически. Они имеют идентичный химический состав. Один вид рыб может иметь оба типа чешуи. Так, у камбалы самцы имеют ктеноидную, а самки - циклоидную чешую. Характерной особенностью костной чешуи является наличие на ней концентрических колец.
Кольца образуются в результате неравномерного роста рыбы в целом и прироста чешуи в частности (рис. 4.7).
Исследования показали, что между ростом тела и ростом чешуи рыбы существует
прямолинейная зависимость, которая описывается уравнением
Ln=(Vn/V)L,
где Ln - ожидаемая длина рыбы в возрасте п; Vn - расстояние от центра чешуи до годового кольца в возрасте n; V - длина чешуи от центра до края; L - длина рыбы. Рыба растет всю жизнь. Однако рост ее тела и отдельных его частей идет неравномерно на протяжении как всей жизни, так и каждого года ее жизни. В летнее время рыба активно питается и потому растет быстрее. Па период зимовки рост рыбы замедляется или вообще прекращается.
При активизации обменных процессов в организме рыбы происходит и ускоренный рост чешуи, что сопровождается образованием широкого темного кольца. Периоды замедленного роста отмечаются на чешуе в виде светлых полос и колец (рис. 4.8). Закладка годовых колец у разных рыб приходится на разное время года. Известно, например, что у молоди азовского судака закладка годового кольца приходится на весну, у половозрелых особей - на вторую половину лета. У молоди леща годовое кольцо закладывается весной, у рыб старших возрастов - осенью. Следовательно, закладка годового кольца определяется не только температурными колебаниями и
интенсивностью питания, но и наследственными факторами. У неполовозрелых и половозрелых рыб линейный рост тела по времени не совпадает. Молодь начинает расти с весны, в то время как половозрелые рыбы первую половину вегетационного периода накапливают питательные вещества. Образование годового кольца есть результат взаимодействия факторов внешней среды с обменными процессами организма рыбы посредством нейрогуморальных регулирующих механизмов. Это соображение подтверждает и то, что годовые кольца отмечены у рыб в тропическом поясе, где сезонные колебания температуры воды и колебания доступности пищи отсутствуют. Тем не менее многие жизненные функции тропических рыб цикличны. Для них характерны циркадные, лунные и годичные циклы.
Рис. 4.7. Изменение размеров тела и чешуи в процессе роста рыбы (прямолинейная зависимость)
|
|
Рис. 4.8. Годичные кольца на чешуе рыб: 1-вобла; 2 -пресноводная колюшка; 3-треска; 4-лосось; а, б, в, - годичные; г, д - добавочные кольца; е - край чешуи
Окраска рыб может быть удивительно разнообразной, однако все возможные оттенки их цвета обусловлены работой специальных клеток, которые называются хроматофорами. Они находятся в определенном слое кожи рыбы и содержат несколько типов пигментов. Хроматофоры разделяют на несколько типов. Во-первых, это меланофоры, содержащие пигмент черного цвета, называющийся меланин. Далее, этитрофоры, содержащие красный пигмент, и ксантофоры, в которых он желтый. Последний тип иногда называют липофорами, потому что каротиноиды, составляющие пигмент в этих клетках, растворены в липидах. В гуанофорах или иридоцитах содержится гуанин, придающий окраске рыб серебристый цвет и металлических блеск. Пигменты, содержащиеся в хроматофорах, различаются в химическом отношении по устойчивости, растворимости в воде, чувствительности к воздействию воздуха и некоторым другим признакам. Сами хроматофоры также неодинаковы по форме - они могут иметь как звездчатую форму, так и округлую. Многие цвета в окраске рыб получаются путем наложения одних хроматофоров на другие, такая возможность обеспечивается залеганием клеток в коже на разной глубине. Например, зеленый цвет получается, когда сочетаются глубоко лежащие гуанофоры с покрывающими их ксантофорами и эритрофорами. Если добавить меланофоры, тело рыбы приобретает синий цвет.
Хроматофоры не имеют нервных окончаний, исключение составляют меланофоры. Они задействованы даже сразу в двух системах, имея как симпатическую, так и парасимпатическую иннервацию. Остальные виды пигментных клеток управляются гуморально.
Окраска рыб имеет довольно важное значение для их жизнедеятельности. Функции окраски разделяют на покровительственные и предупреждающие. Первый вариант предназначен для маскировки тела рыбы в окружающей среде, поэтому обычно такая окраска состоит из спокойных цветов. Предупреждающая окраска, наоборот, включает в себя большое количество ярких пятен и контрастных цветов. Функции ее различны. У ядовитых хищников, которые яркостью своего тела обычно говорят: «Не подходи ко мне!», - она играет отпугивающую роль. Территориальные рыбы, находящиеся на страже своего дома, ярко окрашены для того, чтобы предупредить соперника, что место занято, и привлечь самку. Разновидностью предупреждающей окраски является также и брачный наряд рыб.
В зависимости от места обитания цвет тела рыб приобретает характерные черты, позволяющие выделить пелагическую, донную, зарослевую и стайную окраски.
Таким образом, окраска рыб зависит от очень многих факторов, включающих в себя место обитания, образ жизни и питания, время года и даже настроение рыбы.
Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter .
