как работает плавательный пузырь рыб
Плаватальный пузырь, часть 2: Принципы работы
В первой части рассказа о плавательном пузыре речь в основном шла о его положении относительно кишечника у разных групп рыб, а также о путях возможной эволюции от первичного вентрального легкого древних рыб к настоящему дорзальному плавательному пузырю рыб современных. Сегодня мы более подробно рассмотрим внутреннее устройство этого органа и еще раз вернемся к разнообразию его строения.
Схема строения плавательного пузыря рыб
Теперь давайте немного подробнее рассмотрим строение этих двух «рабочих» зон.
Красное тело внешне выглядит как густое скопление копилляров
Микроструктура чудесной сети и разность парциальных давлений газов в разных ее участках.
Стрелками показано направление газов и кровотока.
Униполярный и биполярный типы строения чудесной сети
Капилляры овала (показаны стрелкой)
Разнообразие строения плавательного пузыря костистых рыб.
Секреторная часть обозначена толстой линией.
Положение камер плавательного пузыря относительно друг друга может быть различным. Чаще всего они располагаются друг за другом последовательно от головы к хвостовому концу тела, однако могут располагаться и параллельно друг другу по бокам тела симметрично относительно позвоночника. Так происходит, например, у ведущих придонный образ жизни рыб рода Prionotus из отряда Скорпеновых (Scorpaeniformes).
Prionotus carolinus имеет плавательный пузырь, две камеры которого располагаются параллельно вдоль боков тела.
Подробнее о функционировании плавательного пузыря я расскажу в одном из следующих постов.
Как работает плавательный пузырь у рыб?
Плавательные пузыри позволяют рыбам перемещаться вверх и вниз в толще воды, но как же они работают?
Рыбы обитают в трехмерном пространстве, так что перемещения вверх и вниз необходимо контролировать с минимальными затратами энергии. Плавательный (газовый) пузырь обеспечивает рыбам нейтральную плавучесть, поэтому перемещение вверх и вниз требует лишь незначительных усилий.
Этот гидростатический орган представляет собой воздухонепроницаемый заполненный газом мешочек, исторически сформировавшийся из ответвления кишечника.
Возможно, изначально у наших водных предков плавательный пузырь развивался в качестве дополнительного органа дыхания. Это видно на примере «примитивных» рыб, таких как Pirarucu (Арапайма). Затем он эволюционировал в легкие у людей и плавательный пузырь у рыб.
Некоторые рыбы заполняют плавательный пузырь, глотая воздух с поверхности, в то время как у других он заполнен газом под давлением, в основном кислородом, поступающим внутрь из крови в результате диффузии и из специальной газовой железы.
Из примерно 425 современных семейств рыб плавательные пузыри отсутствуют или атрофированы у некоторых представителей как минимум 79 семейств.
Рыбы без плавательного пузыря это обычно или донные виды, для которых отрицательная плавучесть является преимуществом, либо виды, обитающие на большой глубине, где слишком высокое давление не позволяет существования газовых пузырей в теле рыб. У многих быстро плавающих рыб, таких как тунец, например, нет плавательного пузыря потому, что данный орган препятствует быстрым вертикальным перемещениям.
Описание плавательного воздушного пузыря у рыб
Рыбы — это огромная группа позвоночных животных, обитающих в воде. Их главной особенностью является жаберное дыхание. Для перемещения в жидкой среде эти животные используют самые разнообразные приспособления. Плавательный пузырь — важнейший гидростатический орган, регулирующий глубину погружения, а также участвующий в дыхании и генерации звуков.
Плавательный пузырь — важнейший гидростатический орган, регулирующий глубину погружения рыб
Развитие и строение гидростатического органа
Формирование рыбного пузыря начинается на ранней стадии развития. Один из отделов прямой кишки, видоизменённый в своеобразный вырост, со временем заполняется газом. Для этого мальки всплывают и захватывают воздух ртом. Со временем связь пузыря с пищеводом у части рыб утрачивается.
Рыбы, имеющие воздушную камеру, делятся на два типа:
Воздушный пузырь у рыб представляет собой полость с прозрачными эластичными стенками.
https://www.youtube.com/embed/I2MyhCmbJDo
По своему строению различают:
Как правило, у большей части рыб этот орган один, но у двоякодышащих он парный. Глубинные виды могут обходиться очень маленьким пузырём.
Функции плавательного пузыря
Плавательный пузырь в теле рыбы является уникальным и многофункциональным органом. Он заметно облегчает жизнь и экономит массу энергии.
Главная, но не единственная функция — это гидростатический эффект. Для зависания на определённой глубине необходимо, чтобы плотность тела соответствовала окружающей среде. Водоплавающие животные без воздушной камеры используют постоянную работу плавников, что приводит к излишним энергозатратам.
Полость камеры не может расширяться и сжиматься произвольно. При погружении давление на тело возрастает, и оно сжимается, соответственно уменьшается объем газа, а общая плотность увеличивается. Рыба с лёгкостью опускается на нужную глубину. Когда рыбка поднимается в верхние слои воды, давление ослабевает, а пузырь расширяется, словно воздушный шарик, толкая животное вверх.
Давление газа на стенки камеры порождает нервные импульсы, вызывающие компенсаторные движения мышц и плавников. Используя такую систему, рыба без особых усилий плавает на нужной глубине, экономя до 70% энергии.
Дополнительные функции:
Такой простой, на первый взгляд, орган является незаменимым и жизненно необходимым аппаратом.
Рыбы, не имеющие воздушной камеры
Из описания плавательного пузыря видно, насколько он совершенный и многофункциональный. Несмотря на это, некоторые с лёгкостью обходятся и без него. В подводном мире обитает множество животных, у которых нет гидростатического аппарата. Для перемещения они пользуются альтернативными способами.
Глубоководные виды всю жизнь проводят на дне и не испытывают необходимости подниматься в верхний слой воды. Из-за огромного давления воздушная камера, если бы она и была, моментально сжалась бы, и весь воздух из неё вышел бы. Как её альтернатива, используется накопление жира, который имеет плотность меньше, чем у воды, и к тому же не сжимается.
Некоторые рыбы могут с легкостью обходиться без плавательного пузыря
Рыбам, которым необходимо очень быстро перемещаться и менять глубину, пузырь может только навредить. Такие представители морской фауны (скумбрия) используют только мышечные движения. Это повышает расход энергии, но зато увеличивает мобильность.
Хрящевые рыбы тоже привыкли обходиться своими силами. Они не могут недвижимо зависать на месте. Их скелет без костей, поэтому имеет меньший удельный вес. К тому же у акул очень большая печень, на две трети состоящая из жира. Некоторые виды могут изменять его процентное соотношение, и тем самым утяжеляют или облегчают своё тело.
Водные млекопитающие, такие как киты и дельфины, снабжены толстым слоем жировой ткани под кожей и наполненными воздухом лёгкими.
Жизнь на планете Земля зародилась в водной среде мирового океана, и все мы — потомки рыб. Существуют научные предположения о том, что в процессе эволюции дыхательные органы наземных животных произошли именно от рыбьих пузырей.
Зачем рыбам плавательный пузырь
Казалось бы, ответ на этот вопрос очевиден: чтобы плавать, а точнее, чтобы оставаться на необходимой глубине. Пузырь для рыбы нечто наподобие природного гидростатического датчика.
Вниз или вверх
Когда рыба пускается на глубину, давление воды на ее тело сразу возрастает, плавательный пузырь начинает сжиматься и выталкивает из себя воздух. Происходит это «автоматически», то есть рыбы самостоятельно не управляют процессом. Количество воздуха внутри тела уменьшается и рыбешке почти не приходится прилагать усилий, чтобы погружаться на глубину.
Когда рыба поднимается вверх, все происходит с точностью наоборот. Давление воды на тело спадает и пузырь постепенно наполняется газом, если рыбка остановится, пузырь будет способен без усилий удерживать ее на нужной глубине.
Нервные окончания, которые пронизывают плавательный орган, передают импульсы центральной нервной системе, и рыба чувствует: на какой находится глубине и какое давление испытывает, в связи с чем может скорректировать свое передвижение.
Откуда берется газ и какой?
В зависимости от типа плавательного пузыря взрослых рыб делят на две группы: закрытопузырные и открытопузырные. У первых пузырь наполняется газами из крови и отдает их также в сосуды, через особую сеть капилляров на тонкой стенке. У открытопузырных рыб пузырь является отдельным органом и наполняется после заглатывания рыбой атмосферного воздуха.
Что же касается газа, который заполняет пузырь, то в основном это кислород, углеводород и некоторое количество азота.
Другая функция пузыря
Многие ихтиологи не согласятся с утверждением о том, что рыбы «образцы» молчаливости, ведь они могут и подают особые сигналы себе подобным, преобразуя звуковые волны из колебаний воды, а делают они это с помощью плавательного пузыря.
У каких рыб нет пузыря?
Не все рыбы обзавелись этим полезным органом, у парусниковых, многих глубоководных и донных рыб пузыря нет, да и зачем он им нужен, если они никогда не пытаются всплыть на поверхность.
Плавательный пузырь — экономия энергии, барометр и орган чувств
Мы подготовили подробную информацию о том, у каких рыбок есть воздушный пузырь, какую функцию он выполняет, с фото и видео. Информация может быть полезна тем, кто имеет аквариумных рыбок.
Строение и развитие
У большинства рыбок между кишечником и почками имеется характерная мешковидная структура. Эта структура называется различными именами, а именно: плавательный пузырь (газовый или воздушный пузырь у рыб). Связь с пищеводом (вырост) может сохраняться на протяжении всей жизни, но может быть утрачена во взрослом возрасте.
Рыбий пузырь занимает то же положение, что легкие высших позвоночных, поэтому считается гомологичным легким. Отличается от легких высших форм главным образом происхождением, кровоснабжением. Возникает из дорсальной стенки кишки, получает кровоснабжение, как правило, из дорсальной аорты, позвоночное легкое – из вентральной стенки глотки, получает кровь из шестой дуги аорты.
Плавательным пузырем называют наполненный газом мешок, находящийся над кишками рыбы. Приобретение пузыря, с нейтральной плавучестью, которую он дает своим обладателям, был одним из решающих шагов эволюции современной рыбы. Без него рыба, несомненно, была бы гораздо менее разнообразной – с точки зрения количества видов, среды обитания, – чем сегодня. Современные акулы и скаты, живут без него, поэтому должны либо продолжать двигаться весь день либо жить на морском дне. Это потому, что рыба тяжелее, чем вода, следовательно, она утонет, если перестанет плавать.
Газовое наполнение пузыря
У физостомных рыб вытеснение газа из плавательного пузыря происходит через пневматический канал, но у физоклистных рыб, где пневматический канал отсутствует, избыточный газ удаляется диффузией.
Какую роль играет плавательный пузырь у рыб?
Он действует как регулируемый поплавок, чтобы рыбка могла плавать на любой глубине с наименьшими усилиями. Когда рыба опускается на дно, удельный вес тела увеличивается. Когда она поднимается, плавательный пузырь расширяется, удельный вес уменьшается. С помощью такой регулировки рыбка может поддерживать равновесие на любом уровне.
Гидростатическая функция
Это, прежде всего, гидростатический аппарат, который нужен и помогает удерживать вес тела равным объему вытесняемой рыбкой воды. Он также служит для уравновешивания тела по отношению к окружающей среде путем увеличения или уменьшения объема содержания газа.
Плавательные пузыри могут быть заполнены либо воздухом, либо кислородом, что играет ключевую роль в поддержании нейтральной плавучести и снижении энергетических затрат рыбы на пребывание на любой определенной глубине.
Защитная функция
Дыхательная функция плавательного пузыря весьма значительна. В воде, с низким содержанием кислорода, у многих рыб кислород, вырабатывается в мочевом пузыре, служит источником кислорода, а не поглощать воздух ртом из атмосферы. У некоторых рыб плавательный пузырь видоизменяется в «легкое», способное принимать атмосферный воздух. Например, многоперовые полиптерусы имеют систему двойного дыхания – жаберного и легочного.
Функции органов чувств
Считается, что плавательный пузырь призван выполнять функцию как резонатор (но не хрящевым рыбкам). Он усиливает вибрации звука, передает их в ухо. У многих рыб он тесно связан с внутренним ухом. Эта связь, возможно, позволяет передавать изменение давления в перилимфу.
Он помогает рыбкам в производстве звука. Вибрации вызываются движением содержащегося в рыбном пузыре воздуха. Звук может также быть произведен сжатием внешней и внутренней мускулатуры плавательного пузыря.
Другие функции
Пузырь рыбы помогает поддерживать надлежащий центр тяжести, перемещая газ из одной его части в другую, что облегчает проявление различных движений.
Плавательный пузырь и легкие у разных групп
Плавательный пузырь имеется почти у всех костных рыб, функционирует обычно как гидростатический орган. Начавшись как очень незначительное клеточное расширение из кишечника, пузырь у рыб ведет всю группу по эволюционному каналу.
У каких рыб нет пузыря
У взрослых акул он отсутствует, но намек на рудиментарный пузырь наблюдается во время эмбрионального развития. Но почти все телеосты им обладают. В результате приспособления к различным способам жизни встречаются его крайние модификации.
Причины заболевания
Это расстройство иногда вызвано сжатием из-за раздутого желудка от быстрого приема пищи, переедания, запора или глотания воздуха, что, как полагают, происходит с плавающей пищей.
Употребление в пищу сублимированной или сухой хлопьевидной пищи, расширяющейся при увлажнении, также может иметь последствия – увеличение желудка или кишечного тракта.
Плавательный пузырь – это орган, помогающий рыбке поддерживать равновесие, вертикальное плавательное положение. Когда мочевой пузырь становится слишком полным или блокируется, или рыба заражается, она плывет на боку. Но не нужно сразу терять надежду. Это может быть простой случай заболевания. Если вы заметите его достаточно рано, есть шанс, что ваша рыбка сможет восстановиться со временем и правильным лечением.
К сожалению, золотые рыбки обычно страдают расстройством плавательного пузыря.
Генетика, похоже, играет определенную роль, поскольку считается, что форма золотой рыбки делает ее главным кандидатом на это расстройство. Их короткие круглые тела иногда могут привести к сжатию органов (особенно при переедании или запоре), что может привести к сбою работы плавательного пузыря. Можно заметить, что более длинные породы золотых рыбок (с более крупными телами), как правило, менее подвержены этому расстройству.
Кои также склонны к расстройствам плавательного пузыря. Из-за их большего размера особые соображения должны быть приняты при попытке сделать рентгеновский снимок Кои. Размер и форма плавательного пузыря могут постепенно изменяться с течением времени, чтобы компенсировать снижение подвижности. Эти изменения, которые могут стать постоянными, позволят кои с меньшей подвижностью выживать в своей домашней среде.
Симптомы расстройства плавательного пузыря
Если вы хотите убедиться, что ваша рыбка плавает боком из-за расстройства плавательного пузыря, вы можете обратить внимание на наличие следующих симптомов:
– Рыбка постоянно плавает вверх ногами, поднимается на самый верх аквариума.
– Рыбка опускается на дно аквариума либо на бок, либо вниз головой.
– Желудок рыбки кажется раздутым, толстым.
Дорогой Читатель. Данная тема сложна, интересна с практической точки зрения. Пишите, как вы смогли вылечить своих рыбок от описанного в статье расстройства. Ваши положительные результаты вдохновят и помогут спасти еще не одну рыбку.