почему рыба подпрыгивает над водой
Прыжки рыб из воды
Представители некоторых видов рыб прыгают для того, чтобы поймать наземные пищевые частицы. Данная стратегия позволяет рыбам питаться древесными и наземными животными, такими как, насекомые, пауки и различные мелкие позвоночные. Одним из ярких примеров является рыба-стрелок. Она хорошо известна за свою способность выстреливать по жертве струей воды. Кроме того, рыбка-стрелок умеет выпрыгивать и ловить добычу в воздухе [Elshoud, Koomen, 1985; Rossel et al., 2002]. Кинематика прыжков изучена в отношении воздушного захвата добычи рыбами-стрелка’ми вида Toxotes microlepis [Shih, Techet, 2010]. Они выпрыгивают вертикально из воды в направлении добычи, производя короткие толчки хвостовым плавником, за которыми следует фаза неподвижного скольжения. Большая высота подъема над водой достигается множеством взмахов хвостом. Шин и Тичит в 2010 году [Shih, Techet, 2010] отметили, что Toxotes microlepis прыгают на 2,5 длины своего тела (особи имеют длину 6,8-11,1 см) со скоростью 1,4 м/с. Рыбка достигает максимальной скорости через 20 мс, и параболическая траектория прыжка перекрывает положение жертвы до того, как последняя упадет в воду.
Брызгун стреляет в жертву.
Представитель костноязыких рыб серебрянная арована (Osteoglossum bicirrhosum), подобно рыбке-стрелку, выпрыгивает из воды для ловли скрывающейся на ветвях добычи. Лоури с коллегами [Lowry et al., 2005] сравнил кинематику кормления O. bicirrhosum в воде и в воздухе и отметил, что в воздухе движения рыбы более быстрые (9,2 против 3,0 длин тела/с), чем в воде. Для ловли добычи в воздушной среде арована повышает скорость плавания при приближении к жертве. Как только она подходит на расстояние одной длины тела, то изгибается S-образно и выпрыгивает. Высота подъема над водой составляет примерно одну длину тела.
Имеются данные о ловли добычи в воздухе и другими видами, например, четырехглазой рыбой Anableps anableps [Zahl et al., 1977], ривулусом, Rivulus hartii [Hyatt, 1971], атлантическим лососем, Salmo salar, и морской форелью, Salmo trutta [Shih, Techet, 2010], [Kalleberg, 1958], однако информация о кинематике движений отсутствует.
Рыбы также выпрыгивают из воды при бегстве от хищника. Способность избегать хищников имеет важное значение в индивидуальном развитии и находится под давлением естественного отбора [Domenici, Blake, 1997; Frith, Blake, 1995; Johnson, Bennett, 1995; O’Steen et al., 2002]. По крайней мере, три неродственных семейства рыб совершают воздушные экскурсии для избегания хищников. Тем не менее, вовлечение маутнеровских клеток продолговатого мозга, участвующих в возникновении страха, до сих пор исследуются. Маутнеровские клетки являются парой больших нейронов, иннервирующих осевую мускулатуру для совершения унилатеральных взмахов хвостом или C-стартовых рефлексов у костных рыб.
Морские летающие рыбы совершают длинные перелеты над водой [Hubbs, 1933; Breder, 1937; Kawachi et al., 1993; Davenport, 1994]. Вероятно, они делают это для бегства от хищников, в частности, дельфинов и кальмаров. С другой стороны, полеты могут выполнять энергосберегающую функцию во время длительных путешествий [Rayner, 1986]. Взрослые особи варьируют в размере (15-50 см) и подразделяются на две категории: «двукрылые», у которых удлиненные грудные плавники обеспечивают подъемную силу (например, Fodiator, Exocoetus, Parexocoetus) и «четырехкрылые», у которых гипертрофированы грудные и брюшные плавники (Cypsilurus и Hirundichthys). «Четырехкрылые» рыбы более детально изучены, они перелетают над водой с высокой скоростью ( Cypselurus callopterus (слева) и Fodiator rostratus (справа) (илл. © Copyright Ross Robertson, 2006)
Пресноводная африканская рыба-бабочка, Pantodon buchholzi (семейство Pantodontidae), и рыба-топорик, Carnegiella strigata (семейство Gasteropelecidae), в ответ на стартовый стимул могут выпрыгивать из воды и двигаться по баллистической траектории [Eaton et al., 1977; Saidel et al., 2004]. Африканская рыба-бабочка (4-6 см в длину) предпочитает жить в нескольких сантиметрах от поверхности воды и в случае необходимости выпрыгивает в воздух. До сих пор неясно, совершает ли рыба какие-либо движения во время пребывания в атмосфере, но сам прыжок выполняется путем отведения грудных, а не хвостового, плавников. Иногда рыбка переворачивается в полете [Saidel et al., 2004]. У Pantodon buchholzi в продолговатом мозге имеется предстартовая система, включающая маутнеровские клетки, однако отсутствуют стереотипные латеральные реакции на испуг.
Латеральные реакции на испуг – рефлекторный уход рыб в сторону при действии раздражителя достаточной силы.
В действительности, будучи испуганными и находясь на глубине 2,5-8,4 см под водой, они совершают вертикальные прыжки, достигая 2,25-6,6 см высоты [Saidel et al., 2004]. Филогенетически неродственные рыбы вида Carnegiella strigata также демонстрируют расширенные грудные плавники, гипертрофированные приводящие грудные мышцы. Благодаря системе с участием маутнеровских клеток, они реагируют на испуг, выпрыгивая из воды [Wiest, 1995]. Рыба-топорик может прыгать от или навстречу раздражителю. При этом траектория вертикальная (более 1,5 тела в высоту и 1 в длину), либо горизонтальной (более 1 длины тела в высоту и 4 в длину) [Wiest, 1995].
Одной из причин, заставляющих рыб совершать прыжки из воды, является преодоление препятствий на пути их миграции. Тихоокеанский лосось, Oncorhynchus nerka, и речная форель, Salvelinus fontinalis, прыжками преодолевают объекты, которые преграждают им путь в реке [Lauritzen, 2010; Kondratieff, 2006]. Лосось на Аляске поднимается над поверхностью воды на 2,7 длины тела (170 см) и достигает скорости 0,5 м/с [Lauritzen, 2010; Kondratieff, 2006]. Во время миграции в Колорадо речная форель длиной 15 см прыгает на высоту 4,7 длины тела (60 см), а более крупные особи (20 см и более) лишь на 3,0 длины тела [Kondratieff, 2006]. Высота прыжка зависит от глубины водоема перед преградой; мелководье ограничивает высоту прыжка крупной рыбы. Форель и лосось передвигают против течения, поэтому отличаются очень специфичной кинематикой прыжка.
Наконец, некоторые рыбы получают преимущество, осваивая наземную среду обитания [Gibb, 2011]. Ряд костных рыб инстинктивно переходят на землю для избегания хищников и плохих условий среды. Это поведение, характерное для рыбок килли (Cyprinodontiformes) и некоторых других видов, включает взмахи хвостом для передвижения по суше. Gambusia affinis (килли, Cyprinodontiformes) и Danio rerio (мелкая карповая рыбка, Cypriniformes), имеющие длину 4 см в длину, используют взмахи хвостом для совершения прыжков для бегства. Кинематика этих движений разительно отличается от бегства в вводной среде [Gibb, 2011].
——
www.plosone.org/article/info%3Adoi%2F10.1371%2Fjournal.pone.0061617