Дыхание рыб. Как дышат рыбы Рыбы которые усваивают кислород из воздуха

В воде? Очень интересный вопрос, ответить на него совсем не сложно. Она дышит жабрами, но как именно это происходит, ведь вода - это не воздух? И все ли рыбы имеют жабры? А могут ли они дышать атмосферным воздухом? А как они из воды? Так много вопросов возникает сразу, если только задуматься, как можно дышать в воде. Попытаемся найти на них ответы.

Органы дыхания рыб

Основным рыб являются жабры. Они располагаются возле головы в жаберной полости. Это парный орган. К тому же они очень нежны, поэтому для защиты их прикрывает сверху жаберная крышка. Но все ли жабры имеют одинаковое строение? Конечно же, нет. У разных групп рыб оно разное. Например, у круглоротых жабры мешковидные, а у хрящевых, например акул, они пластинчатые. А вот у самой большой группы - костистых рыб - жабры гребенчатые. Они имеют самое сложное строение. Также очень интересный факт: в отличие от всех других костистые рыбы «дышат» через рот. А вот у круглоротых миксин и хрящевых скатов вода с кислородом поступает снаружи. В процессе эволюции органы дыхания рыб постоянно усложнялись и усовершенствовались. Большинство рыб дышит кислородом, растворенным в воде, но есть и исключения, те, что могут использовать и воздух.

Двоякодышащие рыбы

Двоякодышащие рыбы дышат так же, как и все остальные виды. Но есть у них одна интересная особенность. Эта весьма древняя группа рыб имеет не только жаберное, но еще и легочное дыхание. Когда-то эти виды были широко распространены на Земле. Сейчас существует только один отряд - рогозубообразные. Они встречаются в Австралии, Африке и Южной Америке. В качестве органов для осуществления легочного дыхания у этих рыб есть один или два (в зависимости от вида) пузыря. Они расположены на пищеводе с брюшной стороны. Это и позволяет двоякодышащим долгое время находиться в обедненных кислородом водоемах, там, где другие рыбы выжить просто не могут.

Органы дыхания круглоротых

На заре появления рыб, пожалуй, первыми, у кого развились, пусть и не самые сложные, но все же жабры, являются круглоротые. Это даже не совсем рыбы. Миноговые (круглоротые) появились значительно раньше и являются отдельным отрядом бесчелюстные. Их представлены жаберными мешками. Они имеют энтодермальное происхождение и возникли в результате отделения от глотки. Как дышит рыба минога с их помощью? У нее есть семь парных жаберных мешков, в каждом из них по два отверстия. Первое называется наружным, а второе - внутренним, оно ведет в дыхательную трубку. К тому же это отверстие может постоянно открываться и закрываться. Сама дыхательная трубка сформировалась в результате деления глотки. Верхняя ее часть стала пищеварительной, а нижняя - дыхательной. У большинства миноговых наружные жаберные отверстия объединены в один канал. Он открывается чуть дальше последнего жаберного мешка. У миног и миксин носовое отверстие соединено с глоткой. Поэтому, даже когда рыба зарывается в песок, она может дышать. Когда круглоротые питаются, то вода проникает в жаберные мешки не через ротовую или носовую полость, а через наружные жаберные отверстия.

Строение жаберного аппарата костистых рыб

Костистые рыбы дышат жабрами. Они имеют сложное строение. Итак, жаберный аппарат состоит из пяти жаберных дуг. Они находятся в специальной полости за головой. Для того чтобы защитить дуги от механических повреждений, их сверху покрывает твердая и прочная жаберная крышка. Она растет по мере увеличения рыбы в размерах. на внешней стороне имеют два ряда лепестков, которые поддерживаются опорными хрящами. В них происходит процесс газообмена. К жаберным лепесткам подходит артерия и приносит артериальную кровь. Здесь она обогащается кислородом и разносит его ко всем органам и тканям. С внутренней стороны находятся жаберные тычинки. Они выполняют роль фильтра и защищают от попадания пищевых частичек.

Как дышит рыба в воде?

Дыхание рыб происходит следующим образом. При вдохе она открывает широко ротовое отверстие. При этом жаберные дуги максимально раздвигаются, а жаберная крышка, напротив, плотно прижимается к голове. Таким образом, вода попадает в ротовое отверстие и проходит дальше, но не выходит наружу. Далее, в жаберной полости происходит поглощение кислорода через лепестки. Окисленная кровь, подходя к ним, насыщается. Обогатившись кислородом, она несет его ко всем тканям рыбы. При выдохе ротовое отверстие рыбы закрывается, а жаберные крышки приподнимаются. Таким образом, вода выдавливается наружу. В капиллярах лепесточков на жаберных дугах происходит не только газовый, но и водно-солевой обмен. В воду из кровеносных сосудов выделяется не только углекислый газ, но и аммиак и прочие вещества, которые вырабатываются в ходе метаболизма. Это подробное описание того, как дышат рыбы под водой.

Дополнительные органы дыхания

Но как и у большинства видов, обитающих на Земле, у рыб есть дополнительные органы дыхания. Конечно, главными остаются жабры. Но помимо них, в процессе газообмена участвуют кожа, кишечник и даже специальные органы, такие как легочные мешочки или «лабиринт». Но обо всем этом стоит рассказать по порядку. У многих видов рыб, в особенности у тех, что в качестве места обитания выбирают мутные, обедненные кислородом воды, очень интенсивно осуществляется кожное дыхание. Как дышит рыба кожей? Она просто поглощает кислород через ее поверхность. Иногда такое дыхание даже выходит на первое место. Еще одно приспособление - В нем скапливается воздух, и рыба поглощает кислород из него. Так она может даже некоторое время прожить вне воды. Такую же роль, как и плавательный пузырь, может выполнять и кишечник. У лабиринтовых рыб в жаберной полости есть специальный карманообразный отдел. Его стенки густо пронизаны капиллярами. В них происходят процессы газообмена. Примечательно, что лабиринтовые рыбы дышат атмосферным кислородом. Они могут обойтись без воды в течение нескольких дней. Конечно, это далеко не все примеры того, как удивительно приспосабливаются к окружающей среде разные виды рыб. У них есть еще много секретов, как выжить даже в очень тяжелых условиях.

Примитивные жабры есть у . У большинства высших эти расположены на боковых стенках тела и верхних отделах грудных ног. Водные личинки насекомых имеют трахейные жабры, представляющие собой тонкостенные выросты на разных частях тела, в которых имеется сеть трахей.

Из иглокожих жабры имеют морские звезды и морские ежи. Все первичноводные хордовые животные (рыбы) имеют ряды парных отверстий (жаберные щели), расположенные в глотке. У кишечнодышащих (подвижных донных животных), оболочников (мелких морских животных с мешковидным телом, покрытым оболочкой) и бесчерепных (особая группа беспозвоночных животных) газообмен производится во время прохождения воды сквозь жаберные щели.

Как животные дышат жабрами

Жабры состоят из листочков (нитей), внутри них находится сеть кровеносных сосудов. Кровь в них отделена от внешней среды очень тонкой кожей, при этом создаются нужные условия для обмена между газами, растворенными в воде, и кровью. Жаберные щели у рыб разделены дугами, от которых отходят жаберные перегородки. У некоторых костных и хрящевых видов лепестки жабр расположены на наружной стороне дуг в два ряда. Активно плавающие рыбы имеют жабры с гораздо большей поверхностью, чем малоподвижные водные животные.

У многих беспозвоночных, молодых головастиков эти органы дыхания находятся на внешней стороне тела. У рыб и высших ракообразных они спрятаны под защитные приспособления. Часто жабры расположены в особых полостях тела, они могут быть прикрыты специальными складками кожи или кожистыми крышками (жаберными крышечками) для защиты от повреждений.

Жабры также выполняют функцию кровеносной системы.

Движение жаберной крышки при дыхании производится одновременно с движением (открыванием и закрыванием) рта. При дыхании рыба открывает рот, втягивает внутрь воду и закрывает рот. Вода воздействует на органы дыхания, проходит через них и выходит наружу. Кислород поглощается капиллярами кровеносных сосудов, расположенными в жабрах, а использованный углекислый газ выходит через них в воду.

Дыхание рыб. Рыбы дышат кислородом, растворенным в воде. Органы дыхания у рыб — жабры, состоящие из множества лепестков, с кровеносными сосудами. Количество жаберных лепестков у каждого вида рыб разное. Так, например, у окуня она в 30 раз больше чем у других. Наблюдая за поведением рыбы в воде, можно заметить, что рыба то открывает, то закрывает рот, тоже самое происходит и с жабрами, если жабры открываются – рот у рыбы закрывается, и наоборот. Таким образом, рыба, заглатывая воду, закрывает рот, вода проходит в жаберную полость и через жаберную щель вытекает наружу. Именно кровеносные сосуды жаберных лепестков и служат рыбе для обогащения крови кислородом.

У каждого вида рыб существует свой «минимум» содержания кислорода в воде. Если этот порог ниже, чем должен быть, рыбы становятся вялыми, неактивными и вовсе погибают (это так называемые заморы). Некоторые рыбы ( и др.) при отсутствии кислорода в воде заглатывают и атмосферный воздух. В дыхательной функции, например, может участвовать и плавательный пузырь, пронизанный сетью капиллярных сосудов. А вот у и линя есть дополнительное кожное дыхание. Обогащение воды кислородом происходит в основном из атмосферного воздуха и зависит от многих факторов: температуры воды, величины водоема, наличие ключей и родников, подземных вод, а также перемешивания различных слоев воды.

Когда усиливается клёв рыбы?

Понижение температуры воды летом и ветра, способствует лучшему растворению кислорода. В такое время рыбы чувствуют себя лучше и в тех водоемах, в которых до этого была нехватка кислорода. Улучшение самочувствия рыб, их оживление предполагает и активизацию клева. Это лишний раз доказывает, что рыболову следует интересоваться состоянием и прогнозом погоды на период предстоящей рыбалки.

Повышается активность и усиливается клев рыбы после дождя – это замечали многие рыболовы, это все потому, что дождевые капли насыщены кислородом, и повышают общее содержание кислорода в воде, перемешивая воду с воздухом. В зимний период рыбы выбирают более глубокие участки водоема с каменистым или песчаным дном, места у выхода ключевых вод, при впадении ручьев и речек. Итак, нашей главной задачей было ответить на вопрос: Дышат ли рыбы? Да, рыбы дышат! И от того, достаточно ли рыбе кислорода, можно судить по активности рыбы.

Рыбам, как и всем животным и растениям, для дыхания необходим кислород. Но в отличие от наземных животных рыба получает его не из воздушной, а из водной среды.

Разлагать воду на кислород и водород, рыба, конечно, не может. Она и не использует тот кислород, который входит в состав воды как химического соединения. Количество воды в аквариуме, сколько бы времени рыба там ни провела, останется неизменным (если исключить испарение).

Для дыхания рыба захватывает воздух, а точнее газ-кислород, который растворен в воде как необязательная и непостоянная примесь (подобно, например, солям).

То, что в воде содержатся растворенные газы, легко доказать простыми наблюдениями. Например, на внутренних стенках ведра с холодной водой, принесенного в теплую комнату, вскоре появляются воздушные пузырьки. Выделение газов, растворенных в воде, еще заметнее при нагревании, кипячении. В хорошо прокипяченной воде практически нет растворенных газов, поэтому дыхание рыб в ней невозможно, хотя она, как и вся вода в мире, состоит из кислорода и водорода в неизменном весовом соотношении 8:1.

Жабры рыбы представляют собою бахрому из тонкостенных, сложно разветвленных лепестков, сидящих на жаберных дугах и оплетенных густой сетью мельчайших кровеносных сосудов. Общая поверхность жабр очень велика: достигает 17 см 2 - что примерно равно площади спичечной коробки - у карасика весом 10 г, который в этой коробке сам свободно поместится.

Сквозь тончайшую кожицу жаберных лепестков кислород проникает из воды в кровь рыбы, а углекислый газ - из крови в воду. Чтобы дыхание рыб было нормальным, необходимо непрерывное омывание жабер свежей водой. Приток свежей воды к органам рыб осуществляется при помощи крышечек, прикрывающих жабры, их достаточно быстрого движения.

Таким образом, оттопыренная жаберная крышка действует, как насос, втягивающий воду из глотки. А когда жаберная крышка снова прижимается к телу, ее задний край вместе с кожистой оторочкой несколько отходит, приоткрывая жаберную щель, через которую и устремляется наружу вытесненная вода.

Жабры заготовленной рыбы легко подвержены порче, загниванию. Поэтому на промысловых судах рыбу нередко обезжабривают (например, морского окуня) или обезглавливают (треску, пикшу).

В зависимости от вида, размеров и накормленности рыбы ей необходима различная концентрация кислорода в окружающей воде. При нормальном давлении и температуре +4° в литре пресной воды может раствориться не более 9 см 3 кислорода, при температуре +15° - не более 7 см 3 .

Дыхание рыб лососевых пород нормально протекает при содержании кислорода не менее 6-7 см 3 на литр воды. Большинство лососевых рыб - семга, хариус, сиги, палия, корюшка и др. - не случайно живут в холодных водах, обычно богатых кислородом. А многие карповые - караси, карпы, лини - сохраняют жизнеспособность даже при 0,5-1 см 3 кислорода на литр.

Концентрацию растворенного кислорода определяют несложными химическими методами. Следить за кислородным режимом необходимо при перевозке живой рыбы, при ее содержании (особенно зимовке) в искусственных водоемах, например копаных прудах. Массовые заморы рыб иногда происходят и в больших реках, например в Оби, вследствие усиления стока «кислых» болотных вод.

В морях, как правило, кислорода всегда достаточно. Однако в глубинах Черного моря из-за отсутствия водообмена с поверхностными слоями застаивается вода, практически лишенная кислорода, а потому и живых организмов; там распространены только бактерии, выделяющие сероводород.

В Азовском море временное прекращение вертикальной циркуляции вследствие длительного штиля может вызвать дефицит кислорода и гибель малоподвижных животных в придонных слоях. Массовые заморы, связанны с тем, что дыхание рыб в отдельных районах океана нарушается, в связи с недостатком кислорода.

Наблюдения за содержанием кислорода подчас помогают предвидеть распространение промысловых рыб. Например, в Борнхольмской впадине Балтийского моря треска нерестится на разных горизонтах, в зависимости от притока вод из Северного моря. Североморская вода отличается от глубинной балтийской содержанием кислорода и соленостью.

Следовательно, следя за кислородным балансом Борнхольмской впадины, можно предсказать вертикальное распределение трески. А оно влияет на успех промысла донным тралом, который берет только рыбу, находящуюся не выше нескольких метров над грунтом.

Очень плотные рыбные скопления (например, нерестующая треска у Лофотенских островов, зимующая сельдь в Норвежском море) снижают концентрацию кислорода в окружающей воде.

Таким образом, поиск рыбы иногда можно вести, используя данные о содержании кислорода.

Дыхание рыб осуществляется не только при помощи жабр. Щуку или сазана удается несколько часов сохранять живыми во влажном мху или траве; однако как только кожа этих рыб подсохнет, они погибают. Значит, газообмен идет через влажную кожу. Действительно, у некоторых рыб через кожу поступает около половины всего потребляемого кислорода. Илистый прыгун способен надолго покидать воду благодаря кожному дыханию. Угорь иногда переползает ночью на большие расстояния по земле, но только по сырой, смоченной дождем или росою, когда кожа не теряет влажности.

У вьюна задний отдел кишечника имеет тонкие стенки, густо оплетенные кровеносными сосудами; там никогда не накапливается переваренная пища. Вьюн заглатывает воздух, пропускает его через кишечник, и при этом кровь обогащается кислородом. Во время летнего пересыхания ручьев, прудиков или болот вьюны зарываются в ил и могут целыми неделями существовать без воды.

Над жабрами некоторых тропических рыб расположена полость с множеством складок, напоминающая лабиринт. Этих рыб так и называют «лабиринтовые». Воздух, который они регулярно захватывают с поверхности, поступает в наджаберный орган. Лабиринтовые рыбы - например, макропод, гурами - легко переносят обеднение воды кислородом. А если преградить гурами путь к поверхности, рыба погибнет.

Другая лабиринтовая рыба ползун, как уже говорилось, нередко выбирается по ночам на сушу в поисках пищи. Наджаберный орган несколько иного строения есть и у змееголова - амурской рыбы, для которой воздушное дыхание даже важней, чем водное.

У некоторых рыб, например у южно-американской арапаймы, плавательный пузырь имеет ячеистые стенки. Периодически эта рыба захватывает воздух, который через пищевод и особый проток поступает в плавательный пузырь, а сквозь его стенки - в кровеносные сосуды.

Африканские двоякодышащие рыбы - протоптерусы - при пересыхании водоема зарываются в ил и впадают в длительную спячку. Дыхание рыб этих рыб происходит через узенький ход в засохшем грунте. Дополнительные органы дыхания чаще всего встречаются у пресноводных рыб, так как именно в пресных, особенно тропических водах часто создается острый дефицит кислорода.

Почему рыбы, вынутые на воздух, погибают? - Дети обычно отвечают, что у них высыхают жабры. Но ведь поверхность наших легких тоже соприкасается с сухим воздухом - почему же она не высыхает?

Дети говорят "мы дышим носом, и воздух там увлажняется". Молодцы. А когда зловещие физруки заставляют вас бежать 10 кругов - вы тоже дышите носом? Нет, вы дышите ртом, он широко открыт, и язык ваш лежит на плече.

Причина гибели рыб на воздухе - слипание (смыкание) жаберных лепестков: они рассчитаны на поддержку воды и на воздухе «опадают». Вы могли видеть такое, если вынимали «пушистые» водоросли из аквариума - на воздухе они сразу теряют свою пушистость и превращаются в склизкие комочки.

Решение проблемы - армировать жабры, то есть вставлять в жаберные лепестки скелетные элементы, чтобы лепестки не опадали. Почему рыбы этого не делают - понятно: они водные жители и, вообще-то говоря, на сушу не собираются.

Точно не собираются?

Беситься с жиру - человеческое занятие, а от рыб как-то ожидаешь более разумного поведения. И тут - нá тебе! Лезут! На сушу! ...Точно так же любой старый старикашка говорит про молодых выскочек: «Ишь, умный какой выискался!» - забывая, что 500 миллионов лет назад он сам был абсолютно таким же.

Палеонтологи говорят, что все наземные позвоночные являются дальними потомками рыб, когда-то выползших на сушу. - Поэтому мы и волнуемся так, и кричим рыбам: «Здесь уже занято, ползите назад!» Рыбы отвечают: «Да ладно вам, мы же не собираемся на вашей суше жить, нам бы только засуху/жару/отлив/загрязнение переждать!»

Засуха. Больше всего не повезло рыбам, живущим в пресных водоемах. В особо жарких местах такие водоемы могут пересохнуть, и что тогда делать? Либо помирать, либо отправляться искать другой водоем. Понятно, что рыбы стараются делать это влажной и росистой ночью, но все равно - они ползут по суше!

Жара. Впрочем, и без пересыхания в пресном водоеме летом не соскучишься: в теплой воде очень мало кислорода, а в горячей почти совсем нет, так что пользы от такой воды (в смысле дыхания) немного. А кислорода как назло требуется больше, чем обычно - ведь рыбы - холоднокровные животные, и при нагревании воды скорость их обмена веществ увеличивается автоматически.

Отлив. Луна, летая вокруг Земли, формирует небольшой . Когда этот бугорок у нас - наступает прилив, когда не у нас - отлив. Рыбы, не желающие покидать родную (богатую пищей) приливно-отливную зону, во время отлива остаются на освободившейся суше (скорее, жиже).

Загрязнение. Кстати, о жиже. Жабры, по своему первоначальному предназначению (вспомним ланцетника) являются фильтрами, задерживающими разную водную мелочь. Если в воде по какой-то причине становится слишком много микроскопических частиц, то рыбные жабры могут просто засориться, как унитазы.

Армируем жабры

1 - жабры обычных рыб в воде.
2 - жабры обычных рыб на воздухе слипаются. Из-за этого поверхность, через которую идет газообмен (обведенная черненьким) резко уменьшается.
3 - армированные жабры: грубовато, зато надежно.

Пример армированных рыб - илистые прыгуны, живущие в приливно-отливной зоне тропической части Тихого и Индийского океанов. В момент отлива они остаются на суше, но не лежат тупо среди ила и не ждут, пока их съест какая-нибудь крыса, а с помощью своих мощных плавников «с поразительной ловкостью лазают по воздушным корням прибрежных мангровых зарослей» (БСЭ), забираясь на высоту до 2 м.

Дышим поверхностью ротовой и жаберной полостей

Лабиринтовые рыбы дышат в основном с помощью лабиринта - органа, находящегося над жабрами и по строению напоминающего нашу с вами носовую полость (множество тонких костных пластинок, покрытых слизистой оболочкой с большим количеством кровеносных сосудов). На картинке разрезан анабас (ползун, его лабиринтовый орган похож на комок смятой бумаги). Второе название анабаса говорит само за себя - он ползает .

Предводителем (под)отряда лабиринтовых является известная по аквариумам рыбка гурами, которая в природе вырастает до 60 см. Латинское название гурами (оsphronemus) означает «обоняющий» - описавший ее зоолог увидел, как часто она всплывает и втягивает воздух, и посчитал, что она что-то вынюхивает. На самом деле - она так дышит, и если лишить ее возможности всплывать, то гурами задохнется (ее жабры недоразвиты - следовательно, эти рыбы могут утонуть ). Если же, с другой стороны, оставить аквариум с гурами открытым, то рыбки, подышав слишком свежим воздухом, могут легко простудиться.

Тропические сомы увеличивают поверхность своего наджаберного органа проще - без всяких хитрых складок-лабиринтов просто удлиняют его вдоль тела, получается мешок, похожий на примитивное легкое.

Дышим легкими

Костные рыбы первоначально возникли на суше, а значит, они сразу же столкнулись с засухой, жарой и загрязнением. Скорее всего, древнейшие костные рыбы изначально имели легкие и использовали его для дыхания. Затем с ходом эволюции

• часть костных рыб вылезла на сушу и осталась там насовсем, превратившись в древних земноводных (их в этой статье нет, потому что она про рыб);
• часть костных рыб вернулась в океан, где больших проблем с кислородом нет, поэтому их легкие превратились в плавательный пузырь (см. ниже);
• часть костных рыб осталась зимовать на суше, поэтому они совершенно спокойно дышат легкими (прямо сейчас).

Легкими дышат современные двоякодышащие рыбы - метровый амазонский лепидосирен, двухметровый австралийский рогозуб, и три вида африканских протоптеров. Последние среди рыб являются чемпионами по безводной жизни: при полном высыхании водоема они могут зарываться в грунт и сидеть там 5-9 месяцев , дыша атмосферным воздухом.

Дышим плавательным пузырем и/или кишечником

Открытопузырные рыбы (у которых плавательный пузырь соединен с пищеводом) помещают воздух в плавательный пузырь путем простого заглатывания. Следовательно, пока пузырек воздуха движется по пищеводу, и после, когда он уже попадет в пузырь, из него при желании можно поглощать кислород. Пример - североамериканская ильная рыба (на фото), имеет ячеистый пузырь, длину до 75 см, остается живой на воздухе в течение суток.

Вьюны (см. первое фото статьи) питаются воздухом, как мы с вами - манной кашей. Непосредственно функцию газообмена выполняет задний отдел кишечника. Вьюны заглатывают воздух, пузырьки воздуха проходят через всю кишку, в задней кишке происходит газообмен, пузырьки выбрасываются через анальное отверстие. По-моему, довольно хлопотно.

Дышим поверхностью тела

Поверхность тела у нас (у животных, в отличие от растений и грибов) относительно небольшая, поэтому использовать ее как основной источник кислорода могут только неспешные ледяные рыбы (ещё раз: рыбы - холоднокровные животные; при температуре 1-2°С обмен веществ у них идет очень медленно, кислорода хватает - ледяные рыбы даже отказались от гемоглобина и эритроцитов).