22. Особенности морфологии, физиологии, экологии двоякодышащих рыб.

Ответ. Двоякодышащие рыбы - очень древняя группа. По-видимому, это боковая, сильно специализированная ветвь, обособившаяся от каких-то примитивных кистеперых еще в нижнем девоне. Скелет двоякодышащих в основном хрящевой. Хорда сохраняется в течение всей жизни. Чешуя космоидная или костная. Передний мозг образует полушария. Зубы обычно сливаются в две-три пары мощных зубных пластинок. Имеются сквозные ноздри. У современных видов есть одно или два легких, соединяющихся с брюшной стороной начального отдела пищевода, есть клоака. В связи с наличием легких у них имеется два круга кровообращения. В предсердии присутствует неполная перегородка, продолжающаяся и в желудочке. Таким образом, у двоякодышащих появляются изменения, которые напоминают особенности кровеносной системы земноводных. Мочеполовая система близка к таковой хрящевых рыб и амфибий. Двоякодышащие рыбы, впадающие в оцепенение при высыхании водоемов (протоптер), в активном состоянии выделяют аммиак, а в оцепенении — мочевину, накапливающуюся в организме. В течение долгого времени двоякодышащие были известны только по окаменелым остаткам, и только в 1835 г было установлено, что обитающий в Африке протоптер — двоякодышащая рыба. Всего же, как оказалось, до наших дней дожили представители шести видов этой группы: австралийский рогозуб (Neoceratodus forsteri) из отряда однолеючных, американский чешуйчатник (Lepidosiren paradoxa) — предстамитель отряда двулегочных и четыре вида африканского рода Protopterus, также из отряда двулегочных. Все они, видимо, как и их предки, пресноводные рыбы. Обитают в пересыхающих водоемах. Когда водоемы пересыхают полностью, протоптеры и лепидосирены зарываются в ил и впадают в состояние оцепенения, дыша воздухом с помощью легких. В природе такая спячка обычно длится около 6 мес. Неоцератоды при полном пересыхании водоема погибают.

23. Экология рыб. Разнообразие условий существования рыб в водной среде.

Ответ. Рыбы обитают в самых разнообразных водоемах. Большое влияние на условия жизни в воде оказывают географическое положение водоема, его площадь и водосборный бассейн, различные природные и хозяйственные факторы. Исключительное значение для жизни водных животных имеют такие характеристики их среды обитания, как течения и перемешивание, вызываемые различными причинами. Водная среда отличается значительной плотностью, с чем связаны особенности морфологии, физиологии и поведения рыб. Для большинства рыб характерна обтекаемая форма тела; это уменьшает сопротивление воды и облегчает их перемещение. У хороших пловцов, обитателей толщи воды, тело торпедообразное (скумбрия, лосось, тунец). Рыбы, не совершающие больших перемещений (лещ, сазан, карась) часто имеют высокое, сжатое с боков тело. У донных рыб (морской черт, скат) тело сжато в дорсовентральном направлении, что обеспечивает больший контакт с дном, где находится пища. Плоская форма тела характерна для камбалы, но у камбалы тело сильно сжато с боков, так что функциональной брюшной стороной является боковая. Можно еще отметить змеевидную, лентовидную, шаровидную и другие формы тела у рыб. Движение рыб вперед обычно осуществляется за счет изгибания тела, в этом принимает участие и хвостовой плавник. Некоторые рыбы плавают с неподвижным телом за счет колебательных движений грудных плавников (скат), спинного (амия) или анального (электрический угорь) или одновременно и спинного, и анального (палтус). Основную функцию рулей выполняют грудные и брюшные плавники. Кожа рыб покрыта слизью, что уменьшает трение тела о воду и турбулентные завихрения. Скорость движения рыбы зависит от ее размеров, состояния, температуры среды и других факторов. Наибольшие скорости способны развивать тунцы, парусники, меч-рыбы; лосось плавает со скоростью около 5 м/с, голубая акула — 10 м/с, тунец — 20 м/с. Некоторые рыбы приспособились к своеобразному полету над водой (летучие рыбы). Вода имеет особые свойства, обусловливающие неоднородность среды обитания рыб в различных водоемах. Вода относительно мало прозрачна, поэтому днем свет проникает только в верхние слои; чем глубже, тем становится темнее, а в океанских и морских глубинах царит полный мрак. Вода обладает большой теплоемкостью, но малой теплопроводностью. Верхние слои в водоеме могут хорошо прогреваться, в умеренных широтах это происходит летом. С увеличением глубины температура воды понижается, а на больших глубинах колебания температуры минимальны. Зимой в малых водоемах создается обратная слоистость — от 0 "С у ледового покрова до 4 °С в глубине. Рыбы являются пойкилотермными животными, т. е. животными с непостоянной температурой тела, зависящей от температуры окружающей среды. Их активность напрямую зависит от температуры воды. В воде содержится меньше кислорода (примерно в 30 раз), чем содержится его в том же объеме воздуха. Диффузия кислорода, поступающего главным образом из атмосферы, происходит в воде крайне медленно, что определяет понижение его концентрации от поверхности в глубину (как летом, так и зимой). Рыбы могут обитать в водоемах с различным содержанием кислорода. У рыб (карп, карась, линь и др.), живущих в водоемах, бедных кислородом или с резкими колебаниями его концентрации, гемоглобин крови способен поглощать кислород даже при малом его количестве, тогда как у рыб (форель, сиг и др.), обитающих в воде, постоянно насыщенной кислородом, гемоглобин может связывать кислород только при значительном его количестве. По потребности в кислороде рыб можно разделить на четыре группы: требующие кислорода до 11 см3/л — форель, гольян; до 7 см3/л — голавль, пескарь; до 4 см3/л — плотва, окунь; менее 3 см /л и живущие даже при 1 см\л — линь, карась. Как в морских, так и в пресных водах рыбы образуют более или менее обособленные группы, связанные с определенным местом обитания. При всем разнообразии условий в водной среде рыб можно разделить на несколько экологических групп: морские — рыбы, постоянно живущие в морских водоемах (макрель, луна-рыба); пресноводные — рыбы, всю жизнь проводящие в пресных водоемах, таких как озера, пруды, реки (жерех, щука); проходные — рыбы, совершающие протяженные нерестовые миграции из морских водоемов в пресные, или наоборот. Рыб, обитающих в море, но для размножения поднимающихся в реки, называют анадромными (лососевые, осетровые); рыб, живущих в пресных водоемах, но для нереста уходящих в море, — катадромными (угорь); существуют также полупроходные рыбы; это рыбы, обитающие в пресных или морских водоемах, но способные жить в эстуариях рек (плотва, речная камбала). Различаются рыбы и по характеру распределения в водоеме: обитающие в толще воды, — пелагические, или нектонные. Это достаточно многочисленная группа рыб, которые прекрасно плавают и зачастую совершают продолжительные миграции. Одни из них питаются планктоном; это толстолобик, китовая акула, являющиеся мирными кочевниками-пастбищниками; другие поедают рыб — акула, судак; это активные охотники; третьи ловят насекомых, упавших в воду и обитают в поверхностных водах. У большинства пелагических рыб окраска сверху, как правило, темная, а снизу светлая, серебристая; обитающие на дне водоемов — донные, или бентосные, (в морях — скаты, камбалы, бычки, в пресных водах — карп, карась, сом, линь, стерлядь и др.). Они характеризуются меньшей подвижностью; это и мирные бентосоеды, и хищники. Одни из них плавают у дна, питаясь преимущественно донными животными, другие лежат на дне — тело у них зачастую сильно уплощено, и верхняя сторона имеет покровительственную окраску — под цвет грунта; обитающие в прибрежной зоне — литоральные. Эта группа рыб характерна для морей и океанов. Многие их них являются донными и придонными рыбами. Это обычно плохие пловцы, не совершающие дальних перемещений, бентософаги, или хищники. Из морских рыб к ним относятся различные бычки, морские собачки и многие другие рыбы. Некоторые из них имеют особые приспособления, чтобы удерживаться на грунте во время прибоя, прилива или отлива. Рыб, обитающих в реках, особенно в крупных, можно разделить на пять четко различающихся групп. Виды, обитающие в горной части реки — форель, гольян; обитающие в предгорной части — хариус, елец; в равнинной части — голавль, сом; в нижнем течении — язь, красноперка; обитающие в устье, эстуарии — лещ, бычки. Многие рыбы ведут оседлый образ жизни и перемещаются на незначительные расстояния; есть виды, кочующие постоянно (в разных направлениях или по определенному маршруту), а также совершающие разовые протяженные, в основном сезонные миграции. Большое число рыб перед нерестом совершают более или менее далекие миграции: из озер в реки, из глубин на мелководье, из низовьев в верховья рек и т. п. Проходные виды мигрируют из морей в реки или, что реже, из рек в моря. Морские рыбы совершают далекие путешествия с мест кормежки к местам икрометания. Различают нерестовые миграции, кормовые, зимовальные, а также суточные и сезонные. Половозрелыми рыбы становятся в различном возрасте: гуппи — в 3—4 мес, хамса мечет икру впервые в, годовалом возрасте, большинство карповых и окуневых рыб — в возрасте 3—4 лет, осетры и севрюги — на 10— 12-м, а белуги на 14— 17-м и даже на 20-м году жизни. По времени нереста можно выделить рыб, нерестящихся весной и ранним летом — сомовые, карповые; осенью и зимой — сиговые, тресковые; не имеющих определенного сезона размножения — тропические виды. Большинство рыб наших пресных вод мечет икру в теплое время года, но щуки нерестятся ранней весной, а налимы — зимой. К наступлению срока икрометания многие рыбы приобретают брачный наряд — изменяются окраска и форма их тела. Тихоокеанские лососи и некоторые другие виды рыб мечут икру только один раз в жизни и вскоре после этого погибают. Во время хода к местам нереста они перестают питаться, у горбуши во время хода на нерест окраска меняется с серебристой на коричневую с темными пятнами, на спине самцов вырастает горб, челюсти загибаются крючком. У многих проходных рыб имеются яровая и озимая расы. Первые заходят в реки на нерест весной, вторые — осенью и остаются зимовать, нерестясь в следующем году. Некоторые рыбы откладывают икру на дно или подводные предметы, к которым прикрепляют ее выделяемой клейкой слизью. Икра таких рыб — осетровых, многих карповых, окуневых — тяжелее воды. У ряда рыб икра легче воды и поэтому после откладки она поднимается в верхние слои водоемов (камбаловые, тресковые). Целый ряд видов проявляют заботу о потомстве. Некоторые рыбы откладывают икру в особое гнездо (колюшка), в мантийную полость моллюсков (горчак), другие закапывают ее в песок или гравий на дне (кета), третьи вынашивают ее во рту (тиляпия), в особых сумках на теле (самцы морского конька), что способствует большей выживаемости икры и мальков. Для большинства рыб характерно наружное оплодотворение. Способность к оплодотворению спермии самцов сохраняют недолго. У дальневосточных лососей (кета, горбуша) спермии сохраняют подвижность в течение 10—15 с; у осетровых (русский осетр, севрюга) — в течение 4—5 мин; у океанической сельди — до суток. Плодовитость рыб связана с условиями развития икры и молоди. Наиболее плодовиты рыбы, откладывающие плавающую пелагическую икру, на втором месте стоят рыбы, откладывающие икру на растения, рыбы, охраняющие или прячущие икру, наименее плодовиты. Живородящие рыбы рождают лишь единицы или десятки мальков. Лососи мечут всего несколько тысяч икринок, развитие которых происходит в гнезде под слоем песка или гравия. Карповые рыбы, откладывающие икру на дно водоема или водные растения, в теплое время года продуцируют за один нерест до нескольких сотен тысяч икринок. Морские рыбы, дающие плавающую икру, выметывают за нерест миллионы икринок (крупная самка трески — до 9 млн, а луна-рыба — до 300 млн). Высокая плодовитость объясняется массовой гибелью икры и вылупившихся из нее мальков. Порционность икрометания и растянутость периода размножения характерны для тропических рыб. В умеренных и холодных широтах большинство рыб выметывают икру единовременно. Плодовитость морских рыб обычно несколько выше, чем пресноводных и проходных. Развитие икры рыб нашей фауны, нерестящихся весной и летом, длится обычно 3—8 сут (чем теплее вода, тем скорее), а у рыб, мечущих ее осенью и зимой (лососи, налимы и др.) затягивается до весны. Для многих видов рыб характерен смешанный тип питания, но встречаются и достаточно специализированные виды. У большинства хорошо выражена возрастная, сезонная и даже суточная смена характера питания. Многие виды рыб способны к длительному голоданию. В зависимости от характера питания рот у рыб бывает различных типов: хватательный — когда челюсти вооружены острыми зубами для захвата и удержания добычи (щука); всасывающий, способный вытягиваться для всасывания пищи (лещ); дробящий — с тупыми, хорошо развитыми зубами, способными дробить твердую пищу (зубатка). По положению различают рот нижний, расположенный на нижней стороне головы (характерен для рыб, добывающих пищу на дне водоема), конечный, расположенный на конце головы, и верхний, когда нижняя челюсть выдается за конец верхней (свойствен рыбам, которые питаются падающими в воду насекомыми и мелкими животными, обитающими в верхних слоях воды). Способы добывания пищи у различных рыб весьма разнообразны. Некоторые (щука) подкарауливают добычу, укрывшись в засаде; судак, жерех преследуют ее; сазан кормится на дне водоема; уклейка питается насекомыми, упавшими на поверхность воды; некоторые питаются планктоном, толстолобик, например, пропускает воду через жаберные щели, и отцеживает планктон жаберными тычинками; белый амур питается высшими растениями и т. д. Молодь рыб питается в основном зоопланктоном, а затем постепенно переходит на пищу, свойственную взрослым особям. В теплое время года рыбы питаются интенсивнее, чем зимой. Многие рыбы нашей страны зимой совсем не питаются, впадая в зимнее оцепенение. У многих рыб наблюдаются значительные миграции в поисках кормных мест.