1. Особенности строения рыб как водного животного.

Рыбы приспособились к самым разным условиям водоемов – сильное разнообразие форм, поведение, развитие органов.

Вместе с тем у них есть общие особенности, связанные с дыханием, движением, питанием и т.д.

Плавучесть.

Плотность воды в 700 раз больше плотности воздуха и это определяет положение рыб и их движение.

В целом плотность тела рыбы больше плотности воды – плавучесть достигается выравниванием плоскости тела по отношению к плотности воды. При нейтральной плавучести затраты энергии минимальны.

Специальные органы для изменения плавучести – гидростатические (плавательный пузырь) – этот орган не эффективен на большой глубине (т.к. большое давление (на 10 м увеличивается на 1 атмосферу)). На глубинах более 7000 м у рыб нет плавательного пузыря – увеличивается количество жира, снижение массы костей, увеличение доли воды в тканях.

Отрицательную плавучесть имеют:

А) большинство придонных рыб (скорпеновые, бычковые, собачковые, камболовые)

Б) быстроплавающие пелагические хищники ( некоторые тунцы, скумбрии)

При высокой скорости плавательный пузырь приводит к увелечению объема тела и лобового сопротивления.

В) хрящевые рыбы (акулы и скаты).

Кроме плавательных пузырей плавучесть повышать могут:

- жировые накопления. (у акул и скатов до 75% печени – жир)

- у гоностомных рыб вместо плавательного пузыря есть жировой поплавок.

- у глубоководных рыб наблюдается обводнение тканей, но в ущерб прочности костей и упругости мышц.

На рыб, которые живут на дне – ничего не давит!!!

2. Многообразие форм тела и типы движения рыб.

Основные типы движения рыб:

- плавание

- ползание

-полет

Плавание.

1. Латеральное изгибание тела – от головы к хвосту двигается мускульная «локомоторная волна».

а) Синусоидная (угревидный)

- боковые колебания всего тела

- чем больше длина, тем больше его изгиб, длина волны

- скорость невелика

- движение экономическое

- роль хвостового плавника незначительна

- спинной и анальный плавники выполняют пассивную локомоторную функцию

Характерна форма – угревидная, лентовидная, макруровидная.

Б) Скомброидный (скубревидный)

- боковые колебания задней части тела (иногда только хвоста)

- передняя часть тела рассекает воду

- высокая частота колебаний хвостового плавника

- эффективная работа хвостового плавника в зоне завихреней

Характерная форма – веретеновидная, торпедовидная.

2. За счет движения плавников.

А) Ундулирующие (волнообразное) движение плавников (последовательное отклонение лучей)

Характерная форма – угревидная, игловидная, сжатая дорзовентрально. У скатов ундулируют только края.

Б) машущие движения (добавочное при медленном плавании) Лопасть плавника не изгибается, а отводится.

Ползание.

1. Опираясь на плавники – илистый прыгун

2. Нетопырь – группа рыб.

Полет.

Летучие рыбы :

- дальность полета – 200-400 м.

- высота до 18 м,

- продолжительность – 15-30 сек.

- скорость в воде 35 км/ч,

- скорость в воздухе 70 км /ч

Функция – защита.

Представитель – Клинобрюхие (Gastropelecidae)

Сопротивление формы – различное динамическое давление на передний и задний конец тела. Причина – вихри. Определяется формой тела.

Сопротивление трения – трение потока о поверхность тела. При турбулентном выше. Определяется характером поверхности тела.

Индуктивное сопротивление – обусловлено формой тела.

3. Плавники рыб: строение, функции, видоизменения.

Парные плавники.

1. Грудные плавники. Находятся позади жаберных щелей рыб. У акул и осетровых они располагаются в горизонтальной плоскости, появляется вращательный момент, который стремится повернуть голову вниз. У костистых рыб, они расположены вертикально и могут совершать гребные движения вперед и назад.

Функция – движение малого хода, позволяющие точно маневрировать при поиске корма.

Грудные плавники у скатов выполняют функцию главных движетелей при плавании.

Видоизменения. Плавники очень разнообразны по форме и размерам.

- У летучих рыб длина лучей может составлять 81% длины тела.

- У морских петухов три первых луча преобразованы в пальцевидные выросты.

- У удильщиков плавники с мясистым основанием - быстрое перемещение и закапывание.

- У илистых прыгунов имеется мускулатура, напоминающая локтевой сустав – позволяет изгибать плавники, передвигаться и прыгать.

- У морских окуней – широкие веерообразные. При потоке воды они способны подниматься вверх, как вертолет.

2) Брюшные плавники. Функция равновесия, поэтому располагаются в центре тяжести тела рыбы.

А) Абдоминальное положение. Центр тяжести на брюхе. Малоорганизованные рыбы с некомпактным расположением внутренних органов (сельдеобразные, карпообразные).

Б) Торакальное положение. У высокоорганизованных рыб. Брюшные плавники располагаются в передней части тела (окунеобразные).

В) Югулярное положение. Брюшные плавники могут располагаться на горле, впереди грудных. Характерно для Большеголовых рыб с компактным расположением органов (звездочеты, нототеневые, собачковые).

Видоизменения.

- присасывательная воронка (бычковые).

- присасывательный диск (пинагор, слизняковые)

- колючки (корюшки)

- у некоторых хрящевых рыб последние лучи преобразованы в птеригоподии – совокупительные органы.

Непарные плавники.

1. Спинной и анальный. Плавники выполняют функцию стабилизаторов, оказывают сопротивление боковому смещению тела при работе хвоста.

- у рыб с небольшой длиной тела, неспособным изгибать тела, плавники выполняют волнообразные движения, последовательное отклонение лучей – ундиляция.

- у угревидных, плавники сливаются с хвостовым, и их локомоторная функция – пассивна.

- у быстроплавающих скоброидных рыб спинной плавник укладывается в желобок.

Первый спинной плавник состоит обычно из колючих лучей, которые придают ему поперечную устойчивость.

Плавники отсутствуют у электрического угря.

Видоизменения.

- присоска на голове ( рыба прилипала).

- первые лучи в виде удочки (удильщики)

- Колючки (колюшки).

2) хвостовой плавник. Функция – главный движитель. Он обеспечивает высокую маневренность рыб при поворотах.

А) протоцеркальный (равнолопастной) – имеет вид каймы, поддерживается тонкими хрящевыми лучами. Конец хорды входит в центральную часть и делит плавник на две равные половины. (круглоротые, личиночные стадии).

Б) Дифицеркальный – симметричный внешне и внутренне. Позвоночник расположен в середине равных лопастей (саргановые, тресковые).

В) Гетероцеркальный (неравнолопастной) – Верхняя лопасть разрастается в конец позвоночника, изгибаясь, заходит в нее (хрящевые рыбы).

По соотношению размеров лопастей плавники делятся на:

А) эпибатные – верхняя лопасть длиннее (акулы).

Б) Гипобатные – верхняя лопасть короче (летучие рыбы, чехонь)

В) Изобатные – равные ( сельдь, тунец).

Такое деление связано с особенностями обтекания тела.

- у быстроплавающих рыб хвостовой плавник может иметь полулунную форму, или вильчатую, так как у них большое вихреобразование в ходе движения.

- у медленноплавающих плавник – усеченный, закругленный, так как вихреобразования практически нет.

3) Жировой плавник. Располагается позади спинного, и представляет собой складку кожи без лучей (лососи, хариусовые, корюшковые).

4) Дополнительные плавнички. Состоят из нескольких лучей. Функция – гасители вихрей и увеличение скорости рыбы (скомбродные, макрелещуковые).

По бокам хвостового стебля могут располагаться кили акулы, рыба-меч, ставрида, скубрия). Функция – снижение сгибаемости и уменьшение вихреобразования.

4. Чешуя рыб: типы, строение, видоизменения, особенности роста.

Три типа.

1. Плакоидная (акулы, скаты).

Называется кожными зубами. Состоит из лежащей в коже пластинки и сидящего на ней шипа, покрытого эмалью. Острие шипа выдвигается через эпидермис наружу. Основа чешуи – дентрит – органическое вещество с солями кальция. Расположение – диаганальные ряды. Каждая чешуя лежит отдельно от другой.

Космоидная чешуя – слившееся сильно измененная плакоидная. Состоит из слоев – поверхностный, с зубчиками и порами; губчато-костного; костно-губчатого; нижнего , состоящих из костных пластинок.

2. Ганоидная ( Панцирникообразные, остатки у осетровых).

Возникла из космоидной. Состоит из костной ромбической формы пластинки с боковым крючковидным выступом, благодаря которому она соединяется с другой пластинкой. Образуется плотный панцирь. Сверху чешуя покрыта дентритоподобным веществом – ганоином.

Фулькры – видоизмененная ганоидная чешуя – седловидные образования, располагаются по внешней грани плавников панцирных щук и многоперов, а у осетровых – по внешней грани верхней лопасти хвостового плавника.

3. Костная.

Видоизмененная ганоидная чешуя. Имеет вид тонких округлых пластинок, лежащих в кожных кармашках – один ее конец закруглен, другой свободно налегает на соседнюю чешую.

Появление такое чешуи способствовало уменьшению массы, развитию боковой подвижности.

Расположение – черепицообразное.

Чешуя состоит из основной костной пластинки, состоящей из параллельных волокон и гиалодентинового слоя. Гиалодентиновый слой – концентрически расположенные склериты.

Рост чешуи происходит за счет образования нижнего подстилающего слоя большего диаметра. Рост замедляется осенью и зимой. Интенсивен – весна и лето.

Костная чешуя бывает 2-ух видов:

А) Циклоидная – с гладким задним краем. Свойственна низкоорганизованным рыбам (сельдь, щука)

Б) Ктеноидная – с шипиками (ктении). Они видны лишь при увеличении. Свойственна высокоорганизованным (окунь, камбала).

Размер связан со способом передвижения рыбы.

- при угревидном, скоброидном типе, мелкая чешуя, так как они сильно изгибают тело. А у муреновых она и вовсе исчезает.

- у рыб с высоким телом – чешуя крупнее.

У малоподвижных – наиболее крупная чешуя (карпы).

Слой гуанина на внутренней стороне чешуи придает ей серебристый цвет.

Наружная поверхность чешуи покрыта слоем эпидермиса. Под ним располагается соединительная ткань с пигментными клетками.

На теле некоторых рыб могут быть бугорки. Бугорки – разрастание эпидермиса. Сверху он покрыт роговым веществом. Жемчужная сыпь. Развивается в период размножения. Позже – исчезает.

Так же могут быть щитки, костные пластинки. Функция – защита. Сливаясь – возникает панцирь (колюшки, морские иглы, кузовки, морские лисички).

5. Влияние температуры на рыб. Водно – солевой обмен круглоротых и рыб. Отношение рыб к раствроренным в воде газам. Заморы и их причины.

Рыбы – пойкилотермные животные. Пределы обитания от -2 до 42 С.

Делятся на стенотермные и эвритермные. Холодолюбивые (тресковые, нототеневые) и теплолюбивые (тунцы, летучие рыбы).

Температура:

- определяет распределение и распространение рыб в водоемах.

- оказывает воздействие на ряд процессов в организме рыб.

- интенсивность обмена веществ.

- скорость пищеварения.

- скорость развития.

- темп роста.

- начало нереста.

- формирование ряда признаков ( лучи, позвонки)

- сезонную ритмику жизнедеятельности.

Степень и характер влияния температуры измеряется в онтогенезе и по сезонам!

Соленость.

- Гомоосмотичность – постоянство состава внутренней среды организма в воде с разной соленостью.

- Гипертоники – хрящевые, пресноводные костистые рыбы и пресноводные миноги. Вода постоянно удаляется.

- Гипотоники – морские костистые рыбы и морские миноги. Вода задерживается. Соли выводятся.

- Изотоники – миксины.

Соленость воздействует на:

- распространение рыб,

- рост,

- развитие икры ( больше 10 промилле губительно для икры леща, сазана),

- формирование ряда признаков противоположно температуре.

Растворенные в воде газы.

Наибольшее значение имеет кислород.

1. Оксифиллы – 7-11 мгО₂/л (лососи, гольяны)

2. Рыбы, требующие большого количества кислорода 5-7 мгО₂/л (хариус, голавль)

3. Рыбы, требующие небольшого количества кислорода 2-4 мгО₂/л (плотва, щука, окунь)

4. Оксифоды – 0,5 мгО₂/л (карась, линь, сазан).

Потребность в кислороде зависит от возврата, сезона и температуры воды.

Молодь более требовательна к концентрации и колебаниям, чем взрослые особи.

Чем выше температура, тем меньше растворенного кислорода.

Заморы.

Заморы – гибель рыб из-за снижения концентрации кислорода.

Бывают:

- Летние – в мелких, сильно-заросших водоемах, при высокой температуре, в предутренние часы (т.к. ночью нет фотосинтеза)

- Зимнее – в водоемах не глубоких, покрытых толстым льдом, снегом.

6. Влияние на рыб течений, приливов и отливов, вертикальной циркуляции воды.

Течения

- распространение,

- миграция личинок и икры,

- миграция,

- косвенное значение (проявляется в перемещении вод, богатых органическими веществами, где их мало – там имеют биологическое значение).

Вертикальная циркуляция (Аппвелинг).

Обогащается биогенными веществами и формируется зона повышенной биологической продуктивности.

Приливы и отливы.

- Прямое воздействие связано с перемещением рыб, В приспособлением рыб оставаться в этой зоне ( присоски, покровы, форма тела).

- Косвенное влияние – в постоянном перемещении вод в прибрежные зоны и насыщение биогенными веществами.

7. Роль света в жизни рыб. Деление рыб на группы по отношению к свету. Реакция рыб на электрический свет и ее использование в рыболовстве.

Значение света:

- поведение,

- суточная ритмика,

- обмен веществ,

- созревание половых продуктов.

У глубоководных редуцируется органы зрения, следовательно – свет значения не имеет.

Условия освещенности и их изменения.

- Прозрачность/ загрязненность

При хорошей освещенности глаза у рыб развиты нормально. С увелечением глубины и уменьшением освещенности размеры глаз увеличиваются, особенно у полуглубоководных (морские окуни) и мезопелагических (светящиеся анчоусы), там организмы способны улавливать слабый свет, возникает телескопические глаза.

Размер глаза зависит и от роли зрения в жизни рыбы. У придонных рыб, обитающих в мутных, заилистых водах, глаза не играют большой роли, поэтому они маленькие (сом, усач). У пелагических, кроме батипелагических, глаза развиты хорошо.

Группы рыб по реакции на свет ( по П.Г.Борисову)

1. Рыбы, привлекаемые светом (Каспийские кильки, хамса, верховка)

2. Рыбы, входящие в зону только при наличии пищи (Сельдь, сарган)

3. Инертные к свету (судак, сазан)

4. Избегающие свет (сом, угорь)

Реакция на свет изменяется в онтогенезе (процесс индивидуального развития). Молодь всех видов избегает свет, а в дальнейшем преобразовывается в различные группы.

Гипотезы фотореакций рыб.

1. Ж. Леб – франц физиолог нач 20 в – реакции на свет безусловно рефлекторная. Он выяснил, что при попадании света в левый глаз, происходит возбуждение правых мышц, и наоборот.

2. В. Франц – немец ученый – реакция условно рефлекторная и обусловлена экологически.

Гипотезы были недостаточны.

3. С.Г. Зусеер – русская ученая – реакция условная, а иногда и безусловная на пищу

4. В.Р. Протасков – две фазы – экологическая и физиологическая.

Реакцию рыб на свет используют в практических целях, а так же для ловли рыб.

Для привлечения рыб используют источник света разного цвета – 7 цветов. (для сайры – синий, чтоб собрать рыбу, а красный, чтоб удержать ее)

Мелких рыб иногда ловят с помощью рыбо-насоса.

8. Роль звуковых полей в жизни рыб. Звуковая ориентация рыб.

Хрящевые рыбы слышат в диапазоне 100 – 2500 Гц, костные рыбы 5 – 13000 Гц, причем от 5 до 25 боковой линией, а выше – лабиринтом.

В ходе скорость звука в 4,5 раза выше, а поглащение в 1000 раз меньше.

У человека диапазон – 13000 – 22000.

Значение звука.

- привлечение особей одного вида.

- коммуникации.

- локации.

- сигнал опасности.

Звуки:

1. специфические (специальными органами, издаются специально ( плав пузырь, челюстные зубы, барабанные мышцы)).

А) Агрессивные и оборонительные сигналы (угроза, опасность, предупреждение)

Б) Нерестовые (призыв самки, опознавательные, стимуляционные)

2. Не специфические – не произвольно издаются.

А) ориентированные (питание, драки, ранение, нерестовые игры).

Звуки носят характер щелчков, скрежетов, постукивания.

Акустические приемы в рыболовстве и аквакультуре.

1. В промышленном рыболовстве используют звуки китов – горбачей, чтобы испугать стаи сельди.

2. Эхолоты – фиксируют отраженный от рыб сигнал.

9. Воздействие на рыб электрического поля. Использование реакции рыб на электрическое поле в рыбном хозяйстве.

Рыбы имеют слабые электрические поля. Некоторые рыбы могут генерировать очень сильные поля. Поэтому выделяют группу электрических рыб, к которым относят рыб имеющих специальные электрические органы.

Реакцию рыб на электрическое поле используют в устройстве рыбозаградителей на гидротехнических устройствах.

Реакция рыб на действие электрического тока:

-ориентировочное (первичная пороговая) – вздрагивание от воздействия слабого электрического поля на рецепторы в коже.

-оборонительная (беспокойство) – попытки уйти, ось тела параллельна силовым линиям.

-анодная – плывёт головой к аноду.

-шоковая ( гальванонаркоз, электронаркоз ) – в крови образуется ацетил холин, который действует как наркотик.

10. Классификация экологических групп в зависимости от мест обитания

В соответствии с местом обитания в водоемах различных типов выделяют следующие биологические группы рыб:

 ► морские - живут только в соленой воде морей и океанов (пеламида, тунец, скумбрия, анчоус и др.);  ► пресноводные - обитают только в пресных водах (карась, щука и др.);  ► солоноватоводные - живут в солоноватой воде опресненных участков морей, предустьевых пространств (бычки, речная камбала и др.);  ► проходные - в определенные периоды жизни меняют морскую среду на пресноводную или наоборот; при этом морские заходят для нереста в реки, до их верховьев (осетр, белуга, лососевые рода Oncorhynchus), а пресноводные выходят из рек нереститься в море (угорь и др., всего около 130 видов);  ► полупроходные - это обитатели опресненных пространств морей, поднимающиеся на нерест невысоко в реки (сазан, лещ, вобла, сом, судак).

По приуроченности к характерным экологическим зонам водоема - пелагиали (толща воды), бентали (придонная зона), литорали (прибрежная зона)-- различают рыб пелагических, бентических и литоральных.

11. Структура вида и формы внутривидовых связей у рыб.

Вид-сообщество организмов, которые свободно скрещиваются и обновляются в результате смерти и рождения. Морфологически стабильны. Обитают на определённом ареале.

Структура вида- наличие в его составе более или менее обособленных группировок, отличающихся морфологическими признаками и\или по образу жизни.

Вид м\б:

-монотипическим( без внутрен. разделения на подвиды )

-политипическим( несколько подвидов- полиморфный )

-комплексный( подвиды и экологические формы(голец))

Популяция – совокупность особей одного вида, разновозрастная, занимающая определенный вид и ареал, морфологически и генетически обособленная от других популяций того же вида.

Популяция-это форма существования вида. Эволюция вида связана с эволюцией его популяции, с изм. их генофонда вследствии мутаций и отбора. Любая особь обязательно принадлежит к какой-то популяции. Популяция одного вида отличается: морфологией, темпом роста, плодовитостью, возрастной плодовитостью.

Популяционная структура вида – совокупность всех популяций и характер связи между ними.

Самая простая популяционная структура – виды-эндемики.

Популяционные различия:

-почисленности -ареалу -расположение в центре и по переферии -пересечение в некоторых местах -протяженность, разное направление (С-Ю, В-З )

Структура популяции вида – внутр. структура данной популяции (возрастной, половой, размерн. состав)

Экологические формы – группировки с разной жизненной стратегией.

Сезонные расы- расхождения в годовом цикле. Осетровые, лососевые: яровые, озимые Салака:весенне-, осенненерестующая

Элементарная популяция – одновозрастная, пожизненная группировка рыб сходных по биологическому состоянию. Выделена Лебедевым у хамсы, каспийской кильки и воблы.

Стая – форма социальной структуры вида; характеризуется групповым выполнением основных функций и высокой степенью согласованности действия отдельных особей.

Стая м/б: облегатная (обязательная) – сельдь факультативная ( временная ) – треска

По характеру образования различают: -онтогенетические -сезонные -тактические

По структуре: - с доминированием – иерархическая - без доминирования – квазипотенциальная В зависимости от конкретных условий структура стаи может меняться.

Характеристика стаи: Форма: ходовая, кругового обзора, оборонительная Форма может меняться при изменении поведения.

Скопления – несколько стай или просто некоторое количество рыбы. Распределение скопления – произвольное. По целе образования: нерестовые, миграционные, зимовальные.

Колонии – временные группировки рыб, образуются по разным причинам ( нерест).

Внутривидовые отношения. а)конкуренция внутривидовая: -пищевая (расхождение спектров питания, порционный нерест) -пространственная (нерестилища, убежища, местообитания)

б) каннибализм внутривидовой

в) паразитизм внутривидовой – удильщик

Формы коммуникативных связей -групповой эффект- большая двигательная активность в группе -электрорецепция (в стае) – чувствуют поле стаи -агрессивно-оборонительное поведение – охрана своего места обитания -межполовые – не размножение, особенное поведение