68 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Каков механизм осуществляемых плавательным пузырем процессов. Плавательный пузырь

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

Вначале поговорим о принципе работы плавательного пузыря как гидростатического органа. Этот принцип прост: изменяя объем плавательного пузыря, рыба изменяет общую плотность тела, и как следствие меняется и ее плавучесть. Как же происходит изменение объема плавательного пузыря? Первые исследователи считали, что это осуществляется только за счет окружающей плавательный пузырь мускулатуры, работа которой приводит к его сжиманию или растягиванию, что в свою очередь выгоняет воздух из пузыря или наоборот нагнетает его внутрь. Однако это не верно — изменение объема плавательного пузыря исключительно за счет работы мускулатуры свойственно лишь немногим примитивным мелководным формам. У подавляющего большинства рыб для этого используются специализированные внутренние структуры, расположенные в самом пузыре, в то время как мускулатура задействуется в крайних случаях. Эти структуры в зависимости от продвинутости таксона могут быть выражены в разной степени, но при этом всегда различают два их типа — красное тело и овал. Фактически это две зоны в оболочке плавательного пузыря, выполняющие функции синтеза (красное тело) и удаления (овал) газов. Функционирование этих зон связано с обильным кровообращением, так как кровь является для большинства рыб основным, а в случае закрытопузырных рыб единственным транспортным «каналом» для газов при наполнении и опорожнении плавательного пузыря.

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.

Наиболее примитивным считаются плавательный пузырь, в котором красное тело и овал представляют собой лишь специализированную часть стенки единственной камеры, как это показано на рисунке С. У более продвинутых видов плавательный пузырь устроен сложнее. В нем зона овала и зона красного тела обособляются в отдельных камерах, которых может быть две или более. В простейшем случае эти камеры соединены между собой узкой перемычкой (как на рисунке А), однако у многих видов в этом месте находится сфинктер — особая кольцевая мышца, способная, смыкаясь, изолировать одну камеру от другой. Это позволяет рыбе более эффективно изменять свою плавучесть — при необходимости синтезирующая камера быстро наполняется газами, которые при закрытом сфинктере не могут поглощаться в изолированной резорбционной камере.

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).

Читать еще:  Как накачать заднюю поверхность бедра в домашних условиях. Виды домашнего тренинга

Prionotus carolinus имеет плавательный пузырь, две камеры которого располагаются параллельно вдоль боков тела.

При описании плавательного пузыря часто отдельно упоминают плавательный пузырь угрей родов Anguilla и Conger (рисунок D). Действительно, в его строении есть ряд интересных особенностей. Имея связь с кишечником, он, однако, функционирует как плавательный пузырь закрытого типа. В чем же это проявляется? Дело в том, что воздушный канал у угрей этих родов расширен и функционально соответствует зоне овала — через его стенки происходит резорбция газов в кровь, синтез же газов осуществляется в единственной крупной вытянутой камере, снабженной мощной газовой железой. Помимо этого, с плавательным пузырем закрытого типа его сближает особенность кровообращения и состав наполняющих газов.

Говоря о разнообразии строения плавательного пузыря и особенностях его связи с внешней средой нельзя не упомянуть о плавательном пузыре сельдевых (сем. Clupeidae). Особенности его строения связаны с особенностями биологии этих рыб, которым свойственны значительные и резкие вертикальные миграции. Так, типичный представитель сельдевых тихоокеанская сельдь Clupea pallasii совершает подобные миграции из глубин моря в поверхностные слои вслед за планктоном, которым она питается. При таких перемещениях объем газа в плавательном пузыре резко увеличивается за счет снижения внешнего давления, что в обычном случае могло бы привести к повреждению тканей рыбы (нечто подобное мы наблюдаем при ловле рыб с глубины — часто такие поимки сопровождаются выпячиванием плавательного пузыря через рот рыбы). Чтобы такого не происходило, в процессе эволюции сельди приобрели дополнительное отверстие, расположенное в районе анального и соединяющее плавательный пузырь с внешней средой. Через него и происходит «стравливание» лишнего воздуха, причем этот процесс может контролироваться самой рыбой с помощью имеющегося здесь сфинктера.

Подробнее о функционировании плавательного пузыря я расскажу в одном из следующих постов.

Как плавают рыбы?

Плаванье – самый древний способ передвижения живых существ. Этим способом движения владеет часть Бесхребетных, Амфибий, Рептилий, Млекопитающих, Птиц. И только представители класса Рыб вынуждены плавать все – поголовно. Ибо других шансов на передвижение в водной среде у них просто нет.

Чтобы целенаправленно передвигаться в водной среде, в процессе эволюции рыбы обзавелись целым списком приспособлений, начиная от формы тела и заканчивая органами, которые есть только у них. Сейчас мы по очереди разберем, чем Природа одарила одну из самых древних и многочисленных групп Хордовых.

Плавательный пузырь

Плавательный пузырь – основное «устройство», благодаря которому рыбы плавают. Но! Присутствует он только у костистых рыб. Поэтому сначала рассматриваем, как эксплуатируют этот орган Костистые рыбы, а потом интересуемся, каким образом передвигаются в водном пространстве Хрящевые.

Итак, плавательный пузырь – две разновеликие, полые «сосиски», разделенные перемычкой. Являются выростом пищевода. В процессе эволюции трансформировались в легкие, характерные для более развитых – амниотов, классов наземных животных.

Как работает плавательный пузырь?

Благодаря наличию плавательного пузыря рыба удерживается на нужной ей глубине. Механизм работы органа весьма прост. Вспомните закон Архимеда. Плавательный пузырь наполнен воздухом. Опускаясь ниже уровня, на котором масса рыбы совпадает с объемом вытесняемой ею воды, тело животного подвергается сжатию. Естественно, в этот момент сжатию подвергается и плавательный пузырь, из которого вытесняется воздух. Благодаря этому уменьшается объем вытесняемой рыбой воды. Баланс между весом рыбы и объемом вытесненной жидкости нарушается, что позволяет животному опуститься еще ниже.

Читать еще:  Интересные факты о спорте для школьников. Самые интересные спортивные факты

Если рыба всплывает, то приближение к поверхности воды увеличивает количество газов, поглощаемых животным. Часть из них попадает в плавательный пузырь, расширяя его. Пузырь «распирает» тело животного, увеличивая объем вытесняемой воды. В результате этого действия удельный вес рыбы уменьшается, а ее саму буквально выталкивает на поверхность.

Итого, плавательный пузырь обеспечивает рыбе погружение, всплытие и нулевую плавучесть в режиме минимальных энергозатрат.

Как плавают хрящевые рыбы?

Типичный представитель класса хрящевых рыб – акулы. Они появились на Земле значительно раньше костистых рыб. Плавательного пузыря не имеют. Поэтому вынуждены постоянно двигаться, чтобы отрегулировать свое положение в толще воды. Даже во сне эти животные должны шевелить хвостом, иначе просто утонут, как это не парадоксально звучит по отношению к рыбам.

Форма тела, внешние покровы

Форма тела рыбы – еще одно приспособление к передвижениям в плотных, по сравнению с воздухом, водных массах. Тела животных, кроме придонных и глубоководных видов, веретенообразные, обтекаемые, которые создают минимальное сопротивление окружающей среде. Кроме того, не забываем про чешую, которая увеличивает скольжение, сокращая энергозатраты животного в процессе плаванья.

Опорно-двигательная система

Чтобы рыбы могли плавать, у них сформировалась кардинально новая – по сравнению с более древними миксинами и миногами, опорно-двигательная система. Во-первых, у рыб появились плавники. Пара грудных, брюшных. И по одному брюшному, спинному и хвостовому плавнику. Они «подвязаны» к мышцам, сокращения которых заставляет плавники изменять свое положение, генерируя движение. В результате этого животное может перемещаться в горизонтальной, вертикальной плоскости, разворачиваться.

Кроме плавников, движение поддерживается работой мышц туловища. Красные мышечные волокна задействованы в процессе длительного, монотонного плаванья. Белые мышечные волокна «включаются», когда нужен рывок, скорость, энергичное, но непродолжительное движение.

Прочие компоненты, обеспечивающие движение в водной среде

По сути, весь организм рыб приспособлен для передвижения и жизни в толще водных масс. Например, насыщение организма кислородом при помощи жабр, особенности размещения органов чувств, функционал пищеварительной, выделительной систем.

Плавательный пузырь

Пла́вательный пузы́рь — орган, присутствующий практически у всех костистых рыб и развивающийся как вырост пищевода. Плавательный пузырь может выполнять гидростатические, дыхательные и звукообразовательные функции. Отсутствует у рыб, ведущих донный образ жизни и у глубоководных рыб. У последних плавучесть обеспечивается в основном за счет жира благодаря его несжимаемости или за счёт более низкой плотности тела рыбы, как например, у анциструсов, голомянок и рыбы-капли. В процессе эволюции плавательный пузырь преобразовался в лёгкие наземных позвоночных.

Описание

В процессе эмбрионального развития рыб плавательный пузырь возникает как спинной вырост кишечной трубки и располагается под позвоночником. В процессе дальнейшего развития канал, соединяющий плавательный пузырь с пищеводом, может исчезнуть. В зависимости от наличия или отсутствия такого канала рыбы делятся на открыто- и закрытопузырных. У открытопузырных рыб (физостом) плавательный пузырь в течение всей жизни связан с кишечником воздушным протоком, через который газы поступают внутрь и выводятся наружу. Такие рыбы могут заглатывать воздух и таким образом контролировать объём плавательного пузыря. К открытопузырным относятся карпы, сельди, осетровые и другие. У взрослых закрытопузырных рыб (физоклистов) воздушный проток зарастает, а газы выделяются и поглощаются через красное тело — густое сплетение кровеносных капилляров на внутренней стенке плавательного пузыря.

Гидростатическая функция

Основная функция плавательного пузыря у рыбы — гидростатическая. Он помогает рыбе оставаться на определённой глубине, где вес вытесняемой рыбой воды равен весу самой рыбы. Когда же рыба активно опускается ниже этого уровня, тело её, испытывая большее наружное давление со стороны воды, сжимается, сдавливая плавательный пузырь. При этом вес вытесняемого объёма воды уменьшается и становится меньше веса рыбы и рыба падает вниз. Чем ниже она опускается, тем сильнее становится давление воды, тем больше сдавливается тело рыбы и тем стремительнее продолжается её падение. Наоборот, при всплытии ближе к поверхности газ в плавательном пузыре расширяется и уменьшает удельный вес рыбы, что ещё больше выталкивает рыбу к поверхности.

Читать еще:  Трехдневная диета рис томатный сок кефир творог. Недостатки актерской диеты

Таким образом, основное назначение плавательного пузыря — обеспечивать нулевую плавучесть в зоне обычного обитания рыбы, где ей не надо тратить энергию на поддержание тела на этой глубине. Например, акулы, у которых плавательный пузырь отсутствует, вынуждены поддерживать глубину своего погружения постоянным активным движением.

Ссылки

  • Плавательный пузырь — статья из Большой советской энциклопедии
  • [1] — Полезная информация о плавательном пузыре.

Wikimedia Foundation . 2010 .

Смотреть что такое «Плавательный пузырь» в других словарях:

ПЛАВАТЕЛЬНЫЙ ПУЗЫРЬ — ПЛАВАТЕЛЬНЫЙ ПУЗЫРЬ, заполненный воздухом мешок, благодаря которому костистые рыбы могут держаться на плаву. Он располагается под кишечником. Благодаря наличию канала, соединяющего пузырь с кишечником, он может сдуваться и раздуваться, наполняясь … Научно-технический энциклопедический словарь

ПЛАВАТЕЛЬНЫЙ ПУЗЫРЬ — непарный или парный орган рыб, выполняющий гидростатическую, дыхательную и звукообразовательную функции … Большой Энциклопедический словарь

ПЛАВАТЕЛЬНЫЙ ПУЗЫРЬ — (vesica pаtatoria),Heпapный или парный орган рыб; развивается как вырост передней части кишечника. Выполняет гидростатич., у нек рых рыб дыхат. и звукоиздающую функции, а также роль резонатора и преобразователя звуковых волн. У нек рых рыб П. п.… … Биологический энциклопедический словарь

плавательный пузырь — непарный или парный орган рыб, выполняющий гидростатические, дыхательные и звукообразовательные функции. * * * ПЛАВАТЕЛЬНЫЙ ПУЗЫРЬ ПЛАВАТЕЛЬНЫЙ ПУЗЫРЬ, непарный или парный орган рыб, выполняющий гидростатическую, дыхательную и… … Энциклопедический словарь

Плавательный пузырь — непарный или парный орган рыб, развивающийся как вырост передней части кишечника; может выполнять гидростатические, дыхательные и звукообразовательные функции, а также роль резонатора и преобразователя звуковых волн. У двоякодышащих,… … Большая советская энциклопедия

ПЛАВАТЕЛЬНЫЙ ПУЗЫРЬ — непарный или парный орган рыб, выполняющий гидростатич., дыхат. и звукообразоват. функции … Естествознание. Энциклопедический словарь

ПУЗЫРЬ — ПУЗЫРЬ, пузыря, муж. 1. Прозрачный, полый и наполненный воздухом (или каким нибудь газом) шарик, возникающий в какой нибудь жидкой массе или образующийся из нее и отделяющийся вследствие давления воздушной струи. Пускать мыльные пузыри. Пузыри в… … Толковый словарь Ушакова

Пузырь плавательный* — придаток кишечного канала рыб, весьма часто от него совершенно разобщенный и наполненный газами. Обыкновенно П. пузырь помещается на спинной стороне животного и играет большую роль при плавании, приурочивая его к определенной глубине (см.… … Энциклопедический словарь Ф.А. Брокгауза и И.А. Ефрона

Пузырь плавательный — придаток кишечного канала рыб, весьма часто от него совершенно разобщенный и наполненный газами. Обыкновенно П. пузырь помещается на спинной стороне животного и играет большую роль при плавании, приурочивая его к определенной глубине (см.… … Энциклопедический словарь Ф.А. Брокгауза и И.А. Ефрона

пузырь — сущ., м., употр. сравн. часто Морфология: (нет) кого? пузыря, кому? пузырю, (вижу) кого? пузырь, кем? пузырём, о ком? о пузыре; мн. кто? пузыри, (нет) кого? пузырей, кому? пузырям, (вижу) кого? пузыри, кем? пузырями, о ком? о пузырях 1. Пузырём… … Толковый словарь Дмитриева

Источники:

http://fishwatching.org/gas-bladder-physiology/
http://kipmu.ru/kak-plavayut-ryby/
http://dic.academic.ru/dic.nsf/ruwiki/671127

Ссылка на основную публикацию
Статьи c упоминанием слов:

Adblock
detector