Плавание – это самый древний метод передвижения живых организмов. Этим способом передвижения владеет часть Бесхребетных, Амфибий, Рептилий, Млекопитающих и Птиц. Однако представители класса Рыб вынуждены использовать плавание в обязательном порядке. У них нет других вариантов перемещения в водной среде.
Чтобы целенаправленно перемещаться в водной среде, в процессе своей эволюции рыбы развили целый ряд адаптаций, начиная от формы тела и заканчивая уникальными органами. Сейчас мы поэтапно рассмотрим, чем Природа наградила одну из самых древних и многочисленных групп Хордовых.
Плавательный пузырь
Плавательный пузырь – это ключевое «устройство», благодаря которому рыбы могут плавать. Однако! Он присутствует только у костистых рыб. Поэтому сначала мы исследуем, как этот орган используется Костистыми рыбами, а затем обратим внимание на то, как передвигаются в водной среде Хрящевые рыбы.
Итак, плавательный пузырь представляет собой две разновеликие полые «сосиски», разделенные перегородкой. Они являются выростом пищевода и в процессе эволюции трансформировались в легкие, характерные для более развитых классов наземных животных – амниотов.
Как функционирует плавательный пузырь?
Благодаря наличию плавательного пузыря рыба может поддерживать нужную глубину. Механизм его работы довольно прост. Вспомните закон Архимеда. Плавательный пузырь заполнен воздухом. Когда рыба опускается ниже уровня, на котором ее масса равна объему вытесняемой воды, ее тело подвергается сжатию. Соответственно, сжатию подвергается и плавательный пузырь, из которого выходит воздух. Это приводит к уменьшению объема вытесняемой рыбой воды. Баланс между весом рыбы и объемом вытесненной жидкости нарушается, что позволяет животному опуститься еще глубже.
Когда рыба всплывает, приближение к поверхности воды увеличивает количество газов, которые поглощаются животным. Часть из них попадает в плавательный пузырь, увеличивая его объем. Пузырь «распирает» тело рыбы, увеличивая объем вытесняемой воды. В результате этого процесса удельный вес рыбы снижается, и ее буквально выталкивает на поверхность.
Таким образом, плавательный пузырь обеспечивает рыбе возможность погружаться, всплывать и поддерживать нулевую плавучесть при минимальных затратам энергии.
Как плавают хрящевые рыбы?
Типичным представителем класса хрящевых рыб является акула. Эти существа появились на Земле значительно раньше костистых рыб и не обладают плавательным пузырем. Поэтому они вынуждены постоянно двигаться, чтобы поддерживать свое положение в водной толще. Даже во сне эти животные должны шевелить хвостом, иначе они просто утонут, несмотря на кажущуюся парадоксальность этой ситуации для рыб.
Форма тела, внешние покровы
Форма тела рыбы – это еще одна адаптация к передвижению в плотных водных массах, которые относительно воздуха являются более густыми. Тела рыб, кроме придонных и глубоководных видов, имеют веретенообразную, обтекаемую форму, что создает минимальное сопротивление окружающей среде. Также не следует забывать о чешуе, которая улучшает скольжение и снижает энергозатраты животного во время плавания.
Опорно-двигательная система
Для того чтобы рыбы могли плавать, у них развилась совершенно новая опорно-двигательная система, значительно отличающаяся от более древних миксин и миног. Во-первых, у рыб появились плавники: пара грудных, брюшных и по одному спинному и хвостовому плавнику. Они «подвешены» на мышцах, сокращение которых позволяет плавникам изменять свое положение, создавая движение. Благодаря этому животное может передвигаться как в горизонтальной, так и в вертикальной плоскости, а также разворачиваться.
Кроме плавников, движение также обеспечивается работой мышц тела. Красные мышечные волокна используются для длительного, монотонного плавания, тогда как белые мышечные волокна активируются, когда требуется резкий рывок, высокая скорость или энергичное, но кратковременное движение.
Прочие компоненты, обеспечивающие движение в водной среде
На самом деле, весь организм рыб адаптирован для перемещения и существования в водных массах. Например, насыщение организма кислородом осуществляется с помощью жабр, а размещение органов чувств и функционирование пищеварительной и выделительной систем также подстроены под водную среду.
Кроме того, стоит отметить, что говоря о способности рыб к плаванию, следует учитывать, что именно эти животные достигли высшего уровня адаптации в водной среде по сравнению с более примитивными формами. Следующим эволюционным этапом стало появление организмов, которые начали «учиться» ползать, ходить и летать. Одним из первых «мигрантов» на сушу стал Отряд Целикантовых рыб, который представлен сегодня реликтовой латимерией.
