Все живые организмы нуждаются в кислороде. Этот газ они поглощают при дыхании. В воде, даже насыщенной кислородом (а не воздухом), при температуре 20"С объемная доля кислорода составляет не более 1%.
Дыхание рыб в водной осуществляется главным образом при помощи жабр: вода с растворенным кислородом проходит через рот в жабры, где растворенный кислород поглощается и поступает в организм. Степень поглощения кислорода из воды при таком способе дыхания очень высока и составляет до 30% (для сравнения: млекопитающие поглощают лишь до четверти вдыхаемого кислорода).
У некоторых рыб существуют и дополнительные органы дыхания: они поглощают кислород через кожу или при помощи специальных органов, характерных для отдельных видов, родов или семейств. Например, у рыб семейства Anabantidae, к которым относятся многие популярные представители аквариумной ихтиофауны (гурами, петушки, лялиусы, макроподы), имеется особый орган - жаберный лабиринт, позволяющий поглощать кислород из воздуха. Если эти рыбы не имеют возможности подняться к поверхности воды в течение нескольких часов, то они погибают.
Кислород, попадающий через жабры и другие органы дыхания в организм, поступает в кровь и разносится по всему телу рыбы. Он участвует в процессе окисления органических веществ. Эти окислительно-восстановительные реакции поставляют энергию для поддержания жизнедеятельности рыб.
Каковы источники кислорода в аквариумной воде? Главный из них, как и в природных водоемах, - естественный газообмен с окружающим воздухом. Этот газообмен улучшается, если в водоеме имеются волны, пороги, перекаты (в аквариумных условиях их заменяет принудительная аэрация воды при помощи помп или микрокомпрессоров). Значительное количество кислорода в процессе фотосинтеза поставляют растения.
Растворенный в воде кислород поглощается рыбами и другими аквариумными животными и в ночное время растениями. Он расходуется также при разложении экскрементов, остатков растений и мертвых рыб.
Количество кислорода, которое необходимо рыбам, бывает различным и во многом зависит от температуры воды, вида и размера рыб, степени их активности и других факторов.
Температура воды влияет на содержание в ней кислорода: как известно, растворимость газов уменьшается при увеличении температуры жидкости. Обычно содержание кислорода в воде, контактирующей с атмосферным воздухом, меньше предельной растворимости и составляет 0,7 мл в 100 г воды при 15" С, 0,63 мл - при 20" С и 0,58 мл - при 25" С. Это содержание кислорода вполне достаточно для аквариумных обитателей, т. к. установлено, что наиболее оптимальным для них содержанием О2 является от 0,55 мл до 0,7 мл в 100 г воды.
Вездеходы самоделки мотоциклы
Как дышит рыба 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 получают кислород из воды? Так много вопросов возникает сразу, если только задуматься, как можно дышать в воде. Попытаемся найти на них ответы.
Органы дыхания рыб
Основным органом дыхания 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 органы дыхания 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. Жаберные дуги 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 - плавательный пузырь. 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.
Все живые существа, включая и рыб, нуждаются в наличии кислорода. Этот газ поглощается организмом при дыхании. В среде обитания рыб – воде – содержится настоящий кислород, а не привычный для нас воздух. Кислород, попадая в организм через жабры или дополнительные органы дыхания, проникает в кровь, которая распространяет его по телу рыбы и поддерживает ее жизнедеятельность. В таком же процессе у человека участвуют легкие вместо жабр.
В воде дыхание рыбин главным образом происходит с помощью жабр. Вода, насыщенная кислородом, поступает через рот непосредственно в глотку. Жабры рыбы состоят из жаберной крышки и мягкой кожной отслойки. Во время так называемого вдоха жаберная крышка открывается, а кожная отслойка наоборот прижимается к телу. За чет этого жаберная полость увеличивается, а давление внутри нее уменьшается, и вода втягивается из глотки. Во время выдоха жаберная крышка закрывается и плотно прижимается к телу, и не дает возможности воде вернуться обратно в глотку. При этом жаберная полость сильно уменьшается, а давление в ней повышается, и вода просачивается через кожную отслойку и выходит обратно в среду обитания данной рыбки.
Такой способ дыхания позволяет поглощать кислород в большей степени. У рыб поглощение кислорода составляет почти тридцать процентов. Например, у млекопитающих он составляет менее четверти от всего вдыхаемого кислорода. Если водоем сильно загрязнен, то многие рыбки всплывают на поверхность за воздухом, но, к сожалению, с помощью жабр нельзя из воздуха усвоить кислород. Поэтому, загрязняя водоемы, мы уничтожаем многие виды рыбок. Но есть одна необычная дальневосточная рыбка, ее название лазающий окунь. Ее двигающиеся чешуя, цепляясь за землю, способствует выходу рыбы на берег. Некоторое время она может дышать воздухом, потому что ее жабры смогли приспособиться к поглощению кислорода из воздуха.
Но некоторые отдельные виды рыб кроме жабр имеют дополнительные органы для дыхания. Например, они могут поглощать кислород через кожу. К ним относятся карпы, караси, угри и другие. Когда кислорода в воде не хватает, они используют для дыхания свою кожу. Если положить такую рыбку во влажную траву, то она может прожить там больше половины суток.
Те, кто имеет дома аквариум, наверняка замечал, что рыбки частенько подплывают к поверхности воды и слегка высовывают свою голову. Многие разновидности аквариумных рыбок обладают особым органом, он называется жаберный лабиринт. С его помощью рыбы могут поглощать кислород прямо из воздуха. В тех случаях, когда у рыбки отсутствует возможность подняться на поверхность воды хотя бы один раз за несколько часов, она может погибнуть.
Возможно, вы будете удивлены, но есть одна рыбка, которая при дыхании использует свой кишечник. Это американский сомик. Глотая воздух, они отправляют его в кишечник, стенки которого имеют множество кровеносных сосудов. Именно в нем кровь обогащается дополнительным кислородом.
Еще есть двоякодышащие рыбы. У них есть подобие настоящих легких, которые смогли образоваться из обычного плавательного пузыря.
Именно так и дышат рыбы!
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).
Из иглокожих жабры имеют морские звезды и морские ежи. Все первичноводные животные (рыбы) имеют ряды парных отверстий (жаберные щели), расположенные в глотке. У кишечнодышащих (подвижных донных животных), оболочников (мелких 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 . 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 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.
Источники:
- Эволюция дыхательной системы
Насекомые так не похожи на людей. Их эмбриональное развитие протекает с превращениями, они обладают наружным, а не внутренним скелетом, у них отличаются кровеносная и центральная нервная системы. Даже дышат насекомые совсем не так, как млекопитающие.
Инструкция
В организме человека присутствует всего одна трахея. По ней воздух, поступивший через верхние дыхательные пути, транспортируется в . У насекомых отсутствует нос, легкие и бронхи, их кровь, в отличие от крови , не разносит кислород по всему организму. Дышат исключительно при помощи , количество которых в их организме превышает количество и может варьировать от одной-двух до восьми-десяти пар.
Дыхательная система насекомых множеством трахей, которые пронизывают их тело. Трахеи представляют собой трубочки, открывающиеся наружу устьями-дыхальцами. В глубине тела трахеи ветвятся на более мелкие трубки – трахеолы. Трахеолы оплетают все органы, доставляя кислород к местам его потребления.
