Реферат: Двоякодышащие рыбы
Когдаво время шестимесячной засухи озеро Чад в Африке уменьшает свою площадь почтина одну треть и обнажается илистое дно, местные жители отправляются на рыбалку,прихватывая с собой… мотыги. Они отыскивают на обсохшем дне холмики,напоминающие кротовины, и выкапывают из каждого глиняную капсулу с рыбой,сложившейся вдвое, подобно заколке для волос.
/>
Рыбаэта называется протоптерус (Protopterus) и относится к подклассу1 двоякодышащихрыб (Dipnoi). Помимо обычных для рыб жабр у представителей этой группы имеютсяеще и одно или два легких – видоизмененный плавательный пузырь, черезоплетенные капиллярами стенки которого происходит газообмен. Атмосферный воздухдля дыхания рыбы захватывают ртом, поднимаясь к поверхности. А в их предсердииприсутствует неполная перегородка, продолжающаяся и в желудочке. Венознаякровь, поступающая от органов тела, попадает в правую половину предсердия и вправую половину желудочка, а кровь, поступающая из легкого, – в левую частьсердца. Потом насыщенная кислородом «легочная» кровь попадает в основном в тесосуды, которые ведут через жабры к голове и органам тела, а кровь из правойчасти сердца, также пройдя через жабры, в значительной степени попадает всосуд, ведущий к легкому. И хотя бедная и богатая кислородом кровь частичносмешиваются и в сердце, и в сосудах, все же можно говорить о зачатках удвоякодышащих рыб двух кругов кровообращения.
Двоякодышащиерыбы – очень древняя группа. Их остатки находят в отложениях девонского периодапалеозойской эры. В течение долгого времени двоякодышащие были известны толькопо таким окаменелым остаткам, и только в 1835 г. было установлено, чтообитающий в Африке протоптер – двоякодышащая рыба. Всего же, как оказалось, донаших дней дожили представители шести видов этой группы: австралийский рогозубиз отряда однолегочных, американский чешуйчатник – представитель отрядадвулегочных и четыре вида африканского рода Protopterus, также из отрядадвулегочных. Все они, как, видимо, и их предки, пресноводные рыбы.
Австралийскийрогозуб (Neoceratodus forsteri) встречается на очень небольшой территории – вбассейнах рек Бернетт и Мэри на cеверо-востоке Австралии. Это крупная рыба сдлиной тела до 175 см и массой свыше 10 кг. Массивное тело рогозуба сжато сбоков и покрыто очень крупной чешуей, а мясистые парные плавники напоминаютласты. Окрашен рогозуб в однообразные тона – от рыжевато-коричневого доголубовато-серого, брюхо светлое.
Живетэта рыба в реках с медленным течением, сильно заросших водной и надводнойрастительностью. Каждые 40 – 50 мин рогозуб всплывает и с шумом выдыхает воздухиз легкого, издавая при этом характерный стонуще-хрюкающий звук, который разноситсядалеко по окрестностям. Сделав вдох, рыба снова опускается на дно.
Большуючасть времени рогозуб проводит на дне глубоких омутов, где лежит на брюхе илистоит, опираясь на свои ластоподобные плавники и хвост. В поисках пищи –различных беспозвоночных – он медленно ползает, а подчас и «ходит», опираясь нате же парные плавники. Плавает медленно, и только будучи вспугнутым, пускает вход свой мощный хвост и выказывает способность к быстрому движению.
Периодзасухи, когда реки мелеют, рогозуб переживает в сохранившихся ямах с водой.Когда в перегретой стоячей и практически лишенной кислорода воде гибнет рыба, асама вода в результате гнилостных процессов превращается в зловонную жижу,рогозуб благодаря своему легочному дыханию остается живым. Но если водавысыхает полностью, эти рыбы все же погибают, так как в отличие от своихафриканских и южноамериканского сородичей не могут впадать в спячку.
Нерестрогозуба приходится на период дождей, когда реки вздуваются и вода в них хорошоаэрируется. Крупные, до 6–7 мм в диаметре, икринки рыба откладывает на водныерастения. Через 10–12 дней вылупляются личинки, которые до рассасыванияжелточного мешка лежат на дне, лишь изредка перемещаясь на короткое расстояние.На 14-й день после вылупления у мальков появляются грудные плавники, и с этогоже времени, вероятно, начинает функционировать легкое.
Рогозубимеет вкусное мясо, а ловить его очень просто. В результате численность этихрыб сильно сократилась. Сейчас рогозубы находятся под охраной и предпринимаютсяпопытки акклиматизации их в других водоемах Австралии.
Срогозубом связана история одной из самых известных зоологических мистификаций.В августе 1872 г. директор Брисбейнского музея совершал поездку посеверо-восточной Австралии, и однажды ему сообщили, что в его честь приготовилизавтрак, для которого туземцы доставили очень редкую рыбу, пойманную ими в 8–10милях от места пиршества. И действительно, директор увидел рыбу очень странногооблика: длинное массивное тело было покрыто чешуей, плавники походили на ласты,а рыло напоминало утиный клюв. Ученый сделал рисунки этого необычного существа,а после возвращения передал их Ф. Де Кастельнау, ведущему австралийскомуихтиологу. Кастельнау не замедлил описать по этим рисункам новый род и вид рыб– Ompax spatuloides. Последовала довольно бурная дискуссия о родственных связяхнового вида и о его месте в классификационной системе. Оснований для споровбыло много, так как в описании Ompax многое оставалось неясным и совсемотсутствовали сведения по анатомии. Попытки добыть новый экземпляр оказалисьбезрезультатными. Нашлись скептики, которые высказывали сомнения всуществовании этого животного. Тем не менее таинственный Ompax spatuloides безмалого в течение 60 лет продолжал упоминаться во всех справочниках и сводках поавстралийской фауне. Загадка разрешилась неожиданно. В 1930 г. в «Сиднейскомбюллетене» появилась заметка, автор которой пожелал остаться неизвестным. Вэтой заметке сообщалось, что с простодушным директором Брисбейнского музеясыграли невинную шутку, так как поданный ему «Ompax» был приготовлен изхвостовой части угря, туловища кефали, головы и грудных плавников рогозуба ирыла утконоса. Сверху все это хитроумное гастрономическое сооружение былоискусно покрыто чешуей того же рогозуба…
Африканскиедвоякодышащие – протоптеры – имеют нитевидные парные плавники. Самой крупный изчетырех видов – большой протоптер (Protopterus aethiopicus) может достигать вдлину более 1,5 м, а обычная длина малого протоптера (P.amphibius) – около 30см.
Плаваютэти рыбы, змееобразно изгибая тело наподобие угрей. А по дну c помощью своихнитевидных плавников они передвигаются как тритоны. В коже этих плавниковимеются многочисленные вкусовые почки – как только плавник касается съедобногопредмета, рыба разворачивается и хватает добычу. По временам протоптерыподнимаются на поверхность, заглатывая через ноздри2 атмосферный воздух.
Протоптерыживут в Центральной Африке, в озерах и реках, протекающих по болотистойместности, подверженной ежегодным затоплениям и подсыхающей в сухой сезон. Припересыхании водоема, когда уровень воды снижается до 5–10 см, протоптерыначинают рыть норы. Рыба захватывает грунт ртом, измельчает и выбрасываетнаружу через жаберные щели. Выкопав вертикальный вход, протоптер делает в егоконце камеру, в которой и размещается, перегнув тело и выставив кверху голову.
Покавода еще не высохла, рыба время от времени поднимается, чтобы глотнуть воздуха.Когда пленка усыхающей воды доходит до верхней кромки жидкого ила, выстилающегодно водоема, часть этого ила засасывается в нору и закупоривает выход. Послеэтого протоптер уже не показывается на поверхности. До того как пробкаокончательно просохнет, рыба, тычась в нее рылом, уплотняет ее снизу инесколько приподнимает в виде колпачка. При высыхании такой колпачок становитсяпористым и пропускает достаточное количество воздуха для того, чтобы поддержатьжизнь спящей рыбы. Как только колпачок затвердевает, вода в норе становитсявязкой от обилия слизи, выделяемой протоптером. По мере подсыхания грунтауровень воды в норе падает, и в конце концов вертикальный ход превращается ввоздушную камеру, а перегнувшаяся пополам рыба замирает в нижней, расширеннойчасти норы. Вокруг нее образуется плотно прилегающий к коже слизистый кокон, вверхней части которого имеется тонкий ход, по которому воздух проникает кголове. В таком состоянии протоптер и ожидает следующего периода дождей,который наступает через 6–9 месяцев. В лабораторных условиях протоптеровдержали в спячке свыше четырех лет, и по окончании опыта они благополучнопроснулись.
Вовремя спячки у протоптеров резко снижается интенсивность обмена веществ, но темне менее за 6 месяцев рыба теряет до 20% первоначальной массы. Посколькуэнергия поставляется в организм за счет распада не жировых запасов, а главнымобразом мышечной ткани, в теле рыбы накапливаются продукты азотистого обмена.Во время активного периода они выводятся преимущественно в виде аммиака, но вовремя спячки аммиак преобразуется в менее токсичную мочевину, количествокоторой в тканях к концу спячки может составлять 1–2% массы рыбы. Механизмы,обеспечивающие устойчивость организма к таким высоким концентрациям мочевины,еще не выяснены.
Призаполнении водоемов с началом периода дождей грунт постепенно размокает, водазаполняет воздушную камеру, и протоптер, прорвав кокон, начинает периодическивысовывать голову и вдыхать атмосферный воздух. Когда вода покрывает дноводоема, протоптер покидает нору. Вскоре мочевина выводится из его организмачерез жабры и почки.
Черезмесяц-полтора после выхода из спячки у протоптеров начинается размножение. Приэтом самец роет на дне водоема, среди зарослей растительности, особуюнерестовую нору и заманивает туда одну или нескольких самок, каждая из которыхоткладывает до 5 тыс. икринок диаметром 3–4 мм. Через 7–9 дней появляютсяличинки, имеющие большой желточный мешок и 4 пары перистых наружных жабр. Припомощи специальной цементной железы личинки прикрепляются к стенкам гнездовойноры.
Через3–4 недели желточный мешок полностью рассасывается, мальки начинают активнопитаться и покидают нору. При этом они теряют одну пару наружных жабр, аоставшиеся две или три пары могут сохраняться еще в течение многих месяцев. Умалого протоптера три пары наружных жабр сохраняются до тех пор, пока рыба недостигнет размеров взрослой особи.
Покинувнерестовую нору, мальки протоптера в течение некоторого времени плавают толькорядом с ней, скрываясь туда при малейшей опасности. Все это время самецнаходится около гнезда и активно защищает его, бросаясь даже на приблизившегосячеловека.
Протоптертемный (P. dolloi), встречающийся в бассейнах рек Конго и Огове, обитает вболотистых местностях, где слой подземной воды сохраняется и во время сухогосезона. Когда поверхностные воды летом начинают убывать, эта рыба, как и еесородичи, зарывается в придонную грязь, но докапывается до слоя жидкого ила иподземной воды. Устроившись там, протоптер темный проводит сухой сезон, несоздавая кокона и поднимаясь время от времени вверх, чтобы подышать свежимвоздухом.
Начинаетсянора темного протоптера наклонным ходом, расширенная часть которого служит рыбеи нерестовой камерой. По рассказам местных рыбаков, такие норы, если их неразрушают паводки, служат рыбе от пяти до десяти лет. Подготавливая нору кнересту, самец год от года наращивает вокруг нее грязевой холмик, который витоге достигает 0,5–1 м высоты.
Протоптерыпривлекли к себе внимание ученых, занимающихся созданием снотворных препаратов.Английские и шведские биохимики попытались выделить «снотворные» вещества изорганизма животных, впадающих в спячку, в том числе и из организма протоптера.Когда экстракт из мозга уснувших рыб вводили в кровеносную систему лабораторныхкрыс, температура их тела начинала быстро падать, и они засыпали так быстро,словно падали в обморок. Сон продолжался 18 ч. Когда крысы просыпались, никакихпризнаков того, что они находились в искусственном сне, у них обнаружить неудалось. Экстракт, полученный из мозга бодрствующих протоптеров, не вызывал укрыс никаких последствий.
Американскийчешуйчатник (Lepidosiren paradoxa), или лепидосирен, – представительдвоякодышащих, обитающий в бассейне Амазонки. Длина тела этой рыбы достигает1,2 м. Парные плавники короткие. Живут лепидосирены преимущественно вовременных водоемах, заливаемых водой в период дождей и разливов, и питаютсяразнообразной животной пищей, преимущественно моллюсками. Может быть, поедаютони и растения.
Когдаводоем начинает пересыхать, лепидосирен роет на дне нору, в которойустраивается так же, как и протоптеры, и забивает вход пробкой из грунта. Кокону этой рыбы не образуется – тело спящего лепидосирена окружено слизью,увлажненной грунтовыми водами. В отличие от протоптеров, основойэнергетического обмена в период спячки у чешуйчатника служат запасынакопленного жира.
Через2–3 недели после нового затопления водоема лепидосирены приступают кразмножению. Самец роет вертикальную нору, иногда горизонтально загибающуюся кконцу. Некоторые норы достигают 1,5 м длины и 15–20 см ширины. В конец норырыба затаскивает листья и траву, на которые самка выметывает икринки диаметром6–7 мм. Самец остается в норе, охраняя икру и вылупившуюся молодь. Слизь,выделяемая его кожей, обладает коагулирующим действием и очищает воду в норе отмути. Кроме того, в это время на его брюшных плавниках развиваются обильноснабженные капиллярами ветвящиеся кожные выросты длиной 5–8 см. Одни ихтиологисчитают, что в период заботы о потомстве лепидосирен не использует легочногодыхания и эти выросты служат ему дополнительными наружными жабрами. Существуети противоположная точка зрения – поднявшись к поверхности и глотнув свежеговоздуха, самец лепидосирена возвращается в нору и через капилляры на выростахотдает часть кислорода в воду, в которой развиваются икра и личинки. Как бы тамни было, после периода размножения эти выросты рассасываются.
Вылупившиесяиз икринок личинки имеют 4 пары сильно ветвящихся наружных жабр и цементнуюжелезу, при помощи которой прикрепляются к стенкам гнезда. Примерно черезполтора месяца после вылупления, когда мальки достигают длины 4–5 см, ониначинают дышать с помощью легких, а наружные жабры рассасываются. В это времямальки лепидосирена оставляют нору.
Местноенаселение ценит вкусное мясо лепидосерена и интенсивно истребляет этих рыб.
Список литературы
Жизньживотных. Том 4, часть 1. Рыбы. – М.: Просвещение, 1971.
Наукаи жизнь; 1973, №1; 1977, №8.
НаумовН.П., Карташев Н.Н. Зоология позвоночных. Ч. 1. Низшие хордовые, бесчелюстные,рыбы, земноводные: Учебник для биолог. спец. ун-тов. – М.: Высшая школа, 1979.
Дляподготовки данной работы были использованы материалы с сайта learnbiology.narod.ru