Рыбы дышат с помощью жабр. Как дышат рыбы в воде

Как рыбы дышат?

Ни одно животное не может жить без кислорода. Он есть в воздухе и растворен в воде. Наземные позвоночные дышат кислородом воздуха; их орган дыхания - легкие. Рыбы добывают кислород из воды, для этого у них есть жабры.

Рыба дышит, набирая воду в рот. Через глотку, в которой есть ряды парных отверстий - жаберные щели, вода поступает к расположенным по обе стороны головы жабрам и, омывая их, вытекает из-под жаберной крышки. При этом растворенный в ней кислород через тончайшие покровы жаберных лепестков, пронизанные кровеносными капиллярами, проникает в кровь, а кровеносная система доставляет кислород в клетки. На воздухе у рыбы наступает удушье, как только жаберные лепестки подсыхают и становятся не проницаемыми для кислорода.

Когда рыбы дышат, они «вдыхают» и «выдыхают» не воздух, как люди, а воду. Понаблюдайте за рыбкой в аквариуме: ее рот и жаберные крышки то открываются, то закрываются, обеспечивая организм свежим водным раствором кислорода.

Однако из этого общего правила есть исключение. В Африке, Южной Америке и Австралии обитают двоякодышащие рыбы, которые дышат не только жабрами, но и плавательным пузырем, соединенным протоком с глоткой. Впрочем, строением их ячеистый плавательный пузырь мало чем отличается от настоящих легких. У большинства современных видов это даже парный орган, как у всех высших позвоночных. Двоякодышащие рыбы втягивают воздух в «легкие» ноздрями при закрытом рте, как и все наземные позвоночные, но, кроме того, они могут дышать и жабрами, как рыбы. Все они - обитатели пресных водоемов, которые в сухой период года частично или полностью пересыхают. Тогда двоякодышащие рыбы залегают в вырытые в грунте норы и впадают в спячку. Африканские протоптеры могут прожить без воды 9 месяцев, а один подопытный протоптер установил рекорд - более четырех лет!

И протоптеры, и южноамериканские чешуйчатники из бассейна Амазонки во время спячки дышат воздухом. Австралийский рогозуб не впадает в спячку и выживает, если от его водоема остается хотя бы зловонная лужа. Даже тогда он, дыша своим непарным «легким», чувствует себя хорошо, но совсем без воды быстро погибает.

Двоякодышащие питаются беспозвоночными, рыбами и земноводными. Нерестятся они в период дождей.

Прежде ученые считали, что наземные позвоночные произошли от древних двоякодышащих. Но теперь твердо установлено, что связующим звеном между рыбами и земноводными были животные из класса почти полностью вымерших кистеперых рыб, а двоякодышащие, тоже вымершие, кроме современных шести видов, - это боковая, тупиковая ветвь эволюции.

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 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

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.

Благодаря процессам дыхания организм получает элексир жизни - кислород, разносимый кровью по тканям тела. У рыб поглощение кислорода и поступление его в кровь, происходит, в первую очередь, в жабрах, имеющих множество мельчайших кровеносных капилляров. Дополнительными органами дыхания, снабжающими кровь кислородом, могут служить брызгальца, имеющиеся у акул и скатов на голове перед глазами, лабиринт (воздушная полость, снабженная кровеносными сосудами), плавательный пузырь, кишечник.

Своеобразное приспособление имеется у электрического угря Electrophorus sp. Южной Америки. При работе его электрических батарей происходит электролиз непосредственно в крови рыбы, и вода разлагается на кислород и водород. Последний выпускается пузырьками через жабры, а кислород разносится кровью по всему организму. Угорь хорошо чувствует себя в заморных тропических озерах-полуболотах при высокой температуре воды.

В процессе индивидуального развития и роста рыб дыхательный аппарат их меняется. У личинок и ранней молоди большинства рыб кровеносные сосуды покрывают всю поверхность желточного мешка, грудных плавников, головы, жаберных крышек, у некоторых видов - всю поверхность тела. Постепенно развивается жаберное дыхание. Грудные плавники играют важную роль в дыхании рыб на всех этапах их развития, помогая вентиляции дыхательной системы. Однако у акул грудные плавники не способны совершать дыхательные движения. У них, так же, как и у некоторых других быстродвижущихся рыб, например, скумбриевых, имеется пассивное дыхание. При скорости 2 метра в секунду и выше рот песчаной акулы Carcharias sp. полуоткрыт, и вода, омывая жаберную полость, обеспечивает поступление кислорода. Обычное активное дыхание у песчаной акулы наблюдается лишь при очень медленном движении и в покое.

Возможно, пассивное дыхание свойственно более широкому числу видов. Во всяком случае, известно, что больших быстроходных акул нельзя содержать в маленьких бассейнах, где они не могут развить скорости, достаточной для полноценного дыхания. Постепенно рыбы становятся анемичными и гибнут от удушья. Интересно, что и для частого спутника акулы - прилипалы Remora sp. характерно пассивное дыхание.

Жабры у рыбы работают только в воде. Если ее вытащить на сушу, вода из жабр выливается, они обсыхают и склеиваются. Сельди и толстолобик в этом случае погибают почти мгновенно, немногим дольше живут форели, лососи, судак. У карася и сазана жаберные крышки плотно закрываются, и рыбы несколько часов остаются живыми в мокрой траве. Дело в том, что они потребляют мало кислорода, и при "выключенных" жабрах он поступает в кровь через поверхность кожи. Кожное дыхание в какой-то степени свойственно осетровым, щуке.

В прошлом столетии к столу именитых купцов нередко доставляли живых осетров, которых по нескольку суток везли без воды в брезентовой люльке. В рот рыбы клали кусочек ваты, пропитанной коньяком или спиртом. "Захмелевшая" рыба, впав в оцепенение, отлично выдерживала путешествие. А стерлядь к царскому столу доставляли в живом виде после 3-5 суток пути в корзинах с влажным мхом.

На холоде долго живет без воды щука. Если ее завернуть в плотную бумагу, она может "ожить" спустя 3 часа. Сильно развито кожное дыхание у угря. Он по многу суток может обходиться без воды и по утрам нередко переползает из водоема в водоем. Даже обыкновенный карась благодаря активному кожному дыханию способен по году и более выживать в иле пересохших озер, пока водоем не заполнится водой. В Северном Казахстане, где много бессточных озер с сильными колебаниями уровня воды, нередко наблюдаются такие случаи.

Вспомним также об удивительной тропической рыбке - илистом прыгуне, или периофтальмусе Periophtalmus sp. Передняя пара плавников у него превратилась в подобие ног, что дает возможность совершать прыжки. Прыгуна не встретишь плавающим в воде, часами он сидит или ползает во влажной атмосфере мангров по веткам и корням, гоняясь за насекомыми. Его любимая поза - тело на суше, хвост в воде. Тонкая кожа хвоста, насыщенная множеством расположенных на поверхности капилляров, легко пропускает кислород. Хвост, таким образом,- важный орган дыхания. Жабры этой рыбы защищены от высыхания плотно закрывающимися крышками. Основная часть кислорода поступает как через кожу тела и головы, так и через слизистую оболочку ротовой и жаберной полости, насыщенную сосудами.

У нашего вьюна наблюдается особый вид дополнительного дыхания - кишечное. Заглатывая воздух, вьюн пропускает его через кишечник, в котором имеется густая сеть кровеносных сосудов. Вьюн тоже может жить в высохшем водоеме под слоем сухого ила толщиной 30-40 сантиметров.

Атмосферный воздух для дыхания заглатывают и другие рыбы нашей средней полосы. Часто в летний зной в зарослях тростника и осоки на озере или речке слышится чмоканье. Его издают, высунув голову из воды, линь, карась, сазан. Заглотанный воздух при движении через жабры обогащает воду в полости кислородом. Такое дыхание вынужденно и наступает при ухудшении кислородного баланса а водоеме.

Но для некоторых тропических рыб дыхание атмосферным воздухом является нормальным и обязательным. У лабиринтовых рыб для этого имеется надносовая полость, снабженная множеством кровеносных сосудов. Даже а воде с достаточным количеством кислорода они регулярно поднимаются к поверхности, чтобы пополнить запас воздуха. Таким же свойством обладает и змееголов, обитающий сейчас и в европейской части СССР. Окунь-ползун анабас Anabas sp. после дождей выползает из воды в поисках земляных червей, и нередко птицы заносят его на верхушки деревьев.

Пожалуй, нет у рыб другого органа, имеющего столь многоцелевое назначение, как плавательный пузырь. Он может функционировать как орган дыхания, слуха, регулятор плавучести и источник звука. Плавательный пузырь, как показывает история его развития, возник из складок слизистой оболочки передней кишки. Дыхательная функция плавательного пузыря является, видимо, более ранней. К этой мысли приводит тот факт, что гидростатическая функция пузыря появляется у более поздних рыб - костистых. У ряда видов, например у тропического сомика Doras sp. , он играет роль легкого. Известный путешественник прошлого века Шомбург описывал, как сомики при пересыхании родного водоема стаями совершали перекочевки по суше в поисках новых водоемов. Тысячи рыб ползли со скоростью медленно идущего человека, подталкивая туловище гибким хвостом и опираясь на иглы грудных плавников.

Еще лучше приспособлены к дыханию атмосферным воздухом двоякодыщащие рыбы, родственники предков первых наземных позвоночных. Они могут дышать как жабрами, так и ячеистым плавательным пузырем, который подобно настоящим легким состоит из двух долей. Так, например, африканская рыба протоптерус Protopterus sp. при полном высыхании водоема зарывается в ил, роет гнездо, вокруг своего тела сооружает из ила кокон и впадает в спячку. На глубине 0,5м он может пребывать в спячке до 2-3 лет. Как только вода заливает кокон и он растворяется, рыба выбирается на поверхность и начинает активный образ жизни.

Протоптерус располагается в коконе ртом к отверстию, кожа остается влажной. Продукты обмена скапливаются в тканях и выделяются после пробуждения рыбы из спячки. Родственник протоптеруса австралийский рогозуб Ceratodus sp. живет в заросших реках с медленным течением. В конце лета, когда река распадается на изолированные бочаги и вся рыба погибает, рогозуб в спячку не впадает, а существует, дыша воздухом, за которым поднимается к поверхности. Туземцы отыскивают его по характерным чмокающим звукам, которые рыба издает, заглатывая воздух. Крупнейшая пресноводная рыба - арапаима Arapaima sp. , обитающая в бассейне Амазонки, тоже дышит пузырем, выглядящим, как губчатые легкие наземных животных. В них существует артериальный и венозный поток крови, разделение которого еще недостаточно совершенно. Жабры используются рыбой лишь на первом месяце жизни, затем она дышит только при помощи пузыря. Вода в "легкие" не попадает. За кислородом рыба также поднимается к поверхности, молодь - 20-30 раз в час, взрослая - 6-10 раз. Академик И.И.Шмальгаузен, рассматривая происхождение наземных позвоночных животных, пришел к выводу, что выход рыбы на сушу произошел в прогреваемых пресноводных водоемах с недостатком кислорода, где в преимущественном положении оказались формы, способные дышать атмосферным кислородом. Первичными органами их дыхания были, как уже сказано, кожа и плавательный пузырь, из которого впоследствии развились легкие. В девонский период (320-400млн. лет назад) широко распространились древние двоякодышащие рыбы, вымершие родственники современных двоякодышащих, а также кистеперые. У тех и других форм конечности были приспособлены не только для плавания, но и для ползания по суше. Но для того, чтобы по-настоящему завоевать сушу, позвоночным потребовалось еще 200млн. лет.