Риби дихають за допомогою зябер. Як дихають риби у воді

Як риби дихають?

Жодна тварина не може жити без кисню. Він є у повітрі та розчинений у воді. Наземні хребетні дихають киснем повітря; їхній орган дихання - легкі. Риби видобувають кисень із води, при цьому вони мають зябра.

Риба дихає, набираючи воду до рота. Через глотку, в якій є ряди парних отворів - зяброві щілини, вода надходить до зябер, що розташовані по обидва боки голови і, омиваючи їх, витікає з-під зябрової кришки. При цьому розчинений у ній кисень через найтонші покриви зябрових пелюсток, пронизані кровоносними капілярами, проникає в кров, а кровоносна система доставляє кисень у клітини. На повітрі у риби настає ядуха, як тільки зяброві пелюстки підсихають і стають не проникними для кисню.

Коли риби дихають, вони вдихають і видихають не повітря, як люди, а воду. Спостерігайте за рибкою в акваріумі: її рот і зяброві кришки то відкриваються, то закриваються, забезпечуючи організм свіжим водним розчином кисню.

Однак із цього загального правила є виняток. В Африці, Південній Америці та Австралії мешкають риби, що дихають, які дихають не тільки зябрами, а й плавальною бульбашкою, з'єднаною протокою з глоткою. Втім, будовою їх комірчастий плавальний міхур мало чим відрізняється від справжніх легень. Більшість сучасних видів це навіть парний орган, як в усіх вищих хребетних. Двоякодишачі риби втягують повітря в «легкі» ніздрями при закритому роті, як і всі наземні хребетні, але, крім того, вони можуть дихати і зябрами, як риби. Всі вони - мешканці прісних водойм, які в суху пору року частково або повністю пересихають. Тоді подвійні риби залягають у вириті в грунті нори і впадають у сплячку. Африканські протоптери можуть прожити без води 9 місяців, а один піддослідний протоптер встановив рекорд – понад чотири роки!

І протоптери, і американські лускати з басейну Амазонки під час сплячки дихають повітрям. Австралійський рогозуб не впадає в сплячку і виживає, якщо від його водоймища залишається хоча б смердюча калюжа. Навіть тоді він, дихаючи своїм непарним «легким», почувається добре, але зовсім без води швидко гине.

Двоякодишачі харчуються безхребетними, рибами та земноводними. Нерестяться вони під час дощів.

Насамперед вчені вважали, що наземні хребетні походять від стародавніх дводихання. Але тепер твердо встановлено, що сполучною ланкою між рибами та земноводними були тварини з класу майже повністю вимерлих кистеперих риб, а двоякодишачі, теж вимерлі, крім сучасних шести видів, - це бічна, тупикова гілка еволюції.

Як дихає риба у воді? Дуже цікаве питання, відповісти на нього зовсім не складно. Вона дихає зябрами, але як саме це відбувається, адже вода – це не повітря? І чи всі риби мають зябра? Чи можуть вони дихати атмосферним повітрям? А як вони одержують кисень із води? Так багато питань виникає відразу, якщо тільки замислитись, як можна дихати у воді. Спробуємо знайти відповіді.

Органи дихання риб

Основним органом дихання риб є зябра. Вони розташовуються біля голови в зябровій порожнині. Це парний орган. До того ж вони дуже ніжні, тому для захисту їх прикриває зверху зяброва кришка. Але чи всі зябра мають однакову будову? Звичайно ж ні. У різних груп риб воно різне. Наприклад, у круглоротих зябра мішковидні, а у хрящових, наприклад акул, вони пластинчасті. А ось у найбільшої групи - костистих риб - зябра гребінчасті. Вони мають найскладнішу будову. Також дуже цікавий факт: на відміну від інших костисті риби «дихають» через рот. А ось у круглоротих міксин та хрящових схилів вода з киснем надходить зовні. У процесі еволюції органи дихання риб постійно ускладнювалися та вдосконалювалися. Більшість риб дихає киснем, розчиненим у воді, але є й винятки, що можуть використовувати і повітря.

Двоякодихаючі риби

Двоякодишачі риби дихають так само, як і всі інші види. Але є одна цікава особливість. Ця дуже давня група риб має не тільки зяброве, але ще й легеневе дихання. Колись ці види були поширені Землі. Зараз існує лише один загін - рогозубоподібні. Вони зустрічаються в Австралії, Африці та Південній Америці. Як органи для здійснення легеневого дихання у цих риб є один або два (залежно від виду) міхура. Вони розташовані на стравоході з черевного боку. Це й дозволяє дводишним довгий час перебувати в збіднених киснем водоймах, там, де інші риби вижити просто не можуть.

Органи дихання круглоротих

На зорі появи риб, мабуть, першими, у кого розвинулися, нехай і не найскладніші, але все ж зябра, є круглороті. Це навіть зовсім риби. Міногі (круглороти) з'явилися значно раніше і є окремим загоном безщелепні. Їхні органи дихання представлені зябровими мішками. Вони мають ентодермальне походження і виникли внаслідок відокремлення від горлянки. Як дихає риба мінога з їхньою допомогою? У неї є сім парних зябрових мішків, у кожному з них по два отвори. Перше називається зовнішнім, а друге - внутрішнім, воно веде до дихальної трубки. До того ж цей отвір може постійно відкриватися та закриватися. Сама дихальна трубка сформувалася внаслідок розподілу глотки. Верхня її частина стала травною, а нижня – дихальною. У більшості міногових зовнішні зяброві отвори об'єднані в один канал. Він відкривається трохи далі останнього зябрового мішка. У міног та міксин носовий отвір з'єднаний з глоткою. Тому навіть коли риба заривається в пісок, вона може дихати. Коли круглороті харчуються, то вода проникає в зяброві мішки не через ротову або носову порожнину, а через зовнішні зяброві отвори.

Будова зябрового апарату кісткових риб

Костисті риби дихають зябрами. Вони мають складну будову. Отже, зябровий апарат складається з п'яти зябрових дуг. Вони знаходяться у спеціальній порожнині за головою. Для того щоб захистити дуги від механічних пошкоджень, їх зверху покриває тверда та міцна зяброва кришка. Вона зростає у міру збільшення риби у розмірах. Зяброві дуги на зовнішній стороні мають два ряди пелюсток, які підтримуються опорними хрящами. Вони відбувається процес газообміну. До зябрових пелюсток підходить артерія і приносить артеріальну кров. Тут вона збагачується киснем і розносить його до всіх органів та тканин. З внутрішньої сторони знаходяться зяброві тичинки. Вони виконують роль фільтра та захищають від потрапляння харчових частинок.

Як дихає риба у воді?

Дихання риб відбувається в такий спосіб. При вдиху вона відкриває широко ротовий отвір. При цьому зяброві дуги максимально розсуваються, а зяброва кришка, навпаки, щільно притискається до голови. Таким чином вода потрапляє в ротовий отвір і проходить далі, але не виходить назовні. Далі, в зябрової порожнини відбувається поглинання кисню через пелюстки. Окислена кров, підходячи до них, насичується. Збагатившись киснем, вона несе його до всіх тканин риби. При видиху ротовий отвір риби закривається, а зяброві кришки піднімаються. Таким чином вода видавлюється назовні. У капілярах пелюсток на зябрових дугах відбувається не лише газовий, а й водно-сольовий обмін. У воду з кровоносних судин виділяється не лише вуглекислий газ, а й аміак та інші речовини, що виробляються під час метаболізму. Це докладний опис того, як дихають риби під водою.

Додаткові органи дихання

Але як і в більшості видів, що мешкають на Землі, риби мають додаткові органи дихання. Звісно, ​​головними залишаються зябра. Але крім них, у процесі газообміну беруть участь шкіра, кишечник і навіть спеціальні органи, такі як легеневі мішечки або лабіринт. Але про все це варто розповісти по черзі. У багатьох видів риб, особливо в тих, що як місце проживання вибирають каламутні, збіднені киснем води, дуже інтенсивно здійснюється шкірне дихання. Як дихає риба шкірою? Вона просто поглинає кисень через її поверхню. Іноді таке дихання навіть виходить перше місце. Ще один пристрій - плавальний міхур. У ньому накопичується повітря, і риба поглинає кисень із нього. Так вона може навіть деякий час прожити поза водою. Таку ж роль, як і міхур плавальний, може виконувати і кишечник. У лабіринтових риб у зябрової порожнини є спеціальний кишенькоподібний відділ. Його стіни густо пронизані капілярами. Вони відбуваються процеси газообміну. Цікаво, що лабіринтові риби дихають атмосферним киснем. Вони можуть обійтися без води протягом кількох днів. Звичайно, це далеко не всі приклади того, як напрочуд пристосовуються до навколишнього середовища різні види риб. Вони мають ще багато секретів, як вижити навіть у дуже важких умовах.

Всі живі організми потребують кисню. Цей газ вони поглинають під час дихання. У воді, навіть насиченої киснем (а не повітрям), при температурі 20°С об'ємна частка кисню становить трохи більше 1%.

Дихання риб у водній здійснюється головним чином за допомогою зябер: вода з розчиненим киснем проходить через рот в зябра, де розчинений кисень поглинається і надходить в організм. Ступінь поглинання кисню з води при такому способі дихання дуже висока і становить до 30% (для порівняння: ссавці поглинають лише до чверті кисню, що вдихається).

У деяких риб існують і додаткові органи дихання: вони поглинають кисень через шкіру або спеціальних органів, характерних для окремих видів, пологів або сімейств. Наприклад, у риб сімейства Anabantidae, до яких належать багато популярних представників акваріумної іхтіофауни (гурамі, півники, ляліуси, макроподи), є особливий орган - зябровий лабіринт, що дозволяє поглинати кисень з повітря. Якщо ці риби немає можливості піднятися до поверхні води протягом кількох годин, всі вони гинуть.

Кисень, що потрапляє через зябра та інші органи дихання в організм, надходить у кров і розноситься по всьому тілу риби. Він бере участь у процесі окиснення органічних речовин. Ці окислювально-відновні реакції постачають енергію підтримки життєдіяльності риб.

Якими є джерела кисню в акваріумній воді? Головний із них, як і в природних водоймах, - природний газообмін із навколишнім повітрям. Цей газообмін покращується, якщо у водоймі є хвилі, пороги, перекати (в акваріумних умовах їх замінює примусова аерація води за допомогою помп або мікрокомпресорів). Значна кількість кисню у процесі фотосинтезу постачають рослини.

Розчинений у воді кисень поглинається рибами та іншими акваріумними тваринами та у нічний час рослинами. Він витрачається також при розкладанні екскрементів, залишків рослин та мертвих риб.

Кількість кисню, яке необхідне рибам, буває різним і багато в чому залежить від температури води, виду та розміру риб, ступеня їхньої активності та інших факторів.

Температура води впливає вміст у ній кисню: як відомо, розчинність газів зменшується зі збільшенням температури рідини. Зазвичай вміст кисню у воді, що контактує з атмосферним повітрям, менший за граничну розчинність і становить 0,7 мл у 100 г води при 15" С, 0,63 мл - при 20" С і 0,58 мл - при 25" С. Це вміст кисню цілком достатньо для акваріумних мешканців, тому що встановлено, що найбільш оптимальним для них вмістом О2 є від 0,55 мл до 0,7 мл 100 г води.

Всюдиходи саморобки мотоцикли

З голкошкірих зябра мають морські зірки та морські їжаки. Усі первинноводні тварини (риби) мають ряди парних отворів (зяброві щілини), розташовані в глотці. У кишководихаючих (рухливих донних тварин), оболонників (дрібних з мішковидним тілом, покритим оболонкою) і безчерепних (особлива група безхребетних тварин) газообмін проводиться під час проходження води крізь зяброві щілини.

Як тварини дихають зябрами

Зябра складаються з листочків (ниток), усередині них знаходиться мережа кровоносних судин. Кров у яких відокремлена від довкілля дуже тонкою шкірою, у своїй створюються необхідні умови обміну між газами, розчиненими у питній воді, і . Зяброві щілини у риб розділені дугами, від яких відходять зяброві перегородки. У деяких кісткових та хрящових видів пелюстки зябер розташовані на зовнішній стороні дуг у два ряди. Активно плаваючі риби мають зябра зі значно більшою поверхнею, ніж малорухливі водні тварини.

У багатьох безхребетних, молодих пуголовків ці органи дихання знаходяться на зовнішній стороні тіла. У риб та вищих ракоподібних вони заховані під захисні пристрої. Часто зябра розташовані в особливих порожнинах тіла, вони можуть бути прикриті спеціальними складками шкіри або шкірястими кришками (зябровими кришечками) для захисту від пошкоджень.

Зябра також виконують функцію кровоносної системи.

Рух зябрової кришки здійснюється одночасно з рухом (відкриттям і закриванням) рота. При диханні риба відкриває рота, втягує всередину воду і закриває рот. Вода впливає на органи дихання, проходить через них і виходить назовні. Кисень поглинається капілярами кровоносних судин, розташованими в зябрах, а використаний вуглекислий газ виходить через них у воду.

Джерела:

• Еволюція дихальної системи

Комахи так не схожі на людей. Їх ембріональний розвиток протікає з перетвореннями, вони мають зовнішній, а не внутрішній скелет, у них відрізняються кровоносна і центральна нервова системи. Навіть дихають комахи зовсім не так, як ссавці.

Інструкція

В організмі людини є лише одна трахея. Нею повітря, що надійшло через верхні дихальні шляхи, транспортується в . У комах відсутній ніс, легені та бронхи, їх кров, на відміну крові, не розносить кисень по всьому організму. Дихають виключно за допомогою , кількість яких у їхньому організмі перевищує кількість і може варіювати від однієї-двох до восьми-десяти пар.

Дихальна система комах безліччю трахей, які пронизують їхнє тіло. Трахеї є трубочками, що відкриваються назовні устями-дихальцями. У глибині тіла трахеї розгалужуються більш дрібні трубки – трахеоли. Трахеоли обплітають усі органи, доставляючи кисень до місць споживання.

Завдяки процесам дихання організм отримує елексир життя - кисень, що розноситься кров'ю по тканинах тіла. У риб поглинання кисню і надходження його в кров відбувається, в першу чергу, в зябрах, що мають безліч дрібних кровоносних капілярів. Додатковими органами дихання, що забезпечують кров киснем, можуть служити бризгальця, що є у акул і схилів на голові перед очима, лабіринт (повітряна порожнина, з кровоносними судинами), плавальний міхур, кишечник.

Своєрідний пристрій є у електричного вугра Electrophorus sp. Південної Америки. Працюючи його електричних батарей відбувається електроліз у крові риби, і вода розкладається на кисень і водень. Останній випускається пухирцями через зябра, а кисень розноситься кров'ю по всьому організму. Вугор добре почувається у заморних тропічних озерах-напівболотах за високої температури води.

У процесі індивідуального розвитку та зростання риб дихальний апарат їх змінюється. У личинок та ранньої молоді більшості риб кровоносні судини покривають усю поверхню жовткового мішка, грудних плавців, голови, зябрових кришок, у деяких видів – усю поверхню тіла. Поступово розвивається зяброве дихання. Грудні плавці відіграють важливу роль у диханні риб на всіх етапах їх розвитку, допомагаючи вентиляції дихальної системи. Однак у акул грудні плавці не здатні здійснювати дихальні рухи. У них, так само, як і в деяких інших риб, що швидко рухаються, наприклад, скумбрієвих, є пасивне дихання. При швидкості 2 метри в секунду і вище за рот піщаної акули Carcharias sp. напіввідкритий, і вода, омиваючи зяброву порожнину, забезпечує надходження кисню. Звичайне активне дихання у піщаної акули спостерігається лише за дуже повільному русі й у спокої.

Можливо, пасивне дихання властиве ширшому числу видів. Принаймні відомо, що великих швидкохідних акул не можна утримувати в маленьких басейнах, де вони не можуть розвинути швидкості, достатньої для повноцінного дихання. Поступово риби стають анемічні і гинуть від задухи. Цікаво, що і для частого супутника акули – прилипали Remora sp. характерне пасивне дихання.

Зябра у риби працюють тільки у воді. Якщо її витягнути на сушу, вода з зябер виливається, вони обсихають і склеюються. Оселедець і товстолобик у цьому випадку гинуть майже миттєво, трохи довше живуть форелі, лососі, судак. У карася та сазана зяброві кришки щільно закриваються, і риби кілька годин залишаються живими у мокрій траві. Справа в тому, що вони споживають мало кисню, і при "вимкнених" зябрах він надходить у кров через поверхню шкіри. Шкірне дихання певною мірою властиво осетровим, щуці.

У минулому столітті до столу іменитих купців нерідко доставляли живих осетрів, яких кілька діб везли без води в брезентовій люльці. У рот риби клали шматочок вати, просоченої коньяком чи спиртом. "Захмелі" риба, впавши в заціпеніння, відмінно витримувала подорож. А стерлядь до царського столу доставляли в живому вигляді після 3-5 діб в корзинах з вологим мохом.

На холоді довго живе без води щука. Якщо її загорнути в цупкий папір, він може "ожити" через 3 години. Сильно розвинене шкірне дихання біля вугра. Він по багато діб може обходитися без води і вранці нерідко переповзає з водойми до водойми. Навіть звичайний карась завдяки активному шкірному диханню здатний по році і більше виживати в мулі пересохлих озер, поки водоймище не заповниться водою. У Північному Казахстані, де багато безстічних озер із сильними коливаннями рівня води, нерідко трапляються такі випадки.

Згадаймо також про дивовижну тропічну рибку - мулистий стрибун, або періофтальмус Periophtalmus sp. Передня пара плавників у нього перетворилася на подібність до ніг, що дає можливість здійснювати стрибки. Стрибуна не зустрінеш плаваючим у воді, годинами він сидить або повзає у вологій атмосфері мангрів по гілках і коріння, ганяючись за комахами. Його улюблена поза – тіло на суші, хвіст у воді. Тонка шкіра хвоста, насичена безліччю розташованих на поверхні капілярів, легко пропускає кисень. Хвіст, таким чином, важливий орган дихання. Зябра цієї риби захищені від висихання кришками, що щільно закриваються. Основна частина кисню надходить як через шкіру тіла і голови, так і через слизову оболонку ротової та зябрової порожнини, насичену судинами.

У нашого в'юна спостерігається особливий вид додаткового дихання – кишкове. Заковтуючи повітря, в'юн пропускає його через кишечник, у якому є густа мережа кровоносних судин. В'юн теж може жити у висохлій водоймі під шаром сухого мулу завтовшки 30-40 сантиметрів.

Атмосферне повітря для дихання заковтують інші риби нашої середньої смуги. Часто в літню спеку в заростях очерету і осоки на озері або річці чується цмокання. Його видають, висунувши голову з води, лин, карась, сазан. Заковтане повітря під час руху через зябра збагачує воду в порожнині киснем. Таке дихання вимушено і настає при погіршенні кисневого балансу в водоймі.

Але для деяких тропічних риб дихання атмосферним повітрям є нормальним та обов'язковим. У лабіринтових риб для цього є надносова порожнина, з безліччю кровоносних судин. Навіть у воді з достатньою кількістю кисню вони регулярно піднімаються до поверхні, щоб поповнити запас повітря. Такою самою властивістю володіє і змієголов, що мешкає зараз і в європейській частині СРСР. Окунь-повзун анабас Anabas sp. після дощів виповзає із води у пошуках земляних черв'яків, і нерідко птахи заносять його на верхівки дерев.

Мабуть, немає у риб іншого органу, що має настільки багатоцільове призначення, як плавальний міхур. Він може функціонувати як орган дихання, слуху, регулятор плавучості та джерело звуку. Плавальний міхур, як свідчить історія його розвитку, виник зі складок слизової оболонки передньої кишки. Дихальна функція плавального міхура є, мабуть, більш ранньою. До цієї думки наводить той факт, що гідростатична функція міхура з'являється у пізніших риб - костистих. У ряду видів, наприклад, у тропічного соміка Doras sp. він відіграє роль легені. Відомий мандрівник минулого століття Шомбург описував, як сомики при пересиханні рідного водоймища зграями здійснювали перекочування суходолом у пошуках нових водойм. Тисячі риб повзли зі швидкістю людини, що повільно йде, підштовхуючи тулуб гнучким хвостом і спираючись на голки грудних плавців.

Ще краще пристосовані до дихання атмосферним повітрям риби, що двоякодищаться, родичі предків перших наземних хребетних. Вони можуть дихати як зябрами, так і комірчастим плавальним міхуром, який подібно до справжніх легень складається з двох часток. Приміром, африканська риба протоптерус Protopterus sp. при повному висиханні водоймища заривається в мул, риє гніздо, навколо свого тіла споруджує з мулу кокон і впадає в сплячку. На глибині 0,5 м він може перебувати в сплячці до 2-3 років. Як тільки вода заливає кокон і він розчиняється, риба вибирається на поверхню та починає активний спосіб життя.

Протоптерус розташований у коконі ротом до отвору, шкіра залишається вологою. Продукти обміну накопичуються в тканинах і виділяються після пробудження риби зі сплячки. Родич протоптерусу австралійський рогозуб Ceratodus sp. живе у зарослих річках з повільною течією. Наприкінці літа, коли річка розпадається на ізольовані бочаги і вся риба гине, рогозуб у сплячку не впадає, а існує дихаючи повітрям, за яким піднімається до поверхні. Тубільці відшукують його за характерними звуками, що цмокають, які риба видає, заковтуючи повітря. Найбільша прісноводна риба – арапаїма Arapaima sp. , що мешкає в басейні Амазонки, теж дихає міхуром, що виглядає, як губчасті легені наземних тварин. Вони існує артеріальний і венозний потік крові, поділ якого ще недостатньо досконало. Зябра використовуються рибою лише на першому місяці життя, потім вона дихає лише за допомогою міхура. Вода у "легкі" не потрапляє. За киснем риба також піднімається до поверхні, молодь – 20-30 разів на годину, доросла – 6-10 разів. Академік І.І.Шмальгаузен, розглядаючи походження наземних хребетних тварин, дійшов висновку, що вихід риби на сушу стався в прісноводних водоймах, що прогріваються, з недоліком кисню, де в переважному положенні виявилися форми, здатні дихати атмосферним киснем. Первинними органами їхнього дихання були, як уже сказано, шкіра і плавальний міхур, з якого згодом розвинулися легені. У девонський період (320-400млн. років тому) широко поширилися древні двоякодишачі риби, які вимерли родичі сучасних дводихання, а також кістепері. У тих та інших форм кінцівки були пристосовані не тільки для плавання, а й для повзання суходолом. Але щоб по-справжньому завоювати сушу, хребетним знадобилося ще 200млн. років.