Чем дышат рыбы жабрами или легкими. Почему мы называем рыб холоднокровными? Смогут ли люди дышать под водой

Как известно, рыбы в своей подводной среде обитания дышат с помощью жабр. Вода, которую рыба поглощает через рот, пропускается рыбой через жаберные щели, освобождаясь от растворенного в ней кислорода.

Кислород же усваивается организмом рыбы очень эффективно, гораздо эффективнее, чем даже у наземных млекопитающих.

Правда, не все рыбы дышат исключительно жабрами. Некоторые из них всасывают кислород сквозь кожу. Есть и такие рыбы, которые могут дышать даже на поверхности воды.

Легких у них нет, зато есть особенный орган - жаберный лабиринт. Он дает возможность рыбе дышать воздухом. Но есть один существенный минус: да, такая рыба может выжить и на суше, но постоянно находиться в воде она тоже не может, потому что, чтобы дышать, ей необходим воздух.

Любому живому существу, в том числе и рыбе, для осуществления жизнедеятельности кислород необходим. Он позволяет происходить в теле рыбы химическим реакциям по разложению органических веществ. В результате этих реакций высвобождается энергия, которая дает жизнь всему организму.

Как обеспечить достаточным кислородом аквариумных рыбок? В принципе кислород попадает в воду из соприкасающегося с ней воздуха. Можно активизировать этот процесс, искусственно создавая в воде волны, перекаты и пороги при помощи микрокомпрессора. Также растения, которыми обычно украшают аквариум, находятся в непрерывном процессе фотосинтеза, во время которого в воду выделяется кислород. Но минус в том, что в растения выделяют кислород только в дневное время, в ночное же они, как и все живые существа, его поглощают. Не нужно забывать, что кислород в аквариуме используется не только непосредственно для дыхания рыб, но и для разложения различных органических отходов. Так что регулярная чистка аквариума - это не только эстетическое мероприятие, но и полезная для самочувствия рыбок процедура.

Потребность рыб в кислороде может зависеть от их вида и габаритов, окружающей их температуры и даже от времени года за окном.

Особенно сильным фактором, оказывающим влияние на объем кислорода, содержащегося в воде аквариума, является ее температура. Все знают, что газ растворяется в воде тем хуже, чем выше ее температура. В принципе самым удовлетворительным количеством кислорода для большинства аквариумных рыб является около 0,60 миллилитров на сто грамм воды. Такое содержание кислорода возможно в воде, температура которой не превышает двадцати пяти градусов по Цельсию.

Чем выше температура воды, тем меньше в ней становится кислорода, тем больше его требуется рыбам. Поэтому такое устройство, как аквариумный компрессор, — частый гость в наших городских квартирах. Он позволяет вполне эффективно снабжать кислородом немалое количество рыб.

Все, конечно, зависит от вида рыбок, которых вы держите в своем аквариуме. Например, золотые рыбки свежий воздух любят особенно. А вот рыбки, естественная среда обитания которых - тропические водоемы, привыкли к теплу, высокой влажности и низкому содержанию кислорода в воде. Таким рыбкам микрокомпрессор в аквариуме не нужен. Вообще здесь подход индивидуальный: рыбам, привыкшим к водоемам с течением, быстро сменяющимися массами воды, свежий кислород необходим буквально, как воздух. А вот тем рыбкам, которые в природе живут в водоемах со стоячей водой, специальная аэрация аквариумной воды не требуется.

Часто говорят о том, что большое количество подводных растений способно насытить кислородом целый аквариум без всякой дополнительной аэрации. Но это не совсем так. Конечно, во всех зеленых растениях происходит процесс фотосинтеза, в результате которого в воду выделяется кислород. Но происходит это только при солнечном свете, то есть днем. Ночью же они начинают кислород поглощать. В этом случае при большом количестве растений в аквариуме рыбы могут там просто задохнуться. Так что аэрация воды все-таки необходима, пусть даже только ночная.

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.

Рыбам, как и всем животным и растениям, для дыхания необходим кислород. Но в отличие от наземных животных рыба получает его не из воздушной, а из водной среды.

Разлагать воду на кислород и водород, рыба, конечно, не может. Она и не использует тот кислород, который входит в состав воды как химического соединения. Количество воды в аквариуме, сколько бы времени рыба там ни провела, останется неизменным (если исключить испарение).

Для дыхания рыба захватывает воздух, а точнее газ-кислород, который растворен в воде как необязательная и непостоянная примесь (подобно, например, солям).

То, что в воде содержатся растворенные газы, легко доказать простыми наблюдениями. Например, на внутренних стенках ведра с холодной водой, принесенного в теплую комнату, вскоре появляются воздушные пузырьки. Выделение газов, растворенных в воде, еще заметнее при нагревании, кипячении. В хорошо прокипяченной воде практически нет растворенных газов, поэтому дыхание рыб в ней невозможно, хотя она, как и вся вода в мире, состоит из кислорода и водорода в неизменном весовом соотношении 8:1.

Жабры рыбы представляют собою бахрому из тонкостенных, сложно разветвленных лепестков, сидящих на жаберных дугах и оплетенных густой сетью мельчайших кровеносных сосудов. Общая поверхность жабр очень велика: достигает 17 см 2 - что примерно равно площади спичечной коробки - у карасика весом 10 г, который в этой коробке сам свободно поместится.

Сквозь тончайшую кожицу жаберных лепестков кислород проникает из воды в кровь рыбы, а углекислый газ - из крови в воду. Чтобы дыхание рыб было нормальным, необходимо непрерывное омывание жабер свежей водой. Приток свежей воды к органам рыб осуществляется при помощи крышечек, прикрывающих жабры, их достаточно быстрого движения.

Таким образом, оттопыренная жаберная крышка действует, как насос, втягивающий воду из глотки. А когда жаберная крышка снова прижимается к телу, ее задний край вместе с кожистой оторочкой несколько отходит, приоткрывая жаберную щель, через которую и устремляется наружу вытесненная вода.

Жабры заготовленной рыбы легко подвержены порче, загниванию. Поэтому на промысловых судах рыбу нередко обезжабривают (например, морского окуня) или обезглавливают (треску, пикшу).

В зависимости от вида, размеров и накормленности рыбы ей необходима различная концентрация кислорода в окружающей воде. При нормальном давлении и температуре +4° в литре пресной воды может раствориться не более 9 см 3 кислорода, при температуре +15° - не более 7 см 3 .

Дыхание рыб лососевых пород нормально протекает при содержании кислорода не менее 6-7 см 3 на литр воды. Большинство лососевых рыб - семга, хариус, сиги, палия, корюшка и др. - не случайно живут в холодных водах, обычно богатых кислородом. А многие карповые - караси, карпы, лини - сохраняют жизнеспособность даже при 0,5-1 см 3 кислорода на литр.

Концентрацию растворенного кислорода определяют несложными химическими методами. Следить за кислородным режимом необходимо при перевозке живой рыбы, при ее содержании (особенно зимовке) в искусственных водоемах, например копаных прудах. Массовые заморы рыб иногда происходят и в больших реках, например в Оби, вследствие усиления стока «кислых» болотных вод.

В морях, как правило, кислорода всегда достаточно. Однако в глубинах Черного моря из-за отсутствия водообмена с поверхностными слоями застаивается вода, практически лишенная кислорода, а потому и живых организмов; там распространены только бактерии, выделяющие сероводород.

В Азовском море временное прекращение вертикальной циркуляции вследствие длительного штиля может вызвать дефицит кислорода и гибель малоподвижных животных в придонных слоях. Массовые заморы, связанны с тем, что дыхание рыб в отдельных районах океана нарушается, в связи с недостатком кислорода.

Наблюдения за содержанием кислорода подчас помогают предвидеть распространение промысловых рыб. Например, в Борнхольмской впадине Балтийского моря треска нерестится на разных горизонтах, в зависимости от притока вод из Северного моря. Североморская вода отличается от глубинной балтийской содержанием кислорода и соленостью.

Следовательно, следя за кислородным балансом Борнхольмской впадины, можно предсказать вертикальное распределение трески. А оно влияет на успех промысла донным тралом, который берет только рыбу, находящуюся не выше нескольких метров над грунтом.

Очень плотные рыбные скопления (например, нерестующая треска у Лофотенских островов, зимующая сельдь в Норвежском море) снижают концентрацию кислорода в окружающей воде.

Таким образом, поиск рыбы иногда можно вести, используя данные о содержании кислорода.

Дыхание рыб осуществляется не только при помощи жабр. Щуку или сазана удается несколько часов сохранять живыми во влажном мху или траве; однако как только кожа этих рыб подсохнет, они погибают. Значит, газообмен идет через влажную кожу. Действительно, у некоторых рыб через кожу поступает около половины всего потребляемого кислорода. Илистый прыгун способен надолго покидать воду благодаря кожному дыханию. Угорь иногда переползает ночью на большие расстояния по земле, но только по сырой, смоченной дождем или росою, когда кожа не теряет влажности.

У вьюна задний отдел кишечника имеет тонкие стенки, густо оплетенные кровеносными сосудами; там никогда не накапливается переваренная пища. Вьюн заглатывает воздух, пропускает его через кишечник, и при этом кровь обогащается кислородом. Во время летнего пересыхания ручьев, прудиков или болот вьюны зарываются в ил и могут целыми неделями существовать без воды.

Над жабрами некоторых тропических рыб расположена полость с множеством складок, напоминающая лабиринт. Этих рыб так и называют «лабиринтовые». Воздух, который они регулярно захватывают с поверхности, поступает в наджаберный орган. Лабиринтовые рыбы - например, макропод, гурами - легко переносят обеднение воды кислородом. А если преградить гурами путь к поверхности, рыба погибнет.

Другая лабиринтовая рыба ползун, как уже говорилось, нередко выбирается по ночам на сушу в поисках пищи. Наджаберный орган несколько иного строения есть и у змееголова - амурской рыбы, для которой воздушное дыхание даже важней, чем водное.

У некоторых рыб, например у южно-американской арапаймы, плавательный пузырь имеет ячеистые стенки. Периодически эта рыба захватывает воздух, который через пищевод и особый проток поступает в плавательный пузырь, а сквозь его стенки - в кровеносные сосуды.

Африканские двоякодышащие рыбы - протоптерусы - при пересыхании водоема зарываются в ил и впадают в длительную спячку. Дыхание рыб этих рыб происходит через узенький ход в засохшем грунте. Дополнительные органы дыхания чаще всего встречаются у пресноводных рыб, так как именно в пресных, особенно тропических водах часто создается острый дефицит кислорода.