바다 물고기에도 부레가 있나요? 물고기의 방광 : 설명, 기능

부레대부분의 경우 전형적인 뼈가 있는 물고기. 배아적으로는 소화관의 등쪽이 자라난 것처럼 보입니다. 많은 종에서 방광과 식도 사이의 연결이 끊어지지만(폐쇄형 수포 물고기) 일부에서는 평생 동안 유지됩니다(개방형 수포 물고기). 수영 방광은 주로 방광의 가스량 변화로 인해 발생하는 정수압 기능을 수행하고 결과적으로 물고기의 체밀도를 변화시킵니다. 개방형 수포성 어류에서는 방광을 압축하거나 반대로 공기를 삼킬 때 팽창하여 방광 부피의 변화가 이루어집니다. 흡수에 의해 폐쇄된 소포에서 또는 반대로 가스선의 모세혈관의 특수 네트워크(기적의 신경총)에 의한 가스 방출. 수영 방광을 채우는 가스는 주로 질소입니다. 일부 물고기에서는 수영 방광이 뼈 시스템(소위 Weberian 장치)으로 내이(막성 미로)와 연결되어 있습니다. 참여하면 물기둥에서 물고기의 위치 변화와 관련된 방광 부피의 변화가 내이의 반고리관으로 전달됩니다. 균형 기관. 또한 Weber 장치는 소리를 전송합니다. 신체의 표면으로 감지되어 공명하는 부레그리고 청각기관(막미로)으로 전달됩니다. 일반적으로 부레의 출현은 아마도 뼈대 형성으로 인한 물고기 몸의 무게 때문일 것입니다.

물 속에서 사는 것은 필연적으로 물고기의 신체 구조에 흔적을 남깁니다. 일반적인 구조 계획뿐만 아니라 물고기의 중요한 활동을 보장하도록 설계된 많은 기관 시스템 수중 환경, 구조, 때로는 기능 원리가 육상 동물과 다릅니다. 즉, 다른 척추 동물 그룹의 대표자에서는 발견되지 않는 독특한 것들도 있습니다.

직면한 문제 중에는 수생 생물일반적으로, 특히 어류의 경우 가장 중요한 문제 중 하나는 물기둥에 머무르는 문제입니다. 간단히 말해서, 물고기는 "어떻게 익사하지 않을 것인가?"라는 질문에 직면하게 됩니다. 정말, 대부분의 척추동물과 마찬가지로 물고기의 체밀도는 물의 밀도를 초과합니다., 다양한 다른 유형 1.07 - 1.12 이내. 따라서 음의 부력을 가지고 있어야 합니다. 즉 물에 가라앉는다는 뜻입니다. 그러나 우리는 이것이 일어나지 않는다는 것을 알고 있습니다. 진화 과정에서 여러 그룹의 물고기는 음의 부력을 보상할 수 있는 여러 가지 적응을 개발했습니다. 일부 물고기 그룹은 지방 조직과 같이 밀도가 낮은 조직의 부피를 늘려 전체 체밀도를 줄이는 길을 택한 반면 다른 물고기 그룹은 수영 또는 가스, 방광과 같은 특수 기관을 획득했습니다. 이 게시물에서는 그 구조와 기능에 대해 설명합니다.

물고기 몸에서 부레의 위치

따라서 수영 방광의 고전적인 정의는 다음과 같습니다.

부레는 장의 앞쪽 부분에서 가스로 채워진 파생물로, 주요 기능은 물고기에게 부력을 제공하는 것입니다.

이 정의에는 주목할 만한 두 가지 점이 있습니다. 첫째, 파생물의 위치에 대해 아무 것도 말하지 않는다는 사실 - 대다수의 종에서 그것은 등쪽, 즉 몸의 등쪽에 놓여 있다는 사실에도 불구하고 (때때로 언급됨) 수영 방광의 정의). 그러나 이것은 모든 물고기 그룹에서 발생하는 것은 아닙니다. 소수의 분류군에서는 복부 성장입니다. 둘째, "주요"를 의미적으로 강조하는 "주요 기능"이라는 문구와 관련하여 수영 방광은 다양한 기능을 수행할 수 있으며 다양한 물고기 그룹의 정수압 기능이 유일한 기능이 아니며 때로는 주요 기능이기도 합니다. 이에 대해서는 아래에서 자세히 설명하겠습니다.

방광을 안으로 수영하다 다른 그룹물고기

우선, 우리는 물고기가 평생 동안 아가미를 가지고 있고 지느러미 모양의 팔다리를 사용하여 움직이는 수생 척추 동물의 집합체라는 것을 확인했음을 상기시켜 드리겠습니다. 보시다시피, 이 정의에서는 부레를 물고기의 필수적인 특성으로 언급하지 않습니다. 수영 방광은 다른 동물 그룹에서는 발견되지 않고 물고기에만 특징이 있는데 왜 이런 일이 일어났습니까? 대답은 간단합니다. 사실 첫째, 모든 물고기 그룹에 이 기관이 있는 것은 아니며, 둘째, 이것이 특징적인 그룹에서도 진화 과정에서 더 많은 것으로 잃어버린 종이 있다는 것입니다. 불필요한 기관.

부레의 유무 및 그것이 수행하는 기능과 관련된 현대의 주요 대형 어류 분류군은 다음과 같은 특징이 있습니다.

Cyclostomes (lamreys 및 hagfishes)- 수영 방광 없음
연골(상어, 가오리, 키메라)) - 수영 방광 없음
실러캔스 (실러캔스)- 수영 방광이 감소합니다.
Lungopneath - 현재, 호흡 기관
다중 깃털 - 존재하는 호흡 기관
연골성 가노이드(철갑상어와 유사)- 사용 가능한 정수체
뼈 가노이드 - 현재, 호흡 기관
뼈가 있는 물고기 - 일부에는 감소된 정수압 기관이 있고, 소수의 종에는 호흡 기관이 있습니다.

육상 척추동물의 수영 방광과 폐

위의 검토에서 흥미로운 경향을 발견할 수 있습니다. 진화적으로 더 오래된 물고기 그룹에서 수영 방광은 호흡 기관이며 더 오래된 물고기 그룹에서만 가능합니다. 현대 그룹그것은 정수기관의 기능을 획득합니다. 이러한 변화의 논리를 이해하려면 고대 어류 그룹과 그 조상 화석의 살아있는 대표자의 생물학을 살펴볼 필요가 있습니다. 현재 살아있는 종은 일반적으로 약하게 흐르거나 정체되거나 심지어 건조되는 수역에 서식하며 종종 물에 용해되는 산소 부족 문제에 직면합니다. 조상이 진화했던 데본기(약 몇 년 전) 저수지에도 비슷한 조건이 존재했습니다. 이러한 조건으로 인해 물고기는 다른 산소 공급원을 찾게 되었습니다. 그러한 유일한 원천은 대기 공기였으며, 이러한 형태는 물 표면에서 삼킨 다음 장의 앞쪽 부분에서 "동화"될 수 있습니다. 우리가 알고 있듯이 이러한 동화의 효과는 높을수록 높아집니다. 넓은 영역그것은 간다-이것은 먼저 장의 앞쪽 부분의 부피를 증가시키는 경로를 따라 진화를 지시하여 별도의 파생물이 나타난 다음 표면적이 증가하는 것입니다. 최종 결과이러한 프로세스는 폐의 모습육지 동물의 기원은 다음과 같습니다. 현대적인 아이디어육지에 도달할 때 수영 방광의 진화와 관련이 있습니다. 따라서 "기능적으로 일차적인 것이 무엇인지, 폐 또는 수영 방광이 무엇인지"라는 질문에 대한 대답은 "폐"입니다. 분명히 정수압 기능보다 먼저 호흡(호흡) 기능이 있었습니다.

잉어

흥미롭게도 호흡 기능을 수행하는 부레의 획득은 여러 물고기 그룹에서 독립적으로 발생했습니다. 이 결론은 예를 들어 깃털이 많고 뼈가 많은 가노이드에서 소화관에 대한 위치를 비교하여 도출할 수 있으며, 이는 수영 방광을 형성하는 두 가지 다른 방법을 보여줍니다. 다중 깃털에서 수영 부레는 복부(배에서 배에 위치)에 있습니다. 소화관) 파생물, 조상이 아마도 다중 미세의 조상과 같은 시대에 진화했을 뼈가 있는 가노이드(껍질이 있는 파이크, 아미아)에서는 이 파생물이 등쪽에 위치합니다. 두 그룹 모두에서 수영 방광과 장 사이의 연결은 파생물과 동일한 위치를 갖는 특수 운하를 통해 보존됩니다. 즉, 곱셈의 복부, 뼈의 가노이드의 등쪽입니다. 그렇지 않으면 이러한 구조는 유사합니다. 다중깃털의 부레는 육상동물의 폐와 유사하며 가장 원시적인 구조로 간주됩니다. 이것은 2엽 성장이다. 내면접힌 횟수가 적고 거의 매끄러운 구조를 가지고 있습니다. 뼈가 있는 가노이드의 부레도 이중엽이지만 내부 표면에는 산소가 침투할 수 있는 표면을 늘리기 위해 많은 능선이 있습니다. 또 다른 고대 어류 그룹(화석 미트로바테스와 그 후손인 실러캔스)에서는 부레가 장의 복부 성장으로 형성되었습니다. 또한 복부에 위치한 다육질 엽의 수영 방광과 육상 척추 동물의 폐 위치의 유사성에 주목할 필요가 있습니다. 이러한 유사성은 우연이 아닙니다. 동물계에 혁명을 일으키고 육지로 올라와 모든 육상 척추동물을 탄생시킨 것은 바로 다육질의 엽이었습니다.

수영 방광의 초기 진화

점차적으로 고대 기후의 변화와 물고기의 바다 탐험으로 인해 부레의 호흡 기능이 상실되고 정수압 기능이 우선하게 되었습니다. 우리가 기억하는 것처럼, 현대의 모든 경골어류 그룹에서 몇 가지 예외를 제외하면 부레는 등쪽 짝이 없는 파생물입니다. 이 위치는 등쪽 위치의 첫 번째 경우 신체의 무게 중심이 아래로 이동하여 수생 환경에서 신체의 위치가 더 안정적이기 때문에 복부 위치와 유리하게 비교됩니다. 대다수라는 데에는 의심의 여지가 없습니다. 현대 물고기수영 방광은 조상에게 있었던 등쪽 돌기에서 진화했습니다. 그러나 많은 그룹에서 수영 방광이 복부 쪽에서 등쪽으로 "크롤링"할 수 있다는 가설에 큰 모순이 없습니다. 가장 놀라운 점은 이 과정을 일부에서 관찰할 수 있다는 것입니다. 현대 종, 수영 방광의 구조는 등쪽과 복부 위치 사이의 중간입니다. 따라서 Erythrinus 속의 어류에서는 방광이 등쪽에 위치하기는 하지만 장 측면에서 연장된 관으로 연결되어 있습니다. 우리는 폐어 네오케라토두스(Neoceratodus)에서 훨씬 더 흥미로운 구조를 관찰하는데, 수영 방광도 등쪽에 위치하지만 방광과 장을 연결하는 운하는 소화관의 복부 부분에서 연장되어 장 주위를 따라 위쪽으로 감싸집니다. 동시에 전체 시스템의 "포장"이 관찰됩니다. 혈액 공급 혈관과 신경이 먼저 아래로 내려간 다음 장 아래로 내려가고 그 후에야 다시 수영 방광으로 올라갑니다.

분명히 다양한 옵션물고기의 부레의 위치는 아래 그림에 나와 있습니다.

수영 방광 - 페어링되지 않음 또는더블스 오르간물고기, 정수압, 호흡 및 소리 생성 수행 기능.

정수압 기능을 수행하는 부레는 동시에 가스 교환에 참여하고 압력 변화를 감지하는 기관(압수용기) 역할을 합니다. 일부 물고기에서는 소리의 생성과 증폭에 관여합니다. 수영 방광의 출현은 일반적으로 경골 물고기의 비중을 증가시키는 뼈 골격의 출현과 관련이 있습니다.

가노이드 물고기와 대부분의 경골어류에는 부레가 있습니다. 이는 식도 부위에서 장의 성장으로 형성되며 공기 통로(공기관)를 통해 인두와 연결되는 세로 짝이 없는 주머니 형태로 장 뒤에 위치합니다. 체강을 향한 측면에서 수영 방광은 은빛 복막막으로 덮여 있습니다. 뒤쪽으로는 신장과 척추에 인접합니다.

경골어류의 중성부력은 우선 특별한 정수압 기관인 수영 방광에 의해 보장됩니다. 동시에 몇 가지 추가 기능도 수행합니다. 방광에서 가스, 특히 산소의 사용은 타원형의 모세혈관(환형 및 요골 근육이 장착된 얇은 벽이 있는 방광 부분)을 통해 발생할 수 있습니다. 난원이 열리면 가스가 얇은 벽을 통해 맥락막 신경총으로 확산되어 혈류로 들어갑니다. 괄약근이 수축하면 난원과 맥락막의 접촉면이 감소하고 가스 흡수가 중지됩니다. 부레의 가스 함량을 변경함으로써 물고기는 특정 한도 내에서 신체 밀도를 변경하여 부력을 변경할 수 있습니다. 개방형 수포성 어류의 경우 부레로부터의 가스 유입 및 방출은 주로 부레의 덕트를 통해 발생합니다.

빠른 수직 이동을 하는 우수한 수영어(참치, 고등어, 가다랑어)와 바닥에 사는 물고기(미꾸라지, 고비, 블레니, 가자미 등)의 경우 부레가 감소하는 경우가 많습니다. 이 물고기는 음의 부력을 가지며 근육의 노력으로 인해 물기둥에서 위치를 유지합니다. 일부 방광이 없는 물고기에서는 조직에 지방이 축적되어 비중이 감소하고 부력이 증가합니다. 따라서 고등어의 경우 고기의 지방 함량이 18-23.%에 도달하고 부력이 거의 중립(0.01)이 될 수 있는 반면, 가다랑어의 경우 근육에 지방이 1-2%만 포함되어 부력이 0.07입니다.

부레는 물고기에게 부력을 전혀 주지 않으므로 물고기가 표면으로 떠오르거나 바닥으로 가라앉지 않습니다. 물고기가 헤엄쳐 내려오고 있다고 가정해 봅시다. 수압이 증가하면 기포 내의 가스가 압축됩니다. 물고기의 부피와 부력이 감소하고 물고기가 부레로 가스를 방출하여 부피가 일정하게 유지됩니다. 따라서 외부 압력이 증가함에도 불구하고 물고기의 부피는 일정하게 유지되며 부력은 변하지 않습니다.

예를 들어:

상어는 처음부터 끝까지 이동 중입니다. 마지막 날그들의 삶과 휴식은 바닥에서만 가능합니다. 왜냐하면 수영 방광이 없기 때문에 그들이 가지고 있는 부력을 박탈하기 때문입니다. 뼈가 있는 물고기. 수영 방광(또는 공기 방광이라고도 함)이 없기 때문에 상어가 어떤 깊이에서도 움직이지 않고 "매달려" 있는 것을 허용하지 않습니다. 몸의 밀도는 물의 밀도보다 높으며, 상어는 쉬지 않고 움직여야만 물 위에 떠 있을 수 있습니다.

많은 연안 어류의 또 다른 적응 특징은 부레가 전혀 없거나 심각하게 감소한다는 것입니다. 따라서 이 물고기는 음의 부력을 가지고 있습니다. 그들의 몸은 물보다 무겁습니다. 이 기능을 사용하면 전류가 가장 약하고 대피소가 많은 바닥에 아무런 노력을 기울이지 않고도 누울 수 있습니다. 특별한 노력조류에 휩쓸리지 않도록.

물고기의 부레는 식도의 파생물입니다.

부레는 물고기가 특정 깊이, 즉 물고기가 대체한 물의 무게가 물고기 자체의 무게와 같은 깊이에 머물도록 도와줍니다. 부레 덕분에 물고기는 이 깊이에서 몸을 유지하는 데 추가 에너지를 소비하지 않습니다.

물고기는 부레를 자발적으로 부풀리거나 수축시키는 능력이 없습니다. 물고기가 물에 잠기면 몸에 가해지는 수압이 증가하여 물고기가 압축되고 부레가 수축됩니다. 물고기가 낮게 떨어질수록 수압이 강해지고 물고기의 몸이 압축되어 낙하 속도가 빨라집니다. 그리고 물고기가 상층으로 올라가면 수압이 감소하고 부레가 팽창합니다. 물고기가 물 표면에 가까울수록 부레의 가스가 더 많이 팽창하여 물고기의 비중이 감소합니다. 이것은 물고기를 표면쪽으로 더 밀어냅니다.

따라서 물고기는 부레의 부피를 조절할 수 없습니다. 하지만 거품의 벽에는 신경 종말, 뇌가 수축하고 팽창하면서 뇌에 신호를 보냅니다. 뇌는 이 정보를 바탕으로 명령을 보냅니다. 집행 기관- 물고기가 움직이는 근육.

따라서 물고기의 부레는 정수압 장치, 균형 유지: 물고기가 특정 깊이에 머무르는 데 도움이 됩니다.

일부 물고기는 부레를 사용하여 소리를 낼 수 있습니다. 일부 물고기에서는 음파의 공명기 및 변환기 역할을 합니다.

그런데...

수영 방광은 물고기의 배아 발달 중에 장 관의 파생물로 나타납니다. 앞으로는 수영 방광과 식도를 연결하는 관이 남아 있거나 너무 커질 수 있습니다. 물고기에 그러한 채널이 있는지 여부에 따라 모든 물고기는 다음과 같이 나뉩니다. 개방형그리고 폐쇄형. 열린 방광 물고기는 공기를 삼킬 수 있으므로 수영 방광의 양을 조절할 수 있습니다. 개방형 방광 물고기에는 잉어, 청어, 철갑상어가 포함됩니다. 폐쇄형 수포 물고기에서는 수영 방광의 내벽인 적체에 있는 조밀한 혈액 모세혈관 신경총을 통해 가스가 방출되고 흡수됩니다.