Лабораторная работа
Плавники и типы движения рыб
Цель занятия
Рассмотреть формы, типы, расположение и строение плавников рыб на примере осетровых (русский осетр, белуга) и костистых рыб (речной окунь, карась, лещ, морская камбала и др.)
Материал и оборудование
Мороженная рыба: русский осетр, серебряный карась, речной окунь; морская камбала, лещ, и др.; фиксированный материал осетровых и костистых рыб, муляжи, плакаты и рисунки; металлические кюветы, пинцеты, скальпеля, препаровальные иглы и ножницы, калькулятор (компьютер).
Плавники. Размеры, форма, количество, положение и функции их различны. Плавники позволяют сохранять равновесие тела, участвуют в движении.
Рис. 1 Плавники
Плавники подразделяются на парные, соответствующие конечностям высших позвоночных животных, и непарные (рис.1).
К парным относятся:
1) грудные Р (pinna pectoralis );
2) брюшные V. (р. ventralis ).
К непарным :
1) спинной D (p. dorsalis );
2) анальный А (р. analis );
3) хвостовой С (р. caudalis ).
4) жировой ар ((p.adiposa ).
У лососевых, харациновых, косатковых и др. позади спинного плавника имеется жировой плавник (рис. 2), лишенный плавниковых лучей (p.adiposa ).
Рис. 2 Жировой плавник
Грудные плавники обычны у костных рыб. У скатов грудные плавники увеличены и являются основными органами движения.
Брюшные плавники занимают у рыб различное положение, что связано с перемещением центра тяжести, вызванного сокращением брюшной полости и концентрацией внутренностей в передней части тела.
Абдоминальное положение – брюшные плавники находятся на середине брюшка (акулы, сельдеобразные, карпообразные) (рис. 3).
Рис. 3 Абдоминальное положение
Торакальное положение – брюшные плавники смещены в переднюю часть тела (окунеобразные) (рис.4).
Рис. 4 Торакальное положение
Югулярное положение – брюшные плавники расположены впереди грудных и на горле (тресковые) (рис. 5).
Рис. 5 Югулярное положение
Спинных плавников может быть один (сельдеобразные, карпообразные), два (кефалеобразные, окунеобразные) или три (трескообразные). Расположение их различно. У щуки спинной плавник смещен назад, у сельдеобразных, карпообразных находится на середине тела, у рыб с массивной передней частью тела (окунь, треска) один из них располагается ближе к голове.
Анальный плавник обычно бывает один, у трески их два, у колючей акулы он отсутствует.
Хвостовой плавник отличается разнообразным строением.
В зависимости от величины верхней и нижней лопастей различают:
1)изобатный тип – в плавнике верхняя и нижняя лопасти одинаковые (тунцы, скумбрии);
Рис. 6 Изобатный тип
2)гипобатный тип – удлинена нижняя лопасть (летучие рыбы);
Рис. 7 Гипобатный тип
3)эпибатный тип – удлинена верхняя лопасть (акулы, осетровые).
Рис. 8. Эпибатный тип
По форме и расположению относительно конца позвоночника различают несколько типов:
1) Протоцеркальный тип - в виде плавниковой каймы (миноги) (рис. 9).
Рис. 9 Протоцеркальный тип -
2) Гетероцеркальный тип – несимметричный, когда конец позвоночника заходит в верхнюю, наиболее удлиненную лопасть плавника (акулы, осетровые) (рис. 10).
Рис. 10 Гетероцеркальный тип;
3) Гомоцеркальный тип – наружносимметричный, при этом видоизмененное тело последнего позвонка заходит в верхнюю лопасть (костистые) (
Рис. 11 Гомоцеркальный тип
Опорой плавников служат плавниковые лучи. У рыб различают ветвистые и неветвистые лучи (рис. 12).
Неветвистые лучи плавников могут быть:
1)членистыми (способными гнуться) ;
2)нечленистыми жесткими (колючими), которые в свою очередь бывают гладкими и зазубренными.
Рис. 12 Типы плавниковых лучей
Количество лучей в плавниках, особенно в спинных и анальных, является видовым признаком.
Число колючих лучей обозначают римскими цифрами, ветвистых - арабскими. Например, формула спинных плавников для речного окуня такова:
DXIII-XVII, I-III 12-16.
Это значит, что у окуня два спинных плавника, из них первый состоит из 13 - 17 колючих, второй из 2 - 3 колючих и 12-16 ветвистых лучей.
Функции плавников
· Хвостовой плавник создает движущую силу, обеспечивает высокую маневренность рыбы при поворотах, выполняет роль руля.
· Грудные и брюшные (парные плавники) поддерживают равновесие и являются рулями при поворотах и на глубине.
· Спинной и анальный плавники выполняют роль киля, препятствуя вращению тела вокруг оси.
Способы движения рыб
Разнообразие условий обитания рыб определяет и способы их движения. У рыб известны три способа передвижения – плавание, ползание и полет .
Плавание – основной тип движения, который осуществляется в основном за счет боковых изгибов тела и хвоста.
Различают два типа плавания при помощи боковых изгибов тела:
Скумбриевидный – у рыб при плавании большое значение имеет хвост, при помощи которого рыба отталкивается от воды и продвигается вперед, на долю которого приходится около 40% всей движущей силы (скумбрия, лосось).
Угревидный (змеевидный) – у рыб при движении волнообразно изгибается все тело. Это наиболее экономичный тип движения, скорость плавания при этом невелика (минога, угорь, вьюн).
Рыбы плавают с различной скоростью. Наиболее быстрой является меч-рыба, способная развивать скорость до 33 м/с (118,8 км/час), тунец плавает со скоростью до 20 м/с (72 км/час), лосось – 5 м/с (18 км/час).
Скорость движения рыб находится в определенной зависимости и от длины тела. В соответствии с этим определяется коэффициент скорости - отношение абсолютной скорости к корню квадратному от ее длины:
По скорости движения выделяют следующие группы рыб:
1)очень быстрые (меч-рыба, тунцы) – коэффициент скорости около 70;
2) быстрые (лососи, скумбрии) – 30–60;
3) умеренно быстрые (кефали, треска, сельди) – 20–30;
4) небыстрые (сазан, лещ) – 10–20;
5) медленные (бычки) – 5–10;
6) очень медленные (колюшка, луна-рыба) – 5.
Рыбы одного вида могут плавать с различной скоростью. Различают:
1. Бросковая скорость (коэффициент скорости 30–70), которая
развивается в течение очень короткого времени (при испуге, броске на добычу).
2. Крейсерская скорость (коэффициент скорости 1–4), с которой рыбы плавают в течение длительного времени.
Ползание по грунту является одним из способов передвижения рыб, которое осуществляется в основном при помощи грудных плавников и хвоста (ползун, морской черт, многопер, прыгун, морской петух). Так, прыгун живет в мангровых зарослях и значительную часть времени проводит на берегу. По суше двигается прыжками, которые совершает при помощи хвоста и грудных плавников, питается наземными беспозвоночными.
Полет (воздушное парение) свойствен немногим летучим рыбам, обитающим в пелагиали тропических и субтропических вод Мирового океана. У этих рыб длинные и широкие грудные плавники выполняют роль крыльев. Хвост с сильно развитой нижней лопастью является двигателем, дающим начальную скорость. Выскочив на поверхность воды, летучая рыба первое время скользит по водной поверхности, с нарастанием скорости движения отрывается от воды, пролетая при этом расстояние до 200 и даже 400 м.
Ход работы
1. Ознакомится с содержанием теоретического материала изложенного в методическом указании.
2. Рассмотреть формы, типы, расположение и строение плавников рыб приготовленных для лабораторной работы. Схематично изобразить лосося и выделить на схеме парные и непарные плавники. Назовите функции различных плавников.
3. Перечислите различные положения брюшных плавников и приведите примеры.
4. Перечислите и зарисуйте типы хвостовых плавников по строению и по форме и расположению относительно конца позвоночника.
5. Рассмотрите строение спинных плавников окуня, выделите не ветвистые (колючие) и ветвистые (членистые) лучи. Запишите формулу спинного плавника окуня и спинного и анального плавников серебряного карася или другой рыбы на выбор.
6. Приведите примеры рыб с различными видами плавания.
7. Используя компьютерный калькулятор, определите коэффициент скорости - отношение абсолютной скорости к корню квадратному от ее длины. При необходимости переведите скорость в км/час.
для меч-рыбы, (V= 33 м/с, L= 170 см),
тунца (V= 20 м/с, L= 120 см 20 м/с),
лосося – (V= 33 м/с, L= 70 см).
Контрольные вопросы:
1. Функции плавников рыб
2. Формы, типы, расположение и строение плавников рыб
3. Способы передвижения рыб.
4. Дайте определение крейсерской и бросковой скоростей, приведите примеры.
5. Как рассчитывается коэффициент скорости рыб?
Васильева Е.Д., Лужняк В.А. Рыбы бассейна Азовского моря [гл. ред. акад. Г.Г. Матишов]. – Ростов н/Д: Изд-во ЮНЦ РАН, 2013. – 272 с.
Иванов В.П., Егорова В.И. Основы ихтиологии: учеб. пособие. Астрахан. гос. техн. ун-т. – 2-е изд., допл. и уточн. – Астрахань: Изд-во АГТУ, 2008. – 336 с.
Иванов В.П., Комарова Г.В. Рыбы Каспийского моря (систематика, биология, промысел). Астрахан.гос.техн.ун-т. – 2- изд., допол. и уточ. – Астрахань: Изд-во АГТУ, 2012. – 256 с.
Ильмаст Н.В. Введение в ихтиологию (учебное пособие).– Петрозаводск: Карельский научный центр РАН. 2005. 148 с.
Котляр О.А., Мамонтова Р.П., Курс лекций по ихтиологии. – М.: Колос, 2007.
Моисеев П.А., Азизова Н.А., Куранова И.И. Ихтиология: Учебник.-М.: Легк. и пищ. пром-ть, 1981.- 384 с.
Скорняков В.И., Аполлова Т.А.,Мухордова Л.Л. Практикум по ихтиологии: Учеб.пособ.- М.:Агропромидат, 1986.- 270 с.
Составители:
СТАРЦЕВ Александр Вениаминович
СТАРЦЕВА Марина Леонтьевна
Плавники и типы движения рыб
Методические указания к лабораторной работе
по дисциплине «Ихтиология»
Издательский центр ДГТУ
Адрес университета и полиграфического предприятия:
344000, г. Ростов-на-Дону, пл. Гагарина,1
Наверное, каждый человек, смотря на аквариум, испытывает какие-то странные чувства. Это и спокойствие, и расслабленность. А разве кто-то не был на рыбалке? Вы должны помнить эти ощущения, это волнение, спортивный интерес. Также многим людям всегда было интересно знать, с помощью чего плавают рыбы, как они это делают? Поэтому, для того, чтобы разобраться, как плавают рыбы, необходимо детальнее разобраться в их анатомии.
Внутри у рыб расположен плавательный пузырь, который представляет собой орган из пленки. Этот орган соединяется с кишечником рыбы. Чтобы передвигаться в воде, рыба регулирует объем газа в своем плавательном пузыре.
Плотность тела рыбы равна плотности воды, поэтому рыба дополнительно удерживается в вертикальном плавающем положении благодаря этой особенности своего организма. Также свое движение каждый представитель данного ряда живой природы водных глубин регулирует за счет плавников.
Приспособления рыб
Пребывать в вертикальном положении рыбам помогает спинной и анальный плавник, а грудные плавники двигают рыбу вперед. Хвост также объясняет, почему рыбы плавают. Он функционирует как:
- Основной «двигатель» рыбы.
Мышцы, которые расположены вдоль тела рыбы, тоже помогают ей передвигаться в воде. Когда рыба извивается всем своим телом, она напрягает и расслабляет мышцы с одного бока, а затем с другого. Так и происходит плавательное движение, которое напоминает движение змеи.
Таким образом, у рыбы действует целая система и механизм органов, чтобы она могла плыть. Есть еще некоторые особенности строения тела рыб, которые помогают ей быстрее и легче двигаться:
- У тела каждой рыбы плавные и гладкие очертания, что уменьшает сопротивление воды при движении.
- Кожа рыбы покрыта специальной слизью, которая добавляет скольжения и плавности в передвижении.
Быстро плавающие рыбы обладают теми же свойствами, что и обычные рыбы, но их мышцы более сильные, а плавники больше и подвижнее. Поэтому рыба может развить скорость, что помогает охотиться на более маленьких рыб и быстро уйти от хищников.
Постоянно в движении
Акулы и парусники не обладают плавательными пузырями, поэтому им приходиться удерживаться в воде только за счет грудных плавников. Они выполняют те же функции, что и крылья у самолета. Чтобы не утонуть, рыбе приходиться постоянно находиться в состоянии движения.
Донные виды
Донные виды рыб очень редко всплывают в толщу воды, потому как там они сразу же заметны и привлекательны для хищников. У этих рыб сплющена спина, потому как у них нет необходимости постоянно плыть. Эти виды представлены бычками, камбалой, скатами и звездочетами. Полностью плоские рыбы, например, скаты – этот тот вид водных жителей, который превратил свои плавники в бока тела. Поэтому плыть им удается благодаря волнам, которые пробегают по их плоским очертаниям тела.
А вот рыбы, которые пребывают в постоянном движении, среди водных просторов, обладают сплющенным по бокам телом и головой. Такие рыбы делают движение вперед, изгибая свое тело, как пружину. Все их усилия – это движение, сокращение всех боковых мышц тела, которое сосредоточено на каждом взмахе хвоста. Так рыбы плавают у поверхности воды, ища мелкий планктон, или же уплывают от хищников, а могут и просто спокойно рассекать водную толщу.
Нетипичное плавание
Если рыба плавает кверху брюхом, здесь могут иметь место несколько факторов:
- переедание;
- болезнь различного рода;
- смерть.
Существуют и особые разновидности плавания, среди представителей рыб: морские иглы и коньки превратили свои хвостовые плавники в обычный хвост. Поэтому движение они осуществляют за счет своих спинных плавников. Мир рыб очень разнообразен, существуют его представители, которые не только плавают, но и ходят по дну, как, к примеру, морские петухи и собаки.
Вода приблизительно в 800 раз плотнее воздуха, поэтому движение в воде требует больших усилий. У рыб большинства видов продвижение в воде достигается главным образом благодаря мускулам, изгибающим тело, и хвостовому плавнику, в то время как за точное маневрирование и медленные движения ответственны другие плавники. Рыбы многих видов имеют внутренний орган, наполненный газом, который называется плавательным пузырем (или воздушным пузырем). Он помогает рыбам достигать нейтральной плавучести. Слизистое покрытие кожи снижает трение при движении. Скорость движения в воде у рыб разных видов значительно отличается и может зависеть от среды обитания, а также от других факторов - например, от привычек, связанных с питанием, и необходимости избегать хищников. В целом рыбы из быстрых рек более ловкие и обтекаемые, а следовательно, потенциально более проворные, чем те, которые обитают в медленно текущих реках или прудах со стоячей водой.
Плавники играют решающую роль в передвижении. Типичный костистый плавник состоит из мягких или твердых лучей (шипов), которые поддерживают тонкую, нередко прозрачную ткань - перепонку плавника. Обычно у рыб бывает семь плавников, из которых три непарные. Это так называемые срединные плавники, а именно спинной, анальный и хвостовой (хвост). Остальные четыре плавника распределены попарно - это грудные и брюшные плавники. Они предназначены прежде всего для управления движением.
У многих рыб, помимо этих семи стандартных плавников, есть и другие. В то же время у некоторых рыб количество плавников меньше семи. Например, многие харациновые рыбы (в частности, тетры) и большинство сомов имеют восьмой плавник. Это так называемый жировой плавник, расположенный позади спинного плавника. Он называется так потому, что содержит жировую ткань. У некоторых мелких тетр этот жировой плавник совсем крошечный и прозрачный, поэтому его трудно различить. А у некоторых сомов - например, у перистоусых сомиков Synodontis spp. и Auchenoglanis spp. - он очень большой и пигментированный.
В плавниках могут проявляться значительные межвидовые различия, и эти различия нередко имеют важное таксономическое значение (для различения представителей разных семейств, родов и видов). Например, спинные плавники разных рыб обычно отличаются по размерам, расположению на спине и строению плавниковых лучей. У представителей некоторых групп имеется два спинных плавника. Среди аквариумных рыбок это бычки, илистые прыгуны, стеклянные окуни (семейство Ambassidae), а также радужницы. Однако некоторые стеклянные сомы (криптоптерусы Kryptopterus spp.) и рыбы-ножи (например, из семейства гимнотовых) вообще не имеют спинных плавников. У змееголовых (род ханна Channa spp.) и сомов клариасов Clarias спинной плавник имеет форму ленты и тянется на две трети длины рыбы, в то время как у представителей семейства хоботнорылых Mastacembelidae этот плавник представлен рядом отдельных шипов. Карповые Cyprinidae - карпы, барбусы и представители родственных видов - имеют спинные плавники, состоящие из мягких лучей, в то время как у представителей семейства цихловых лучи плавников могут быть как мягкими, так и в виде шипов.
Некоторые рыбы различных систематических групп пользуются большими грудными плавниками для планирующего полета.
Особенного совершенства в этом типе передвижения достигают обыкновенные летучие рыбы (Exocoetus), несколько десятков видов которых широко распространены по тропическим и субтропическим морям. Основным двигателем, дающим начальную скорость при полете, служит хвост. Выскочив из воды, летучая рыба еще некоторое время скользит по ее поверхности, работая хвостом и увеличивая скорость поступательного движения, которое прекращается только тогда, когда рыба вполне отрывается от воды и летит по воздуху. Быстро достигнув высшей точки подъема, она начинает постепенно опускаться, но, достигнув хвостом воды, опять набирает скорость для полета и т. д. Весь полет длится до 18 сек, и рыба за это время со скоростью 7—20 м/сек пролетает до 200 м, но в исключительных случаях может находиться в воздухе до 1 мин и пролететь расстояние до 400 м.
Ряд донных рыб пользуются для передвижения по дну водоема видоизмененными грудными плавниками. Таковы многопер, илистый прыгун (Periophthalmus), морской черт, тригла (Trigla). У триглы три передних луча грудного плавника свободны и могут самостоятельно двигаться, выполняя роль ног, тогда как прыгуны и анабас, как уже указывалось выше, способны подолгу находиться вне воды, причем прыгун двигается прыжками, действуя грудными плавниками и хвостом, анабас же ползает по суше при помощи грудных плавников и помогает себе при лазании шипами жаберной крышки.
