Функции плавательного пузыря. Плавательный пузырь и гидродинамические особенности рыб Почему у хрящевых рыб нет плавательного пузыря
Он развивается как вырост передней части кишечника и имеет вид эластичного мешка, расположенного под .
Его еще называют: гидростатический аппарат. Спуская и набирая газы, этот орган позволяет рыбе плавать на разных глубинах. В пузыре присутствуют такие газы, как азот, кислород, углекислый газ. Газовый состав пузыря разных видов рыб различен: глубоководные рыбы в плавательном пузыре имеют намного больше кислорода, чем виды, обитающие в верхних соях водоемов.
При изменении атмосферного давления рыба сбрасывает «объем» пузыря или набирает его, меняя слои воды на более мелкие или глубокие. Это очень помогает ей экономить мышечную энергию для передвижения в воде. Количество газа в пузыре и его объём регулируются рефлекторно: когда рыба погружается в воду и увеличивается статическое давление, происходит секреция газа и сжатие резервуара; когда же рыба всплывает и происходит уменьшение давления - всасывание газа и растяжение резервуара.
Кроме этого плавательный пузырь выполняет (может являться дополнительным органом дыхания), звукообразовательные функции, а также является резонатором и преобразователем звуковых волн.
Плавательный пузырь рыб имеет систему кровеносных сосудов. У многих рыб этот резервуар соединен с глоткой через специальный проток, однако например окунь такого сообщения не имеет. У некоторых рыб, например карповых , плавательный пузырь состоит из двух частей. Встречаются и трехкамерные резервуары.
Непосредственно объем газов регулируется в плавательном пузыре с помощью двух систем:
— газовой железы: наполняет пузырь газами из крови;
— овала: поглощает газы из пузыря в кровь.
Газовая железа
- система артериальных и венозных сосудов, находящихся в передней части резервуара.
Овал
- часть внутренней оболочки плавательного пузыря с тонкими стенками, окруженная мышечным сфинктером, находится в задней части пузыря.
Когда сфинктер расслаблен, газы из плавательного пузыря поступают к среднему слою его стенки к венозным капиллярам, и происходит их диффузия в кровь.
При резком изменении давления, например при резком поднятии рыбы со дна на поверхность, часто у нее изо рта выдувается желудок, подпертый пузырем.
Появился этот орган в ходе эволюции, скорее всего, с развитием костного скелета, и он балансировал тяжелый для воды кальциевый скелет рыбы своей легкостью и полостью, позволяя рыбе сохранять свою плавучесть и при наличии этого скелета. Изначально пузырь был придатком кишечника.
У небольшого количества видов рыб плавательный пузырь отсутствует. Это донные и глубоководные рыбы (бычки, камбалы, пинагор ), некоторые быстроплавающие (тунец, пеламида, скумбрия ), а также все хрящевые.
Очень часто, когда рыбы теряют способность к нормальному плаванию, например они находятся в неестественном положении у поверхности воды или у самого дня, аквариумисты и другие люди, часто наблюдающие за этим выносят смертный приговор рыбкам, даже не пытаясь разобраться в причинах. Насколько оправдано такое решение и стоит ли спускать рыбок сразу в "унитаз" для "облегчения их" судьбы?
На самом деле не все так просто, для начала надо иметь представление о том, в чем проблема, многие аквариумисты сразу начинают искать "ведьм" и мало кто думает про проблемы с плавательным пузырем и соответственно, мало кто собственно пытается разобраться - из-за чего так произошло. Далеко не во всех случаях подобное явление, когда рыбы плавают у самого дна или у поверхности означает неминуемую гибель. Вот если махнуть рукой или спустить в унитаз, тогда однозначно.
Полный текст новости:
Одним из самых распространенных случаев проблем со здоровьем рыб в аквариуме являются проблемы с плавучестью рыб, когда кажется, что им не хватает сил на то, чтобы оторваться от дна или наоборот спустится ниже и не плавать у самой поверхности. Чаще всего аквариумисты ошибаются, делая свой вывод о предстоящей скорой смерти рыб, часто эти ошибочные решения исходят из-за недостаточности наших знаний об устройстве организма рыб, в данном случае о плавательном пузыре.
Многие полагают, что плавательные пузыри у рыб вещь постоянная, но на самом деле это не так, их объем переменчив и более того пузыри (их два у большинства рыб) несут немного разные функции, по крайне мере они имеют серьезные различия. Чтобы ставить диагноз и принимать решения о судьбе рыбы, необходимо сначала познакомиться с принципами работы пузырей, ведь часто проблемы с плавучестью рыб поправимы, если разобраться в ситуации. Первый или передний пузырь имеет более плотные стенки, он практически не подвержен изменениям, кроме того данный пузырь имеет прочную связь с позвоночником рыб, благодаря этому он жестко зафиксирован. Второй или задний пузырь, располагается ближе к хвосту, у него менее плотные стенки, и он может существенно варьироваться по плотности газа внутри, кроме того его положение может меняться. Несмотря на то, что пузыри связанны с друг другом, эту связь можно назвать условной.
Типы плавательных пузырей
Рыб можно условно разделить на два типа, у которых по-разному построена работа с наполнением газом плавательных пузырей. Некоторые рыбы имеют так называемый открытопузырный тип, т.е. они имеют канал, который напрямую связывает пузыри и пищевую систему, примерно как у людей. С помощью пищевода они сдувают или накачивают пузырь газом. К данной группе относятся золотые рыбки, сомы и так далее.
Другая группа рыб такие как цихлиды и окуни имеют закрытий тип пузырей, с помощью сложной структуры системы кровообращения или например газовых желез, они накачивают или спускают свои пузыри.
Есть еще один тип рыб, у которых плавательный пузырь может отсутствовать, или иметь некую комбинацию из двух выше упомянутых типов.
Проблемы с плавучестью рыб
Надо отметить, что западные специалисты осторожно относятся к термину болезнь "плавательного пузыря", поскольку определить истинные причины довольно сложно, чаще всего такие проблемы у рыб наступают во вторую очередь, и являются следствием. Принято считать, что есть положительное и отрицательное расстройство плавательного пузыря. При положительном диагнозе считается ситуация, когда рыбы плавают у поверхности аквариума, при этом защитная слизь на той стороне, которая расположена сверху, быстро высыхает и приводит к возникновению новых заболеваний, через появляющиеся открытые ранки, не защищенные слизью. Отрицательные расстройства плавательного пузыря фиксируется, когда рыбы наоборот опускаются на дно аквариума, в данном случае проблема возникает со слизью из-за того, что рыба постоянно трется о дно, нарушая тем самым слой защитной слизи и повреждая кожу.
Диагноз
Для того чтобы поставить верный диагноз рыбе, необходимо внимательно изучить среду ее обитания, возможно отгадкой станет если внимательно вспомнить свои действия при покупке рыб, возможно уже тогда отмечалось странное поведение рыб. Очень важно проверить состояние воды и ее параметры, температуру и уровень кислотности воды, проверить наличие аммиака, уровни нитритов и нитратов. Также важен еще один параметр - перенаселенность рыб в аквариуме, об этом условии часто забывают и совершенно зря, очень важно смотреть на показатели воды через "призму", количества рыб в аквариуме. Чем больше вы получите параметров и условий из аквариума, тем легче вам будет по факту установить причину заболевания рыб.
Также частой причиной проблем с плавучестью рыб выступает плохое кормление рыб. Для рыб пища играет важную роль, некачественное кормление может привести ко многим проблемам со здоровьем рыб.
Положительное расстройство плавучести
Смещение заднего пузыря в большинстве случаев заканчивается положительным расстройством плавучести рыбы, но одновременно с этим проблемы со смещением плавательного пузыря не часто приводят к аномальному поведению или плаванию рыб. Но есть и более серьезная причина нарушения плавучести рыб - заболевания желудочно-кишечной системы рыб.
Третьей менее распространенной причиной деформации пузырей и возникновения положительного расстройства плавучести является попадание посторонних предметов, что потенциально приводит. Несмотря на все это положительное расстройство плавучести не так часто приводит к гибели рыб и если вовремя произошла правильная медицинская помощь, рыбы довольно часто выживают и неплохо восстанавливаются.
Отрицательное расстройство плавучести
В отличие от положительного расстройства плавучести, отрицательное имеет более негативный прогноз, кроме того аквариумисты довольно длительное время не предпринимают попыток разобраться в ситуации. Основной причиной возникновения проблем с плавучестью в данном случае это накопление жидкости в пузырях рыб. Попадание жидкости происходит из-за при приеме пищи, так как у многих рыб пищевод имеют прямую связь с пузырями. Вода вытесняет воздух и рыбам становится значительно сложней плавать и удерживать положение своего тела в воде. Другой частой причиной отрицательного расстройства является бактериальная инфекция, поражение пузырей инфекцией снова приводит к образованию жидкости. Третьей самой маловероятной причиной является разрыв пузыря в результате травмы или болезни, что может привести к полной потери газа.
Лечение
В случае если появились признаки заболевания и проблемы с плавучестью рыб, необходимо в первую очередь внимательно отнестись к воде, необходимо привести все показатели в норму и обеспечить фильтрацию воды в аквариуме. Некоторые специалисты рекомендует добавлять в воду соль, но это очень спорное решение, поскольку неправильная дозировка приведет к другим проблемам и не факт, что поможет решить проблему с плавучестью рыбы. Кроме того соль может вызвать проблемы в работе устройств и может привести к их серьезной поломке.
Крайне важную роль играет в этом вопросе правильное питание рыб, в частности иногда цихлид кормят мясными продуктами в то время, когда многие из них нуждаются в растительной пище. Другой проблемой с кормлением рыб связано с постоянным кормлением сухими кормами, это кстати чаще всего приводит к положительному расстройству плавучести. Некоторые виды пищи рыбами тяжело перерабатываются, поскольку для них данные продукты не естественны, многие наверное кормили рыб сухими кормами предназначенными для других видов и часто при этом полагали ну какая разница? Разница в том, что сухие корма имеют разную структуру и кормление не соответствующим видом кормов приводит к усиленному газообразованию в кишечнике рыб. Измельченный свежий зеленый горох помогает решить проблему с избыточными газами.
Для борьбы с положительными или отрицательными расстройством плавучести хирурги часто использую специальную иглу, которой аккуратно прокалывают пузырь рыб и выпускают лишний воздух или высасывают лишнюю жидкость. Другое дело, если проблема в смещении плавательного пузыря, тогда без серьезного хирургического вмешательства рыб не спасти. Все гораздо сложней с отрицательным диагнозом, диагностировать точную проблему позволяет только УЗИ, а значит, шансы выжить рыб малы, вы многих знаете аквариумистов, которые готовы оплатить данную процедуру для своих рыб, не говоря уже о том, как малодействительно хороших специалистов? Но только УЗИ точно дает понять какие причины и если это инфекция, то какие именно бактерии и какие антибиотики надо давать рыбам для лечения.
Чтобы снизить риск летального исхода необходимо дать возможность рыбам оторваться от дна, для этого к рыбкам прикрепляют поплавки с высоким уровнем плавучести, которые заставляют рыбок плавать в воде, а не безвольно лежать на дне.
Как вы видите, в действительности проблемы с плавучестью рыб гораздо сложнее во всех смыслах и это вовсе не означает, что у рыб нет шансов на выживание. Это также означает, по крайне мере может, что вы явно что-то делаете не так для своих питомцев. Синдром плохой плавучести довольно сложное явление и точно установить причину аквариумистам практически невозможно, если конечно аквариумист не является опытным ветеринаром с оборудованием для диагностики.
Плавучесть рыб (отношение плотности тела рыбы к плотности воды) может быть нейтральной (0), положительной или отрицательной. У большинства видов плавучесть колеблется от +0,03 до –0,03. При положительной плавучести рыбы всплывают, при нейтральной парят в толще воды, при отрицательной погружаются.
Рис. 10. Плавательный пузырь карповых.
Нейтральная плавучесть (или гидростатическое равновесие) у рыб достигается:
1) при помощи плавательного пузыря;
2) обводнением мышц и облегчением скелета (у глубоководных рыб)
3) накоплением жира (акулы, тунцы, скумбрии, камбалы, бычки, вьюны и т.д.).
Большинство рыб имеют плавательный пузырь. Его возникновение связывают с появлением костного скелета, который увеличивает удельный вес костных рыб. У хрящевых рыб плавательный пузырь отсутствует, из костистых его нет у донных (бычки, камбалы, пинагор), глубоководных и некоторых быстроплавающих видов (тунец, пеламида, скумбрия). Дополнительным гидростатическим приспособлением у этих рыб является подъемная сила, которая образуется за счет мускульных усилий.
Плавательный пузырь образуется в результате выпячивания дорзальной стенки пищевода, его основная функция – гидростатическая. Плавательный пузырь воспринимает также изменения давления, имеет непосредственное отношение к органу слуха, являясь резонатором и рефлектором звуковых колебаний. У вьюновых плавательный пузырь покрыт костной капсулой, утратил гидростатическую функцию, и приобрел способность воспринимать изменения атмосферного давления. У двоякодышащих и костных ганоидов плавательный пузырь выполняет функцию дыхания. Некоторые рыбы способны при помощи плавательного пузыря издавать звуки (треска, мерлуза).
Плавательный пузырь представляет собой относительно большой эластичный мешок, который расположен под почками. Он бывает:
1) непарный (большинство рыб);
2) парный (двоякодышащие и многоперы).
У многих рыб плавательный пузырь однокамерный (лососевые), у некоторых видов двухкамерный (карповые) или трехкамерный (ошибень), камеры между собой сообщаются. У ряда рыб отплавательного пузыря отходят слепые отростки, соединяющие его с внутренним ухом (сельдевые, тресковые и др.).
Плавательный пузырь заполнен смесью кислорода, азота и углекислого газа. Соотношение газов в плавательном пузыре у рыб различается и зависит от вида рыб, глубины обитания, физиологического состояния и др. У глубоководных рыб в плавательном пузыре содержится значительно больше кислорода, чем у видов, обитающих ближе к поверхности. Рыбы с плавательным пузырем делятся на открытопузырных и закрытопузырных. У открытопузырных рыб плавательный пузырь соединяется с пищеводом с помощью воздушного протока. К ним относятся – двоякодышащие, многоперы, хрящевые и костные ганоиды, из костистых – сельдеобразные, карпообразные, щукообразные. У атлантической сельди, шпрота и хамсы помимо обычного воздушного протока имеется второй проток позади анального отверстия, который соединяет заднюю часть плавательного пузыря с внешней средой. У закрытопузырных рыб воздушный проток отсутствует (окунеобразные, трескообразные, кефалеобразные и др.). Первоначальное заполнение плавательного пузыря газами у рыб происходит при заглатывании личинкой атмосферного воздуха. Так, у личинок карпа это имеет место через 1–1,5 суток после вылупления. Если этого не происходит, развитие личинки нарушается и она гибнет. У закрытопузырных рыб плавательный пузырь со временем утрачивает связь с наружной средой, у открытопузырных воздушный проток сохраняется в течение всей жизни. Регулирование объема газов в плавательном пузыре у закрыто пузырных рыб происходит при помощи двух систем:
1) газовая железа (наполняет пузырь газами из крови);
2) овал (поглощает газы из пузыря в кровь).
Газовая железа – система артериальных и венозных сосудов, расположенных в передней части плавательного пузыря. Овал участок во внутренней оболочке плавательного пузыря с тонкими стенками, окруженный мышечным сфинктером, расположен в задней части пузыря. При расслаблении сфинктера газы из плавательного пузыря поступают к среднему слою его стенки, где имеются венозные капилляры и происходит их диффузия в кровь. Количество поглощаемых газов регулируется изменением величины отверстия овала.
При погружении закрытопузырных рыб объем газов в их плавательном пузыре уменьшается, и рыбы приобретают отрицательную плавучесть, но по достижении определенной глубины адаптируются к ней путем выделения газов в плавательный пузырь через газовую железу. При подъеме рыбы, когда давление уменьшается, объем газов в плавательном пузыре увеличивается, избыток их поглощается через овал в кровь, а затем через жабры удаляется в воду. У открытопузырных рыб овала нет, избыток газов выводится наружу через воздушный проток. Большинство открытопузырных рыб не имеют газовой железы (сельдевые, лососевые). Секреция газов из крови в пузырь развита слабо и осуществляется с помощью эпителия, расположенного на внутреннем слое пузыря. Многие открытопузырные рыбы для обеспечения на глубине нейтральной плавучести перед погружением захватывают воздух. Однако при сильных погружениях его бывает недостаточно, и наполнение плавательного пузыря происходит газами, поступающими из крови.
Рыбы - это огромная группа позвоночных животных, обитающих в воде. Их главной особенностью является жаберное дыхание. Для перемещения в жидкой среде эти животные используют самые разнообразные приспособления. Плавательный пузырь - важнейший гидростатический орган, регулирующий глубину погружения, а также участвующий в дыхании и генерации звуков.
Плавательный пузырь - важнейший гидростатический орган, регулирующий глубину погружения рыб
Развитие и строение гидростатического органа
Формирование рыбного пузыря начинается на ранней стадии развития. Один из отделов прямой кишки, видоизменённый в своеобразный вырост, со временем заполняется газом. Для этого мальки всплывают и захватывают воздух ртом. Со временем связь пузыря с пищеводом у части рыб утрачивается.
Рыбы, имеющие воздушную камеру, делятся на два типа:
- Открытопузырные способны контролировать наполнение при помощи специального канала, имеющего сообщение с кишечником. Они могут быстрее всплывать и погружаться, а при необходимости захватывают воздух ртом из атмосферы. К этому типу относится бо́льшая часть костных рыб, например: карп и щука.
- Закрытопузырные имеют герметичную камеру, не имеющую прямого сообщения с внешним миром. Уровень газа контролируется с помощью кровеносной системы. Воздушный пузырь у рыб оплетён сетью капилляров (красное тело), которые способны медленно поглощать или отдавать воздух. Представители этого типа - треска, окунь. Не могут позволить себе быстрого изменения глубины. При мгновенном извлечении из воды такую рыбу сильно раздувает.
Воздушный пузырь у рыб представляет собой полость с прозрачными эластичными стенками.
По своему строению различают:
- однокамерный;
- двухкамерный;
- трехкамерный.
Как правило, у большей части рыб этот орган один, но у двоякодышащих он парный. Глубинные виды могут обходиться очень маленьким пузырём.
Функции плавательного пузыря
Плавательный пузырь в теле рыбы является уникальным и многофункциональным органом. Он заметно облегчает жизнь и экономит массу энергии.
Главная, но не единственная функция - это гидростатический эффект. Для зависания на определённой глубине необходимо, чтобы плотность тела соответствовала окружающей среде. Водоплавающие животные без воздушной камеры используют постоянную работу плавников, что приводит к излишним энергозатратам.
Полость камеры не может расширяться и сжиматься произвольно. При погружении давление на тело возрастает, и оно сжимается, соответственно уменьшается объем газа, а общая плотность увеличивается. Рыба с лёгкостью опускается на нужную глубину. Когда рыбка поднимается в верхние слои воды, давление ослабевает, а пузырь расширяется, словно воздушный шарик, толкая животное вверх.
Давление газа на стенки камеры порождает нервные импульсы, вызывающие компенсаторные движения мышц и плавников. Используя такую систему, рыба без особых усилий плавает на нужной глубине, экономя до 70% энергии.
Дополнительные функции:
Плавательный пузырь рыбы - это вырост пищевода.
Плавательный пузырь помогает рыбе находиться на определенной глубине - той, на которой вес вытесняемой рыбой воды равен весу самой рыбы. Благодаря плавательному пузырю рыба не тратит дополнительную энергию на поддержание тела на этой глубине.
Рыба лишена возможности произвольно раздувать или сжимать плавательный пузырь. Если рыба погружается, возрастает давление воды на ее тело, оно сдавливается, и плавательный пузырь сжимается. Чем ниже опускается рыба, тем сильнее становится давление воды, тем больше сдавливается тело рыбы и тем стремительнее продолжается её падение. А когда рыба поднимается в верхние слои, то давление воды на нее уменьшается, происходит расширение плавательного пузыря. Чем ближе к поверхности воды находится рыба, тем больше расширяется газ в плавательном пузыре, который уменьшает удельный вес рыбы. Это ещё больше выталкивает рыбу к поверхности.
Итак, рыба не может регулировать объем плавательного пузыря. Но зато в стенках пузыря есть нервные окончания, посылающие сигналы в мозг при его сжатии и расширении. Мозг же на основании этой информации отправляет команды исполнительным органам - мышцам, с помощью которых рыба осуществляет движение.
Таким образом, плавательный пузырь рыбы - это ее гидростатический аппарат , обеспечивающий ее равновесие: он помогает рыбе оставаться на определенной глубине.
Некоторые рыбы с помощью плавательного пузыря могут издавать звуки. У некоторых рыб он служит резонатором и преобразователем звуковых волн.
Кстати...
Плавательный пузырь появляется в процессе эмбрионального развития рыбы как вырост кишечной трубки. В дальнейшем канал, который соединяет плавательный пузырь с пищеводом, может остаться или зарасти. В зависимости от того, есть ли у рыбы такой канал, все рыбы делятся на открытопузырных и закрытопузырных . Открытопузырные рыбы могут заглатывать воздух и таким образом контролировать объём плавательного пузыря. К открытопузырным относятся карпы, сельди, осетровые. У закрытопузырных рыб газы выделяются и поглощаются через густое сплетение кровеносных капилляров на внутренней стенке плавательного пузыря - красное тело.
