Опорно-двигательный аппарат хрящевых рыб. Биология в лицее

Рыбы — позвоночные животные, приспособленные к жизни в воде. Каждый из вас видел рыб и знает, что они живут в воде, а в воздушной среде погибают. Известно также, что рыба откладывает икру. Но знаете ли вы, почему рыба не тонет? Почему все время раскрывает рот? Зачем рыбе столько плавников? Почему она скользкая на ощупь? Чтобы ответить на эти вопросы, вспомним об особенностях жизни в водной среде. Выясним, как смогли приспособиться к ней рыбы.

Форма тела и покровы рыб. В воде передвигаться сложнее, чем в воз-духе, а рыба плавает легко и быстро. Как она преодолевает сопротивле-ние воды?

Опорно-двигательная система и движение рыб. Форма чела, чешуя, слизь облегчают плавание, но сами движения рыбы обусловлены рабо-той, ее опорно-двигательной системы.

Скелет и мышцы рыб. Основой опорно-двигательной системы рыбы яв-ляется скелет (рис. 32.2). Он состоит из черепа с неподвижной верхней челюстью и подвижной нижней, жаберных дуг, жаберных крышек, по-звоночника, соединенных с ним ребер и костей плавников. У окуня есть парные плавники (грудные и брюшные) и непарные (хвостовой, спин-ной, анальный). Позвоночник состоит из ряда позвонков — отдельных косточек, соединенных эластичными связками. Такой позвоночник од-новременно и крепок, и гибок. Ребра образуют каркас, защищающий внутренние органы рыбы. К скелету прикрепляются мышцы (рис. 32.3). Строение мышечной системы окуня такое же, как и у ланцетника. Од-нако, в отличие от него, у рыбы есть мышцы, связанные с плавниками.

Особенности движения рыб. Окунь может двигаться двумя спосо-бами: изгибая тело, как ланцетник, и работая парными плавниками, как веслами. На плавниках мышц немного, применяя их, окунь может плыть только медленно. Для быстрого движения он использует мышцы туло-вища и хвостового отдела тела.

У плавников есть еще одно важное назначение: эти органы движения поддерживают тело рыбы в определенном положении, не давая ему опрокинуться набок. С помощью парных плавников рыбы делают пово-роты. Чтобы, например, повернуть вправо, рыбе достаточно совершить несколько движений левым плавником, прижав правый к телу. Материал с сайта

Как удерживаются рыбы в толще воды? Для этого, по закону Архимеда, нужно, чтобы плотность тела равнялась плотности воды. Вспомним, как решают эту проблему водоросли: у саргассов есть пу-зырьки, наполненные газом, хлорелла и хламидомонада накапливают жир. И рыбы уравнивают плотность тела с плотностью воды теми же способами. У окуня, карпа и многих других рыб есть так называемый плавательный пузырь (рис. 32.3), заполненный газами (кислородом, азотом, углекислым газом). Количество газа в плавательном пузыре рыба может регулировать, соответственно изменяется и глубина погру-жения рыбы. У акул плавательного пузыря нет, однако они запасают много жира в печени. Но плотность жира лишь на 10 % меньше плот-ности воды. Чтобы акула не утонула, она должна постоянно двигаться, а жировые запасы должны быть очень большими. Поэтому печень аку-лы на 75 % состоит из жира и составляет 20 % от всей массы тела рыбы.

На этой странице материал по темам:

• Зачем рыбе обтекаемая форма тела

• Опорные рыбы

• Особенности строения опорно-двигательной системы у рыб

• Почему нырнув на глубину окунь не двигается,не всплывает и не тонет?

• Опорно даигптельная система у типа губуи

Вопросы по этому материалу:

• Назовите приспособления, облегчающие перемещение рыбы в воде. Какие из них характерны и для других водных животных?

• Морфологическую основу движения образует опорно-двигательный аппарат. Собственно движителем выступают мышцы. Именно в мышце происходит трансформация химической энергии АТФ в механическую энергию. Однако мышце для сокращения и производства движения нужна точка опоры. Такими точками опоры для многочисленных мышц рыбы выступают кости скелета. Скелет выполняет и формообразующую функцию (рис. 5.1).

  Строение скелета рыб (рис. 5.2). По многообразию форм тела рыб можно судить и о сложности строения их скелета (рис. 5.2). Особенностью рыб является то, что многие из них имеют как традиционный для всех позвоночных животных внутренний, так и наружный скелет. Последний можно рассматривать как признак эволюционного застоя. У костистых рыб наружный скелет представляет только чешуя. Однако у осетровых рыб наружный скелет довольно хорошо развит. Собственно чешуя у них присутствует лишь на хвостовом стебле, а туловищная часть и голова несут на себе костные образования - жучки, бляшки, колючки и шипы, доставшиеся современным рыбам от их предков - панцирных рыб. У рыб требования к жесткости и прочности костей ниже, чем у наземных позвоночных. Следует отметить, что и относительная масса костей у рыб в 2 раза меньше. Размеры скелета костистых рыб меняются пропорционально массе тела. Эта зависимость может быть описана уравнением регрессии:

  М ск =0,033М тела 1,03 ,

  где М ск - масса скелета, г; М тела - масса тела, г.

  Меньшая масса костей для водных животных очень важна, Имея большой удельный вес, костная ткань существенно влияет на плавучесть тела водных животных. Поэтому даже вторично водные животные (китообразные) в процессе своей адаптации к водной среде получили нейтральную плавучесть в значительной степени благодаря облегчению скелета.

  Практически отсутствующая гравитация в водной среде объясняет существенные различия и в строении отдельных костей рыб. Так, у рыб нет трубчатых костей, которые отличаются большой прочностью. На растяжение они выдерживают силу 170мН/м 2 , а на сжатие еще больше - 280 мН/м 2 .

  Рис. 5.1. Форма тела рыб:

  1-скумбрия; 2-сарган: 3-леш; 4-луна-рыба; 5-камбала; 6-угорь; 7-морская игла; 8- сельдяной король; 9-кузовок; 10- рыба-ёж; 11- морской конек; 12-скат В воде подобных нагрузок не существует: рыбий скелет не выполняет функцию поддержания тела, как у наземных позвоночных. Их тело поддерживает сама вода: у рыб нейтральная плавучесть (или близкая к нейтральной).

  

  Рис. 5.2. Скелет рыбы (окуня):

  1 - кости черепа; 2-4, 7, 10, 11 - кости плавников; 5 - уростиль; 6 - хвостовые позвонки; 8 - туловищные позвонки; 9 - ребра; 12 - жаберные крышки; 13 - верхняя и нижняя челюсти

  Рыбьи кости лишены и губчатого вещества, заполняемого у наземных животных красным костным мозгом. Последний у рыб отсутствует, а функцию кроветворения выполняют другие органы.

  Рыбьи кости являются упругими и эластичными, однако не очень прочными структурами. Кость имеет хорошо развитую органическую матрицу и минеральную часть. Первая образована эластиновыми и коллагеновыми волокнами и придает костям определенную форму и эластические свойства. Минеральные компоненты обеспечивают нужную прочность и жесткость костных образований. Степень минерализации костей рыб (костистых) колеблется в широких пределах: от 20 % у молоди до 60 % у старых особей, причем наиболее активно минерализация скелета происходит у рыб на первом году жизни (табл. 5.1).

  5.1. Зависимость обшей минерализации костей сеголетков карпа от интенсивности их роста, % золы в сухом веществе жаберной крышки

  Примечание. Средние данные по трем водоемам Московской, Смоленской областей и Ставропольского края.

  Кроме возраста на минерализацию костей влияет видовая принадлежность. У одновозрастных особей карпа, плотвы, окуня и сома из одного водоема различия в степени минерализации жаберной крышки достигают 15 %.

  Степень минерализации воды (58-260 мг/л) и характер питания (включая 30-дневное голодание) не влияют на уровень золы в костях рыб. Однако темп роста существенно влияет на этот показатель. Сеголетки карпа, выращенные в одних и тех же условиях, но различающиеся по массе тела, имеют большие различия в степени минерализации костной ткани.

  Элементный состав костной золы менее стабилен по сравнению с общей минерализацией и изменяется под влиянием условий содержания рыбы. Для сеголетков карпа разных породных линий (голый, зеркальный, линейный и чешуйчатый) можно привести следующие усредненные характеристики макро- и микроминерального состава костной ткани (табл. 5.2).

  					Сu	Мп

  Значительная доля минеральных образований кости представлена соединениями фосфора, входящими в состав гидрооксиапатита. Содержание фосфора в костях рыб в 2 раза ниже по сравнению с наземными животными, но довольно стабильно (около 10 %). Соотношение Са: Р в костях сеголетков карпа со-ставляет примерно 2,7: 1. Магний в составе кристаллов гидрооксиапатита обеспечивает прочность костной ткани наземных животных. У рыб требования к прочности костей иные, поэтому уровень магния в костях невысок (220 мг% вместо 1500 мг% у наземных животных). У рыб больше и соотношение Са: Mg (114: 1 у сеголетков карпа и 50:1 у наземных домашних животных).

  Микроминералъный состав костей не отличается единообразием. На него влияют многие факторы (питание, возраст, видовая принадлежность). Однако главным фактором следует считать алиментарный. Соотношение же отдельных

  микроэлементов в костной ткани при стабильных условиях выращивания рыбы более постоянно. Так, больше всего в костях цинка (60-100 мг% на золу), второе место занимает железо (15-20мт%), далее марганец (7- 16 мг%) и медь (1-5 мг%). Интересно, что концентрация железа в воде не влияет на накопление элемента в скелете.

  Концентрация тяжелых металлов в костях напрямую определяйся их распространенностью во внешней среде. Интенсивность аккумуляции тяжелых металлов выше у молоди. Концентрация стронция (Sr90) в костях ушастого окуня и тиляпии может превышать его уровень в воде в 10 раз. У тиляпии уже через 2 дня после содержания ее в радиоактивной воде уровень радиации костей достигает уровня радиации воды. Через 2 мес концентрация стронция в скелете тиляпии в 6 раз превышала таковую в воде. Причем насколько легко тяжелые металлы проникают в костную ткань рыб, настолько же медленно ее покидают. Стронций остается в скелете рыб десятилетиями даже при условии содержания рыбы в свободной от этого элемента среде.

  Скелет костистых рыб принято делить на осевой и периферический (см. рис. 5.2). Осевой скелет включает в себя позвоночный столб (туловищная и хвостовая части), ребра и кости головы. Количество позвонков у разных видов неодинаково и колеблется от 17 у луны-рыбы до 114 у речного угря. У хрящевой рыбы - морской лисицы - количество позвонков достигает 365. Первые четыре туловищных позвонка могут быть трансформированы в так называемый Веберов аппарат. Позвонки туловищной и хвостовой частей неодинаковы по строению. Туловищный позвонок имеет тело, верхний остистый отросток и два нижних остистых отростка. У основания верхнего остистого отростка и верхнего края тела позвонка находится невральная дуга. Внизу справа и слева от туловищных позвонков отходят ребра, которые соединены с позвонками подвижно.

  Позвонки хвостового стебля отличаются тем, что их нижние остистые отростки, срастаясь, формируют гемальную дугу и непарный гемальный отросток. К тому же в хвостовой части отсутствуют реберные кости.

  Между телами позвонков располагаются прослойки студенистой массы - остатки хорды, которые обеспечивают эластичность и упругость позвоночного столба. Таким образом, позвоночник не представляет собой единой кости. Он имеет вид цепочки, состоящей из жестких элементов - позвонков и эластичных дисков. Позвонки соединены между собой подвижно при помощи эластических связок. Такая конструкция позвоночного столба обеспечивает большую подвижность и упругость позвоночника в горизонтальной плоскости. Для рыб это очень важно, так как поступательное движение рыб достигается благодаря S-образным изгибам туловища и хвостового стебля.

  Скелет головы имеет сложное строение и объединяет более 50 в основном парных костей (рис. 5.3). Он включает в себя кости черепа и висцеральную часть головы (кости верхней и нижней челюстей, 5 пар жаберных дуг и 4 кости жаберных крышек).

  Периферический скелет представляют кости непарных плавников, кости поясов парных плавников, а также мускульные косточки. Основу непарных спинного и анального плавников составляют радиалии, к которым крепятся лучи плавников.

  
  

  Рис. 5.3. Основные кости головы окуня:

  1 - лобная; 2- теменная; 3- верхнезатылочная; 4- носовая; 5 - предчелюстная; 6 - верхнече-люстная; 7- зубная; 8- суставная; 9 - предкрышка; 10- крышка; 11 - межкрышка-12- подкрышка; 13- задневисочная; 14- предглазничная; 15- глазничные кости

  Парные плавники (рис. 5.4) - грудные и брюшные - имеют собственный скелет, который представлен костями свободного плавника и костями соответствующего пояса (плечевого или тазового). Плечевой пояс костистых рыб состоит из лопатки, коракоида, трех костей клейтрума и задневисочной кости. Задневисочная кость является элементом черепа и поэтому придает плечевому поясу прочность и относительную неподвижность, которая усиливается неподвижным соединением клейтрумов правой и левой половин тела.

  Тазовый пояс (пояс брюшных плавников) с осевым скелетом жестко не связан. Он состоит из двух (правой и левой) треугольных костей, к которым крепятся плавники. Костная основа грудных и брюшных плавников неодинакова. В состав грудных плавников входит три типа костных образований: базалии. множественные радиалии и плавниковые лучи.

  

  Рис. 5.4. Кости парных плавников и их поясов:

  а-хрящевая рыба- б-костистая рыба; I-грудной плавнике плечевым поясом; II - брюшной плавник с тазовым поясом;1 - лопаточный отдел; 2- коракоидный отдел; 3-базалии; 4-радиалии; 5 -лучи плавников; 6 - птеригоподии; 7-лопатка; 8- коракоид; 9-клерум; 10-задний клейтрум; 11 -надклейтрум; 12-задневисочная кость; 13- тазовая кость

  В брюшных плавниках костистых рыб радиалии, как правило, отсутствуют. Следует подчеркнуть, что в целом опорная часть грудных плавников более совершенна. Они имеют и более развитую мышечную систему. Именно поэтому грудные плавники обеспечивают сложные поведенческие акты.

  

  Земноводные (они же амфибии ) - первые появившиеся в процессе эволюции наземные позвоночные. При этом они все еще сохраняют тесную связь с водной средой, обычно живя в ней на личиночной стадии. Типичные представители земноводных - лягушки, жабы, тритоны, саламандры. Наиболее разнообразны в тропических лесах, так как там тепло и сыро. Среди амфибий нет морских видов.

  Общая характеристика земноводных

  Земноводные - это немногочисленная группа животных, насчитывающая около 5000 видов (по другим источникам около 3000). Их разделяют на три отряда: Хвостатые, Бесхвостые, Безногие . Привычные нам лягушки и жабы принадлежат бесхвостым, тритоны - хвостатым.

  У амфибий появляются парные пятипалые конечности, представляющие собой многочленные рычаги. Передняя конечность состоит из плеча, предплечья, кисти. Задняя конечность - из бедра, голени, стопы.

  У большинства взрослых земноводных в качестве органов дыхания развиваются легкие. Однако они не столь совершенны, как у более высокоорганизованных групп позвоночных. Поэтом в жизнедеятельность амфибий большую роль имеет кожное дыхание.

  Появление в процессе эволюции легких сопровождалось появлением второго круга кровообращения и трехкамерного сердца. Хотя есть второй круг кровообращения, из-за трехкамерного сердца не происходит полного разделения венозной и артериальной крови. Поэтому к большинству органов поступает смешанная кровь.

  Глаза имеют не только веки, но и слезные железы для смачивания и очищения.

  Появляется среднее ухо с барабанной перепонкой. (У рыб только внутреннее.) Барабанные перепонки видны, находятся по бокам головы позади глаз.

  Кожа голая, покрыта слизью, в ней много желез. Не предохраняет от потери воды, поэтому живут близ водоемов. Слизь защищает кожу от высыхания и бактерий. Кожа состоит из эпидермиса и дермы. Через кожу также всасывается вода. Кожные железы многоклеточные, у рыб одноклеточные.

  Из-за неполного разделения артериальной и венозной крови, а также несовершенного легочного дыхания обмен веществ у земноводных медленный, как и у рыб. Они также относятся к холоднокровным животным.

  Размножаются амфибии в воде. Индивидуальной развитие протекает с превращением (метаморфозом). Личинка лягушек называется головастиком .

  Земноводные появились около 350 млн лет назад (в конце девонского периода) от древних кистеперых рыб. Их расцвет произошел 200 млн лет назад, когда Землю покрывали огромные болота.

  Опорно-двигательная система земноводных

  В скелете земноводных меньше костей, чем у рыб, так как многие кости срастаются, другие же остаются хрящами. Таким образом, их скелет легче, чем у рыб, что важно для обитания в воздушной среде, которая является менее плотной, чем водная.

  
  

  Мозговой череп срастается с верхними челюстями. Подвижной остается только нижняя челюсть. В черепе сохраняется много хрящей, которые не окостеневают.

  Опорно-двигательная система земноводных имеет схожа с таковой рыб, но имеет ряд ключевых прогрессивных отличий. Так, в отличие от рыб, череп и позвоночник подвижно сочленены, что обеспечивает подвижность головы относительно шеи. Впервые появляется шейный отдел позвоночника, состоящий из одного позвонка. Однако подвижность головы не большая, лягушки могут только наклонять голову. Хотя у них и есть шейный позвонок, во внешнем виде тела шеи нет.

  У земноводных позвоночник состоит из большего количества отделов, чем у рыб. Если у рыб их только два (туловищный и хвостовой), то у земноводных четыре отдела позвоночника: шейный (1 позвонок), туловищный (7), крестцовый (1), хвостовой (одна хвостовая кость у бесхвостых или ряд отдельных позвонков у хвостатых амфибий). У бесхвостых амфибий происходит срастание хвостовых позвонков в одну кость.

  Конечности земноводных сложные. Передние состоят из плеча, предплечья и кисти. Кисть состоит из запястья, пясти и фаланг пальцев. Задние конечности состоят из бедра, голени и стопы. Стопа состоит из предплюсны, плюсны и фаланг пальцев.

  Пояса конечностей служат для опорой для скелета конечностей. Пояс передней конечности земноводного состоит из лопатки, ключицы, вороньей кости (коракоида), общей для поясов обеих передних конечностей грудины. Ключицы и коракоиды сращены с грудиной. Из-за отсутствия или недоразвития ребер, пояса лежат в толще мускулатуры и никак опосредовано не прикреплены к позвоночнику.

  Пояса задних конечностей состоят из седалищных и подвздошных костей, а также лобковых хрящей. Срастаясь, они сочленяются с боковыми отростками крестцового позвонка.

  Ребра, если есть, короткие, грудной клетки не образуют. У хвостатых амфибий ребра короткие, у бесхвостых их нет.

  У бесхвостых земноводных локтевая и лучевая кости срастаются, также срастаются кости голени.

  Мышцы земноводных имеют более сложное строение, чем у рыб. Мышцы конечностей и головы специализированы. Мышечные пласты распадаются на отдельные мускулы, которые обеспечивают движение одних частей тела относительно других. Земноводные не только плавают, но и прыгают, ходят, ползают.

  Пищеварительная система земноводных

  Общий план строения пищеварительной системы земноводных сходен с рыбьей. Однако появляются некоторые новшевства.

  Передний коней языка лягушек прирастает к нижней челюсти, а задний остается свободным. Такое строение языка позволяет ловить им добычу.

  У земноводных появляются слюнные железы. Их секрет смачивает пищу, но никак не переваривает ее, так как не содержит пищеварительных ферментов. На челюстях бывают конические зубы. Они служат для удержания пищи.

  За ротоглоточной полостью находится короткий пищевод, открывающийся в желудок. Здесь пища частично переваривается. Первый отдел тонкого кишечника - двенадцатиперстная кишка. В нее открывается единых проток, куда попадают секреты печени, желчного пузыря и поджелудочной железы. В тонком кишечнике переваривание пищи завершается, и питательные вещества всасываются в кровь.

  Непереваренные остатки пищи попадают в толстый кишечник, откуда перемещаются в клоаку, представляющую собой расширение кишечника. В клоаку также открываются протоки выделительной и половой систем. Из нее непереваренные остатки попадают во внешнюю среду. У рыб клоаки нет.

  Взрослые земноводные питаются животной пищей, чаще всего различными насекомыми. Головастики питаются планктоном и растительной пищей.

  1 Правое предсердие, 2 Печень, 3 Аорта, 4 Яйцеклетки, 5 Толстый кишечник, 6 Левое предсердие, 7 Желудочек сердца, 8 Желудок, 9 Левое легкое, 10 Желчный пузырь, 11 Тонкий кишечник, 12 Клоака

  Дыхательная система земноводных

  Личинки земноводных (головастики) имеют жабры и один круг кровообращения (как у рыб).

  У взрослых земноводных появляются легкие, представляющие собой вытянутые мешочки с тонкими эластичными стенками, имеющими ячеистое строение. В стенках находится сеть капилляров. Дыхательная поверхность легких мала, поэтому в процессе дыхания участвует и голая кожа земноводных. Через нее поступает до 50% кислорода.

  Механизм вдоха и выдоха обеспечивается поднятием и опусканием дна ротовой полости. При опускании происходит вдох через ноздри, при поднятии - воздух проталкивается в легкие, при этом ноздри закрыты. Выдох осуществляется также при поднятии дна рта, но при этом ноздри открыты, и воздух выходит через них. Также при выдохе сокращаются брюшные мышцы.

  В легких осуществляется газообмен за счет разницы концентраций газов в крови и воздухе.

  Легкие земноводных недостаточно хорошо развиты, чтобы полноценно обеспечивать газообмен. Поэтому важно кожное дыхание. Высыхание амфибий может привести к тому, что они задохнутся. Кислород сначала растворяется в покрывающей кожу жидкости, а затем диффундирует в кровь. Углекислый газ также сначала оказывается в жидкости.

  У земноводных, в отличие от рыб, носовая полость стала сквозной и используется при дыхании.

  Под водой лягушки дышат только кожей.

  Кровеносная система земноводных

  Появляется второй круг кровообращения. Он проходит через легкие и называется легочным, а также малым кругом кровообращения. Первый круг кровообращения, проходящий через все органы тела, называется большим.

  Сердце земноводных трехкамерное, состоит из двух предсердий и одного желудочка.

  В правое предсердие поступает венозная кровь от органов тела, а также артериальная от кожи. В левое предсердие поступает артериальная кровь от легких. Сосуд, впадающий в левое предсердие, называется легочной веной .

  Сокращение предсердий выталкивает кровь в общий желудочек сердца. Здесь кровь частично смешивается.

  Из желудочка по отдельным сосудам кровь направляется в легкие, в ткани тела, к голове. В легкие по легочным артериям поступает наиболее венозная кровь из желудочка. К голове же идет почти чистая артериальная. Наиболее смешанная кровь, поступающая в туловище, изливается из желудочка в аорту.

  Такое разделение крови достигается особым расположением сосудов, выходящим от распределительной камеры сердца, куда кровь попадает из желудочка. Когда выталкивается первая порция крови, то она заполняет наиболее близкие сосуды. И это кровь наиболее венозная, которая попадает в легочные артерии, идет в легкие и кожу, где обогащается кислородом. Из легких кровь возвращается в левое предсердие. Следующая порция крови - смешанная - попадает в дуги аорты, идущие к органам тела. Наиболее артериальная кровь попадает в дальнюю пару сосудов (сонные артерии) и направляется к голове.

  Выделительная система земноводных

  Почки у земноводных туловищные, имеют продолговатую форму. Моча поступает в мочеточники, далее по стенке клоаки стекает в мочевой пузырь. Когда мочевой пузырь сокращается, моча изливается в клоаку и далее наружу.

  Продуктом выделения является мочевина. Для ее выведения требуется меньше воды, чем для выведения аммиака (который образуется у рыб).

  В почечных канальцах почек происходит обратное всасывание воды, что важно для ее сбережения в условиях воздушной среды.

  Нервная система и органы чувств земноводных

  Ключевых изменений в нервной системе земноводный по-сравнению с рыбами не произошло. Однако передний мозг земноводных сильнее развит и разделен на два полушария. Но у них хуже развит мозжечок, так как амфибиям не надо поддерживать равновесие в воде.

  Воздух прозрачнее воды, поэтому ведущая роль у земноводных играет зрение. Они видят дальше рыб, их хрусталик более плоский. Есть веки и мигательные перепонки (или верхнее неподвижное веко и нижнее прозрачное подвижное).

  В воздухе звуковые волны распространяются хуже, чем в воде. Поэтому появляется необходимость в среднем ухе, представляющем собой трубочку с барабанной перепонкой (видны как пара тонких круглых пленок позади глаз лягушки). От барабанной перепонки звуковые колебания через слуховую косточку передаются внутреннему уху. Евстахиева труба соединяет полость среднего уха с ротовой полостью. Это позволяет ослаблять перепады давления на барабанную перепонку.

  Размножение и развитие земноводных

  Лягушки начинают размножаться в возрасте около 3 лет. Оплодотворение наружное.

  Самцы выделяют семенную жидкость. У многих лягушек самцы закрепляются на спинах самок и пока самка выметывает икру в течение нескольких дней, поливают ее семенной жидкостью.

  
  

  Земноводные мечут меньше икры, чем рыбы. Гроздья икры прикрепляются к водным растениям или плавают.

  Слизистая оболочка икринки в воде сильно разбухает, преломляет солнечный свет и нагревается, что способствует более быстрому развитию зародыша.

  
  Развитие эмбрионов лягушки в икринках

  В каждой икринке развивается зародыш (у лягушек обычно около 10 дней). Вышедшая из икринки личинка называется головастиком. Он имеет много признаков, схожих с рыбами (двухкамерное сердце и один круг кровообращение, дыхание с помощью жабр, орган боковой линии). Сначала головастик имеет наружные жабры, которые потом становятся внутренними. Появляются задние конечности, потом передние. Появляются легкие и второй круг кровообращения. В конце метаморфоза рассасывается хвост.

  Стадия головастика длится обычно несколько месяцев. Головастики питаются растительной пищей.

  К подтипу Позвоночные относятся несколько классов наиболее высокоорганизованных животных. Среди них два класса рыб - Хрящевые рыбы и Костные рыбы - представители которых различаются особенностями телосложения, размножения и развития.

  К классу Хрящевые рыбы относятся древнейшие большие по размерам позвоночные животные, распространенные в морях и океанах. Они почти не живут в пресных водоемах.

  Рассмотрим образ жизни, строение и системы внутренних органов хрящевых рыб на примере колючей акулы (катрана) .

  Образ жизни. Колючая акула - небольшая (длиной до 1 м) , быстрая и подвижная животное, распространенное в умеренно теплых прибрежных водах Черного моря. Ведет стайный образ жизни, опускается на глубину около 150-200 метров. Питается преимущественно рыбой, что попадается на дне моря, головоногими моллюсками и даже большими червями. Опасности для человека не представляет.

  Строение тела. Тело акулы, как и остальных позвоночных животных, состоит из двух частей: осевой (голова, туловище, хвост) и периферической (конечности) (рис. 84).

  На голове акулы расположены поперечный щелевидный рот и небольшие глаза (по бокам головы). По глазами содержатся специальные отверстия, напоминающие ноздри, - бризкальця. Жабры открываются 5-7 жаберными щелями. Туловище катрана имеет веретенообразную форму. Вдоль боков акулы посередине тянется боковая линия. Тело заканчивается хвостом с асимметричным хвостовым плавником, верхняя лопасть которого очень длинная.

  Катран имеет парные конечности - грудные и брюшные плавники. Грудные плавники - это передние конечности, а брюшные - задние. Спинные плавники - нечетные, перед каждым пловцом содержится по одному острому шипу, благодаря которым акула получила свое название.

  Покровы тела. Кожа акулы покрыта очень острой и прочной чешуей - кожаными зубьями (рис. 85). Свое название они получили не случайно, потому что зубы акулы - это не что иное как видоизмененные чешуи.

  Опорно - двигательная система. Скелет акулы построен только из хряща. Основные отделы скелета: позвоночник, череп с жаберным аппаратом и скелет конечностей.

  Мускулатура колючей акулы сегментирована. Продольные мышцы туловища образованные из отдельных сегментов. (Вспомни, еще животное имеет такую же сегментацию мускулатуры.) Мышцы размещены также и на голове.

  Пищеварительная система (рис. 86) начинается щелевидных ртом (вспомни строение ротового отверстия ланцетника) , рот переходит в ротовую полость. Нижняя и верхняя челюсти имеют острые зубы. Через глотку и короткий пищевод пища попадает в желудок. От желудка отходит кишечник, разделенный на отдельные отделы. Кишечник заканчивается клоакой - расширенной частью его заднего отдела.

  Острые, как лезвие бритвы, зубы акулы быстро изнашиваются. В течение жизни акула меняет более 1000 зубов. Интересно, что новые зубы вырастают быстро - всего за 8 дней.

  Выделительная система (рис. 86). Очищение крови от различных вредных веществ происходит в почках. (Вспомни, как происходит процесс выведения вредных веществ у насекомых.) Почки акулы лежат ниже позвоночника почти вдоль всего тела, поэтому они получили название туловищных. От почек отходят выделительные канальцы, открывающиеся в клоаку.

  Дыхательная система (рис. 86). Колючая акула дышит жабрами, которые размещены на жаберных дугах. От них отходят пронизаны капиллярами жаберные лепестки. В капиллярах происходит газообмен. Акула не имеет органов, обеспечивающих омовения жаберного аппарата водой, поэтому она все время находится в движении, заглатывая ртом воду. Через рот вода поступает в глотку, затем омывает жабры и через жаберные щели выходит наружу. Кровеносная система (рис. 86). Сердце акулы двухкамерное, состоит из предсердия и желудочка. (Вспомни, в которой еще животные двухкамерное сердце.) Сердце пульсирует, проталкивая кровь, содержащая углекислый газ. Проходя сквозь жабры, она насыщается кислородом. После этого часть обогащенной кислородом крови поступает в головной мозг, а остальные - к внутренним органам и мышц. Здесь артериальная кровь отдает клеткам тела кислород, поглощает углекислый газ и вновь поступает в вены. Венозная кровь от различных органов течет по венам к сердцу, которое вновь проталкивает ее в жабры. Такой замкнутый цикл движения крови составляет круг кровообращения.

  Нервная система. Головной мозг акулы хорошо развит и состоит из пяти отделов (рис. 87). Лучше развиты мозжечок, который координирует движения, и передний мозг контролирует умственную деятельность. Вдоль всего тела в специальном канале позвоночника проходит спинной мозг.

  Органы чувств. Важную роль в ориентации акулы играет особый орган - боковая линия, благодаря ей рыба чувствует малейшую вибрацию воды. Органами обоняния являются носовые ямки, внешние отверстия которых выходят в глотку. Благодаря органам обоняния акула способна чувствовать запах веществ, которые выделяет испуганная жертва. Если в бассейн вылить воду из аквариума, в котором плавала испуганная рыба, то акулы в бассейне немедленно засуетятся в поисках добычи.

  Глаза акулы имеют мышцы, плоскую роговицу и крупные шаровидные хрусталики, которые способны двигаться и помогают следить за добычей.

  Орган слуха представлен внутренним ухом, расположенным в черепе.

  Хрящевые рыбы - большие по размеру морские животные, хрящевой скелет которых состоит из трех частей: скелета головы, осевого скелета и скелета конечностей. Они имеют парные конечности, жаберные щели и особое чешую - кожаные зубы.

  Термины и понятия: класс Хрящевые рыбы, класс Костные рыбы, брызгала - эта, боковая линия, конечности, грудные и брюшные плавники, жаберный аппарат, клоака, туловищные норки, выделительные канальцы, жаберные жаберные лепестки, круг кровообращения, мозжечок, передний мозг, спинной мозг, внутреннее ухо.

  Проверь себя. 1 . В чем заключаются особенности строения хрящевых рыб? 2 . Какие плавники имеет акула? 3 . Почему чешую акул называют кожаными зубами? 4 . Из каких отделов состоит скелет акулы? 5 . Чем различаются кровеносные

  Внутреннее строение рыб рассмотрено на примере речного окуня.

  Опорно-двигательная система. Основу внутреннего скелета рыбы (рис. 117) составляют позвоночник и череп.

  Рис. 117. Скелет костной рыбы: А - общий вид: 1 - челюсти; 2 - череп; 3 - жаберная крышка; 4 - плечевой пояс; 5 - скелет грудного плавника; 6 - скелет брюшного плавника; 7 - ребра; 8 - плавниковые лучи; 9 - позвонки; Б - туловищный позвонок; В - хвостовой позвонок: 1 - остистый отросток; 2 - верхняя дуга; 3 - боковой отросток; 4 - нижняя дуга

  Позвоночник состоит из нескольких десятков позвонков, похожих друг на друга. Каждый позвонок имеет утолщенную часть - тело позвонка, а также верхние и нижние дуги. Верхние дуги вместе образуют канал, в котором лежит спинной мозг (рис. 117, Б). Дуги защищают его от травм. Вверх от дуг торчат длинные остистые отростки. В туловищном отделе нижние дуги (боковые отростки) разомкнуты. К боковым отросткам позвонков примыкают ребра - они прикрывают внутренние органы и служат опорой для туловищной мускулатуры. В хвостовом отделе нижние дуги позвонков образуют канал, в котором проходят кровеносные сосуды.

  В скелете головы видна небольшая черепная коробка, или череп. Кости черепа защищают головной мозг. Основную часть скелета головы составляют верхние и нижние челюсти, кости глазниц и жаберного аппарата.

  В жаберном аппарате хорошо заметны крупные жаберные крышки. Если их приподнять, можно увидеть жаберные дуги - они парные: левые и правые. На жаберных дугах находятся жабры. Мышц в головной части мало, они расположены в области жаберных крышек, челюстей и на затылке.

  Есть скелеты непарных и парных плавников. Скелет непарных плавников состоит из многих удлиненных косточек, укрепленных в толще мускулатуры. Скелет парного плавника состоит из скелета пояса и скелета свободной конечности. Скелет грудного пояса причленен к скелету головы. Скелет свободной конечности (собственно плавника) включает много мелких и удлиненных косточек. Брюшной пояс образован одной костью. Скелет свободного брюшного плавника состоит из многих длинных косточек.

  Таким образом, скелет представляет собой опору для тела и органов движения, защищает важнейшие органы.

  Основные мышцы располагаются равномерно в спинной части тела рыбы; особенно хорошо развиты мышцы, двигающие хвост.

  Плавательный пузырь - особый орган, свойственный только костным рыбам. Он расположен в полости тела под позвоночником. В ходе эмбрионального развития он возникает как спинной вырост кишечной трубки (рис. 118). Плавательный пузырь позволяет рыбе не утонуть под собственной тяжестью. Он состоит из одной или двух камер, заполнен смесью газов, близкой по составу к воздуху. У так называемых открытопузырных рыб объем газов в плавательном пузыре может меняться при выделении и поглощении их через кровеносные сосуды стенок пузыря или при заглатывании воздуха. Это изменяет объем тела рыбы и ее удельную массу- Благодаря плавательному пузырю масса тела рыбы приходит в равновесие с выталкивающей силой, действующей на рыбу на определенной глубине.

  

  Рис. 118. Внутреннее строение костной рыбы (самка окуня): 1 - рот; 2 - жабры; 3 - сердце; 4 - печень; - желчный пузырь; 6 - желудок; 7 - плавательный пузырь; 8 - кишечник; 9 - головной мозг; 10 - позвоночник; 11 - спинной мозг; 12 - мышцы; 13 - почка; 14 - селезенка; 15 - яичник; 16 - анальное отверстие; 17 - половое отверстие; 18 - мочевое отверстие; 19 - мочевой пузырь

  Пищеварительная система начинается крупным ртом, расположенным на конце головы и вооруженным челюстями. Имеется обширная ротовая полость. Есть зубы. За ротовой полостью находится полость глотки. В ней видны жаберные щели, разделенные межжаберными перегородками. На них расположены жабры - органы дыхания. Далее следует пищевод и объемистый желудок. Из желудка пища поступает в кишку. В желудке и кишечнике пища переваривается под действием пищеварительных соков: в желудке действует желудочный сок, в кишечнике - соки, выделяемые железами стенок кишечника и поджелудочной железы, а также желчь из желчного пузыря и печени. В кишечнике переваренная пища и вода всасываются в кровь. Непереваренные остатки выбрасываются наружу через анальное отверстие.

  Дыхательная система расположена в области глотки (рис. 119, Б, В). Скелетной опорой жаберного аппарата служат четыре пары вертикальных жаберных дуг, к которым прикрепляются жаберные пластины. Они разделены на бахромчатые жаберные лепестки. Внутри них проходят тонкостенные, ветвящиеся на капилляры кровеносные сосуды. Через стенки капилляров идет газообмен: поглощение из воды кислорода и выделение углекислого газа. Вода движется между жаберными лепестками благодаря сокращению мускулатуры глотки и движению жаберных крышек. Со стороны глотки костные жаберные дуги несут жаберные тычинки. Они оберегают мягкие нежные жабры от засорения пищевыми частицами.

  

  Рис. 119. Кровеносная и дыхательная системы костной рыбы: А - схема кровеносной системы: 1 - сердце; 2 - брюшная аорта; 3 - приносящие жаберные артерии: 4 - выносящие жаберные артерии; 5 - сонная артерия (несет кровь к голове); 6 - спинная аорта; 7 - кардинальные вены (несут кровь к сердцу); 8 - брюшная вена; 9 - капиллярная сеть внутренних органов: Б - жаберная дуга: 1 - жаберные тычинки; 2 - жаберные лепестки; 3 - жаберная пластина; В - схема дыхания: 1 - направление потока воды; 2 - жабры; 3 - жаберные крышки

  Кровеносная система рыб замкнутая (рис. 119, А). Кровь непрерывно течет по сосудам благодаря сокращению двухкамерного сердца, состоящего из предсердия и желудочка. Через сердце проходит венозная кровь, содержащая углекислый газ. Желудочек при сокращении направляет кровь вперед в крупный сосуд - брюшную аорту. В области жабр он распадается на четыре пары приносящих жаберных артерий. Они ветвятся на капилляры вперед в жаберных лепестках. Здесь кровь освобождается от углекислого газа, обогащается кислородом (становится артериальной) и через выносящие жаберные артерии направляется в спинную аорту. Этот второй крупный сосуд несет артериальную кровь ко всем органам тела и в голову. В органах и тканях кровь отдает кислород, насыщается углекислым газом (становится венозной) и по венам поступает в сердце.

  Нервная система. Центральная нервная система (ЦНС) состоит из головного и спинного мозга (рис. 120, А). Головной мозг имеет пять отделов: передний, промежуточный, средний мозг, мозжечок и продолговатый мозг (рис. 120, Б).

  

  Рис. 120. Нервная система костной рыбы: А - общая схема: 1 - черепно-мозговые нервы; 2 - головной мозг; 3 - спинной мозг; 4 - спинномозговые нервы; Б - схема головного мозга: 1 - передний мозг; 2 - промежуточный мозг; 3 - средний мозг; 4 - мозжечок; 5 - продолговатый мозг

  Продолговатый мозг плавно переходит в спинной мозг. Периферическая нервная система представлена нервами, соединяющими ЦНС с органами. От головного мозга отходят черепно-мозговые нервы. Они обеспечивают работу органов чувств и некоторых внутренних органов. От спинного мозга отходят спинномозговые нервы. Они регулируют согласованную работу мускулатуры тела, органов движения, внутренних органов. Нервная система координирует деятельность всего организма, адекватные реакции животных на воздействия внешней среды.

  Органы выделения представлены почками, расположенными вдоль позвоночника, мочеточниками и мочевым пузырем (см. рис. 118). Через эти органы из тела рыбы удаляются излишние соли, вода и вредные для организма продукты жизнедеятельности.

  Моча поступает по мочеточникам в мочевой пузырь, а из него выбрасывается наружу.

  Лабораторная работа № 7

  Тема. Внутреннее строение рыбы.

  Цель. Изучить особенности внутреннего строения рыб и его усложнение в сравнении с бесчерепными животными.

  Оборудование: пинцет, ванночка, готовый влажный препарат рыбы (или вскрытая свежая рыба).

  Ход работы

  1. Рассмотрите расположение внутренних органов в теле рыбы.
  2. Найдите и рассмотрите жабры. Определите место их расположения. Установите, к какой системе органов они относятся. Как дышат рыбы?
  3. Найдите желудок, кишечник, печень.
  4. Найдите на влажном препарате сердце. Установите его место расположения в полости тела. Какие органы относятся к кровеносной системе? Почему такая кровеносная система называется замкнутой?
  5. Определите, самку или самца вы рассматриваете. Установите расположение семенников (яичников) в полости тела.
  6. Определите расположение почек в полости тела. Укажите, к какой системе органов относятся рассмотренные органы. Как происходит удаление вредных продуктов жизнедеятельности из организма рыбы?
  7. Сделайте заключение.

  По сравнению с ланцетниками рыбы более высокоорганизованные животные. Хорда у них замещена позвоночником; жабры имеют сложное строение; сердце мускулистое, двухкамерное; органами выделения служат почки, мочеточники и мочевой пузырь. Центральная нервная система (нервная трубка) разделена на головной (пять отделов) и спинной мозг.

  Упражнения по пройденному материалу

  1. Назовите основные части скелета рыбы. Какую функцию они выполняют?
  2. Из каких органов состоят опорно-двигательная, дыхательная, кровеносная, центральная нервная системы рыб?
  3. Перечислите характерные черты внутреннего строения рыб.
  4. Объясните значение плавательного пузыря в жизни костных рыб.