Эволюция рыб Хрящевые и костные рыбы Геликоприоп динихтис Двоякодышащая рыба лепидосирен кистеперая латимерия

Эволюция рыб. Хрящевые и костные рыбы. Геликоприоп, динихтис. Двоякодышащая рыба лепидосирен, кистеперая латимерия

Суров мир раннего палеозоя, породивший позвоночных. Куда более суров, чем мир Великого Ледника, когда-то увиденный глазами первобытного человека.

Солнце, ворвавшись в просвет облаков, то рассыпается на ослепительных гранях ледяных гор, то глохнет в шершавой поверхности выветренных базальтов.

Мертва Земля. Её черно-белый наряд лишь кое-где раскрашен пленками окислов.

Мертв воздух, где летают одни облака да хлопья вулканического пепла. Жив только океан.

К вечеру утихает рев рвущихся из-под ледника водопадов. Они уже не швыряют во взбаламученную воду гигантские скалы, не вздымают к самому небу столбы водяной пыли. Могучий прилив неслышно и быстро разбавляет холодную муть ледниковых потоков прозрачной и соленой водой океана. Коричневые ленты водорослей на подводных скалах дружно, как флюгеры, повернулись к берегу. Вода проносит сквозь них облака планктона, синеватые купола медуз, оранжевые пузыри граптолитов, разноцветные конусы и завитки наутилоидей, украшенные густой бахромой колышущихся щупалец.

Словно кораблик, терпящий бедствие, закружился в водовороте неуклюжий трилобит, суматошно взмахивая ножками-веслами. Как все его родичи, он плывет на спине, и в его выпуклых стрекозиных глазах тысячекратно повторяется мелькание камней, раковин и полипов, усеявших дно. Как было прежде и как будет всегда, море начало ежевечернюю атаку прибрежья и бросило на штурм его мириады своих обитателей. Через несколько часов, оставив на берегу груды разбитых раковин, шеренги волн покатятся обратно, унося раненых острыми камнями, обожженных холодом, отравленных страшной пресной водой.

Жизни не легко удержать эту фронтовую полосу, где все время меняются температура, соленость, течение и глубина. Но у жизни нет выбора. Она зажата на узком плацдарме между мертвой сушей и мертвой сероводородной бездной. Жизнь высылает разведчиков в обе стороны. Над отравленной зоной плывут яркие эскадры граптолитов, плывут понтоны водорослей с десантами полипов и моллюсков. А к берегу, сливаясь со скалами, жмутся толстостенные брахиоподы, забиваются под прибрежные камни плоские, как мокрицы, шипозадые трилобиты.

За отмелью, где близкое дно исчезло в глубине черной промоины, безвольную и беспорядочную толпу пленников прилива прорезал неожиданно четкий пунктир поблескивающих на солнце линий. Странные веретеновидные существа неслись бесшумными пологими скачками, чем-то похожими на полет вальдшнепа над вечерним лугом. Это были «крылатые щиты», а точнее — «гетеростраки», что значит «инопанцирные», наши далекие предки.

Не снижая хода, стая глотала планктон — густую окрошку из водорослей и рачков, оглушенных примесью пресной воды. Пресная вода, мгновенно разжижающая кровь и соки морских существ, не вредила предкам. Их внутренняя среда надежно ограждалась неустанной работой фильтрующих почек.

Вода прибрежья была даже защитой от хищных головоногих моллюсков, что во множестве населяли окраины материкового склона. Океан давно уже не был идиллическим пастбищем, где мирно паслись стада потребителей планктона.

Смутная вкрадчивая дрожь, едва различимая сквозь сутолоку многократных отражений прибоя, заставила вожака резко изменить курс. Повторяя маневр, стая метнулась к отмели, а из черного омута поднялось огромное и невыразимо мерзкое существо. Плоское, синевато-черное тело, покрытое грязными клочьями тины, покачивалось на многочисленных сизых ножках, составленных из десятков пухленьких члеников.

Гигантский ракоскорпион — смертоносная гадина прибрежной полосы — казался нежитью, и сходство это лишь усугублялось по-мертвому раскинутыми волосатыми клешнями и мертвыми оловянными глазами. Но его прыжок сквозь воду, вслед уходившей стае, был упруг и зловеще стремителен. Лишь способность вовремя распознать опасность но тончайшим колебаниям воды спасла на этот раз предков. Стая уходила над отмелью, унося в будущее свою генетическую программу — программу мгновенной реакции, железной закалки, безошибочного рывка мускулов, а также программу страхов, предчувствий и ночных кошмаров, в которых членистые клешни будут мерещиться их потомкам спустя полмиллиарда лет.

Семьдесят миллионов лет длился ордовик, выделенный поначалу как буферная зона между кембрием и силуром. В два раза меньше времени приходится на долю мурчисоновского силура. Для неспециалиста периоды эти похожи как близнецы: почти те же кораллы — табуляты, почти те же головоногие — наутилусы, все так же ползут пучеглазые трилобиты, плывут граптолиты и разбойничают в прибрежных водах ракоскорпионы. Черные сланцы продолжают рассказ об отравленных сероводородом морях силура. То там, то здесь заметны следы ледников.

Но всего шесть находок позвоночных, не считая пропавшего старозуба, известно из ордовика, и тысячи — из силура.

Гипотеза американца Альфреда Ромера, не менее известного и авторитетного ученого, чем Эрик Стенше, похожа на средневековую легенду. Властелины древних морей, ракоскорпионы были жестокими гонителями кротких и миролюбивых предков позвоночных. Спасаясь от врагов, некоторые прародичи спрятались в песок, сторонясь борьбы и света. Они сохранили жизнь, но так и остались ничтожными ланцетниками, бледными, прозрачными тенями прошлого. Другие научились хорошо плавать и ушли на самые окраины обитаемой Вселенной, туда, где смешивалась живая вода моря с мертвой водой ледников и дождей.

Они «изобрели» почки, наружный скелет, усложнили мозг и органы чувств. Но ракоскорпионы неумолимо шли по их следам. Скоро все пассивные средства защиты были исчерпаны, и тогда эволюция, как добрый волшебник, подарила им чудесное оружие. Передние жаберные дуги — внутренняя опора дыхательных мешков — превратились в челюсти. А зубы — защитные колючки на панцирях — уже были, их нужно было только развивать и увеличивать в размерах. Сколько времени заняло это волшебство — сотни тысяч лет или даже долгие миллионы, пока неизвестно. Но известен результат: целые легионы позвоночных.

Здесь новые семейства, новые отряды, новые классы. Поначалу кажется, что ничего не изменилось. Те же жесткие панцири покрывают тело, те же жесткие шипы-крылья торчат в стороны, и те же маленькие глаза смотрят в узкие прорези. В результате ученые долго путали панцирных бесчелюстных и панцирных рыб. Ошибку обнаружил все тот же терпеливый ювелир Стенше. Под костными панцирями он нашел не только челюсти и жабры, но и усложненный мозг акулы. Это были уже не «крылатые щиты», а «крылатые рыбы» птерихтисы и артродиры — «членистые фурии». Теперь бежать и спасаться пришлось уже ракоскорпионам и всей их родне.

Четыреста миллионов лет назад опасными врагами древнейших позвоночных животных были ракоскорпионы — огромные членистоногие, достигавшие в длину трех метров! Некоторые из них были вооружены не только дробящими клешнями, но и ядовитым хвостовым шипом. Ракоскорпионы жили в тех же опресненных прибрежьях, что и первые позвоночные.

Добычу они подстерегали, укрывшись в засаде. В самом конце палеозоя, в пермскую эпоху, ракоскорпионы вымерли, но еще задолго до этого они дали начало ветви наземных скорпионов. Эта группа членистоногих чрезвычайно разнообразна и по облику и по образу жизни. Среди ракоскорпионов уже встречаются формы, приспособленные к земноводному существованию, способные длительное время передвигаться по суше.

Было бы неверно думать, что панцирные бесчелюстные превратились непосредственно в панцирных акул и что конечным результатом этого превращения была месть своим угнетателям. Нет. Все было проще и, одновременно, сложнее. В непрестанной борьбе за жизнь бесчелюстные уже к началу силура расселились по всей Земле, стали многочисленными и разнообразными. Некоторые из них продолжали идти по уже проторенному пути «крылатых щитов», увеличивая прочность панциря и размеры тела. Другие пошли по пути экспериментов, отказались от реактивных двигателей и приобрели привычный для нас облик рыбы и мелкую чешую. Третьи перешли к скрытому, придонному существованию.

В конечном счете, именно способность легко менять облик, привычки и образ жизни и сделали позвоночных «разведчиками будущего».

В разнообразии путей эволюции, в фейерверке «изобретений» древнейших позвоночных, которые оснастились даже электрической машиной для борьбы с ракоскорпионами, на время затерялась ниточка, ведущая к наземным животным. А именно на этой незаметной тропинке и совершались величайшие события в истории позвоночных.

Животные приобрели челюсти и зачатки будущих лап, крыльев, ног, рук — словом, парных конечностей.

Самые древние челюстноротые, которых мы находим в силуре, называются акантодами. «Акантода» по-гречески значит «отвратительная колючка». И видом и размерами эти ощетинившиеся острыми шипами рыбки похожи на ерша. Челюсти их были еще малы и слабы, зато конечностями природа одарила их в избытке. Позади грудных плавников, которые соответствуют нашим рукам, располагалось еще четыре-пять пар конечностей. И если бы эволюция в дальнейшем не отбросила эти избыточные варианты, то по Земле сейчас бегали бы восьми- и двенадцатиногие чудовища, а люди выглядели бы как танцующий Шива древнеиндийских легенд. Этого не случилось, и акантоды так и остались единственными «многоногими» в истории позвоночных. Но главное, они или их близкие родичи дали начало всему многообразному племени рыб.

Именно в силуре появились два могущественных клана позвоночных, которые и сейчас остаются властелинами вод. Это хрящевые и костные рыбы. Считается, что хрящевые навсегда сохранили примитивный хрящевой череп и позвоночник. Костные же приобрели и усовершенствовали легкий и прочный костный скелет. Но это не главное и даже не первичное различие между ними. Ведь самые древние акулообразные рыбы имели и костный панцирь и черепное окостенение, хотя по всем деталям строения они отличались от костных рыб гораздо сильнее, чем отличаются птицы от летучих мышей. За этими различиями ясно читается другая судьба, другой путь, навсегда отделивший наших костных предков от стремительных покорителей океана.

Мы уже говорили о том. что челюстноротые позвоночные возникли в переменчивых водах прибрежья, там, куда ракоскорпионы загнали их беспомощных прародителей.

Теперь, став сильными и независимыми, они могли выбирать место жительства.

Большинство акулоподобных вновь начали завоевывать моря. А костные рыбы, среди которых были и наши предки, через лагуны, лиманы и прибрежные озера постепенно двинулись в глубь континента.

Путь в море был проще. Плотная соленая вода хорошо держит тело. Кругом безбрежный простор. Была бы пара плавников-крыльев да крепкий хвост — плыви куда хочешь! Дышать всегда легко. Тут сойдут любые, даже самые плохонькие жабры. И можно расти и расти. В море достаточно места для исполинов и пища для них всегда найдется. И хотя акулоподобные не брезговали ни моллюсками, ни придонными растениями, все же они непременно стремились приобрести форму живой крылатой торпеды. Как мы видим сегодня, они вполне преуспели на этом пути, сохранив притом первобытную простоту устройства.

Но в море были и свои трудности. Ведь любой гигант в младенчестве — крошка. А в море всегда были любители рыбьих детенышей. Медузы, актинии и раки наносили и наносят большой ущерб поголовью мальков. Вот поэтому акулоподобным с самого начала пришлось позаботиться о потомстве. Одни из них приспособились откладывать не икру, а огромные плоские яйца с крепкой роговой скорлупой. Из такого яйца сразу вылуплялись вполне солидные рыбы, которые не всякому оказывались по зубам.

Читайте:  Рыбные молоки для повышения потенции

Другие акулоподобные вообще перешли к живорождению. Они оказались первыми, кто пошел по этому пути защиты своего потомства. Потом по нему же пойдут и высшие позвоночные.

Путь костных рыб был сложнее. Они жили в прибрежье, среди отмелей, скал, камней, во взбаламученной воде. Разгоняться здесь было негде. Здесь нужна ловкость, поворотливость. И неумолимый отбор способствовал развитию подвижных плавников-весел. В мутной воде, часто перегретой, дышать было не просто. Именно поэтому возникает и усовершенствуется их дыхательный вентилятор — жаберная крышка. Но пожалуй, самым главным «изобретением» костных рыб был плавательный пузырь.

Геликоприоп и гигант динихтис — представители ветви хрящевых рыб — жили в разное время, но одинаково знамениты. Панцирноголовый динихтис был самым большим и сильным хищником девонских морей. Его длина превышала десять метров.

Челюсти динихтиса, подобные ковшу экскаватора, представляли собой зазубренные дуги из твердого дентина, а передняя часть туловища была защищена жестким панцирем. От геликоприонид, населявших моря в конце каменноугольной и начале пермской эпох, сохранились только странные «дисковые пилы» — зубные спирали. Академику Карпинскому удалось доказать, что это загадочное образование украшало конец рыла хрящевых рыб, близких к химерам, и служило оружием в поединках.

Акула тяжелее воды. Она летит в воде, опираясь на широкие плавники, как самолет на крылья. Минутная остановка, и акула неизбежно начинает опускаться на дно. Но остановки эти ей не нужны, потому что добычу свою она ловит на ходу. А вот костной рыбе часто приходится останавливаться. То она срывает улитку со стебля водоросли, то вытаскивает из норки червяка или отыскивает проход между камней. Поэтому костной рыбе выгоднее быть легкой, как дирижабль. Тут ей и понадобились надутые воздухом пузыри. Они развились из задней пары жаберных мешков. «Изобретение» оказалось очень удачным. Пузыри помогли не только плавать, но и дышать. Именно они впоследствии стали нашими легкими.

Из числа костных рыб самыми приспособленными к прибрежной жизни оказались кистеперые. У них были ловкие мускулистые плавники, похожие на лапки, и большие плавательные пузыри-легкие. Они-то и двинулись по водным путям в глубь суши.

«Молчат гробницы, мумии и кости…» — писал некогда Валерий Брюсов, и даже самый ревностный палеонтолог знает, что в печальных этих словах заключена изрядная доля правды. Как были устроены пузыри-легкие кистеперых? Как сердце и сосуды обеспечивали работу двух независимых органов дыхания? Эти и другие подробности начала пути наших предков, наверное, остались бы тайной, если бы не дожившие до наших дней свидетели-ветераны. Тогда, в середине палеозоя, не одни кистеперые двинулись в глубь континентов по опасным дорогам рек, озер и болот. Вместе с ними шли двоякодышащие, очень похожие на кистеперых. У них были такие же мясистые плавники-лапы, такой же смешной хвост с кисточкой на конце, такие же пузыри-легкие. Не было только зубов. Их заменяли ребристые зубные пластинки, немного похожие на протезные челюсти, но весьма удобные для раскусывания любой растительной и животной пищи. Остатки таких рыб часто находили в древних слоях вместе с кистеперыми. И одну из первых двоякодышащих рыб выкопали и описали в 1825 году уже знакомые нам Мурчисон и Седжвик. Но им и в голову не пришло, что подобные рыбы еще живут где-то на Земле.

Впрочем, зоологи, изловившие десять лет спустя в болотистых джунглях Южной Америки чешуйчатое мяукающее создание, тоже не догадались, что в их сетях барахтается «живая окаменелость», современная двоякодышащая рыба лепидосирен, что по-русски значит «чешуйчатая сирена».

Огромная важность «живых ископаемых» стала очевидной лишь после работ Дарвина. Многим казалось, что двоякодышащие и есть предки наземных позвоночных. Тогда-то и началась полная удач и разочарований эпопея поисков живых свидетелей прошлого.

Легочных рыб-амфибий нашли в Африке, потом в Австралии. Они многое рассказали ученым о жизни и облике далеких предков. Но сами они не были предками. Выяснилось, что их сложная жевательная пластинка никогда и ни при каких обстоятельствах не могла превратиться в настоящие зубы. Предками были кистеперые, но они, увы, давно вымерли.

И вдруг — неслыханная, фантастическая удача! Случайный невод у берегов Южной Африки, как сказочную золотую рыбку, вынес на берег «старину-четверонога» — кистеперую латимерию. Но в руках ученых оказалось лишь жалкое чучело, которое ничем не лучше ископаемых остатков. Сотрудники провинциального музея не догадались, да и не сумели бы сохранить самое главное — мозг, внутренности, мягкие ткани.

А потом — долгие годы тщетных поисков и разочарований. Лишь один человек был исполнен оптимизма и не переставал надеяться.

Но даже этот человек, профессор Смит, наверное, не мог представить себе, что только через тринадцать лет он потрогает ящик с вновь обретенной латимерией и что при этом он будет трястись в кабине военного самолета, с ужасом ожидая погони истребителей.

Если вы еще не читали книгу Смита «Старина-четвероног», захватывающую историю драматических поисков латимерии, то попросите ее в библиотеке. Право же, она стоит многих детективных романов!

Изучение «живых ископаемых» продолжается и сейчас. Свидетели-ветераны отвечают на вопросы, которые не задашь окаменелостям. Совсем недавно биологи измерили содержимое наследственной ДНК в клетках двоякодышащих. Оно оказалось почти в тысячу раз больше, чем в хромосомах других рыб, млекопитающих и человека. В тысячу раз больше, чем нужно для сохранения и передачи нормальной генетической информации. Некоторые биологи думают, что именно в этом секрет удивительного постоянства «свидетелей», изменить которых не сумело даже всемогущее время.

Впрочем, в хромосомах единственной ныне живущей кистеперой рыбы, латимерии, нормальное количество ДНК, а ведь она тоже не слишком далеко ушла от своих предков.

Наука продолжает опрос свидетелей, мы с вами вернемся к моменту, когда разошлись пути водных позвоночных, хрящевых и костных рыб.

Вряд ли расставание их было по-родственному мирным. Ведь древние кистеперые рыбы были очень небольшими, всего сантиметров 30 в длину, а среди акулоподобных панцирных рыб уже появились страшные хищники — артродиры.

Во всех учебниках палеонтологии это название, образованное из двух древнегреческих слов, переводится как «членистошейные», или «суставчатошейные». И действительно, тяжелая, будто склепанная наспех из листовой брони, голова этой рыбы сочленялась с туловищным панцирем особым суставом. Но название этой рыбы можно перевести и совсем по-другому. Греческие слова «дейре» — шея и «дире» — фурия, богиня мести, пишутся одинаково. Так вот, пожалуй, второе значение как нельзя больше подходит к артродирам. Сами боги Греции, решись они отомстить ракоскорпионам и спрутам за всех съеденных ими позвоночных, не смогли бы принять более грозного облика. Ни раньше, ни после море не видело ничего похожего на эти бронированные громады с экскаваторными ковшами вместо головы. Эти чудовища (динихтис — десятиметровой, а титанихтис — тринадцатиметровой длины) ели, конечно, не только скорпионов. Так что в морском прибрежье сложилась очень напряженная обстановка. Ракоскорпионы теснили последних бесчелюстных. Кистеперые теснили скорпионов и бесчелюстных, а «фурии» — всех вместе.

Впрочем, случилось это уже в следующем периоде палеозойской эры — в девоне.

Источник



Надкласс рыбы

Рыбы — низшие челюстноротые первичноводные позвоночные. Известно около 33 тысяч видов рыб. Им посвящен самостоятельный раздел биологии — ихтиология (от греч. ichthys — рыба и logos — слово).

Первые челюстноротые рыбы появились в ордовике, хрящевые рыбы — на рубеже силура и девона, около 420 млн. лет назад. Рыбы обитают как в пресных, так и в соленых водах. Надкласс рыбы подразделяется на два класса: костные и хрящевые рыбы.

Класс рыбы, акула и рыба прилипала

Общими признаками всех рыб является наличие обтекаемой формы тела, жизнь в воде. Тело подразделяется на голову, туловище и хвост. Хорошо развиты органы чувств: зрения, обоняния, слуха, осязания, равновесия.

Ароморфозы рыб

Рыбы отличаются от предшествующих эволюционных форм новыми, прогрессивными чертами строения, которые повысили их уровень организации. Давайте их перечислим.

    Появление челюстей и черепа

У рыб первая пара жаберных дуг видоизменяется в челюсти, с помощью которых становится возможным питание — захват, измельчение добычи. Появился череп — костное вместилище головного мозга и органов чувств, которое надежно защищает эти структуры нервной системы.

Челюсти рыб

Образуются предшественники конечностей, плавники, парные придатки тела, обособленные от туловища и головы, приводимые в движение мускульной силой.

Плавники рыб

У рыб хорда редуцируется, на ее месте формируется позвоночник. У хрящевых рыб позвоночник в течение всей жизни имеет хрящевое строение, а у костных рыб позвоночник окостеневает: он представлен костной тканью.

Позвоночник рыбы

Обратите особое внимание, что в скелете хрящевых ганоидов (осетровых рыб) хорда сохраняется на всю жизнь.

Костные рыбы

Костные рыбы — процветающий класс, весьма многочисленный: к ним относятся около 95% современных рыб. Сюда входят важнейшие подклассы, которые мы разберем: хрящекостные, двоякодышащие и кистеперые рыбы.

  • Осетрообразные — осетр, стерлядь, белуга
  • Карпообразные — карась, сазан, лещ, толстолобик
  • Лососеобразные — форель, лосось, семга
  • Трескообразные — треска, минтай, хек
  • Окунеобразные — окунь, судак, скумбрия, ставрида

Для большинства костных рыб характерен костный скелет, наличие жаберных крышек, прикрывающих жабры. Жаберные лепестки расположены непосредственно на жаберных дугах, имеется плавательный пузырь. Оплодотворение наружное.

Большинство видов костных рыб (90%) относятся к костистым рыбам. Для костистых рыб характерно непрямое развитие (с метаморфозом).

Осетр

Данный класс будет рассмотрен нами на примере типичного представителя — речного окуня.

    Покровы, опорно-двигательная система

Форма тела обтекаемая, рыбообразная, за счет чего снижается трение о воду. Поверхность тела покрыта налегающими друг на друга (подобно черепице) чешуйками.

У большинства видов чешуя ктеноидная (от греч. ktéis — гребень и éidos — вид) — снабжена зубцами или шипами, или циклоидная (от греч. kykloeides — кругообразный, круглый) — с гладким закругленным задним краем.

Ктеноидная и циклоидная чешуя рыб

В коже находится множество желез, которые секретируют слизь, покрывающущю все тело рыбы, благодаря чему снижается трение о воду. Из-за слизи пойманную рыбу тяжело удержать в руках, она выскальзывает.

Читайте:  Ловля рыбы разные способы

Плавники — органы движения рыб. Плавники бывают как парные (грудные, брюшные), так и непарные (спинной, хвостовой, анальный).

Плавники окуня

Череп — вместилище головного мозга, окружает его со всех сторон. Характерно наличие рострума (от лат. rostrum — клюв) — передней вытянутой части черепа рыб.

Позвоночник состоит из двух отделов: туловищного и хвостового. В центре каждого позвонка имеется отверстие. Прилегая друг к другу, отверстия позвонков вместе соединяются в единый спинномозговой канал, в котором лежит спинной мозг.

Скелет грудных плавников соединен с позвоночником костями плечевого пояса, в отличие от скелета брюшных плавников, который не сочленяется с позвоночником. Имеются жаберные крышки, снаружи прикрывающие жаберные щели (у хрящевых рыб жаберные крышки отсутствовали, 5 жаберных щелей открывались каждая в отдельности наружу.)

Скелет рыбы

Полость тела вторичная (целом).

Мышечная система сегментируется, что выражается в возникновении отдельных (дифференцированных) мышечных пучков. Наиболее ярким примером дифференцировки являются мышцы ротового аппарата и парных плавников.

Мышцы рыбы

Состоит из ротовой полости, глотки, продолжающейся в пищевод, желудка, толстого и тонкого кишечника. У многих рыб в ротовой полости имеются язык и острые зубы, расположенные на челюстях. Зубы предназначены не для механического измельчения пищи, а в основном для схватывания и удержания добычи. Слюнные железы отсутствуют, имеются вкусовые рецепторы.

В просвет тонкой кишки рыб открываются протоки пищеварительных желез, печени и поджелудочной железы, а также желчного пузыря. Спиральный клапан в кишечнике (характерный для хрящевых рыб) отсутствует, общая площадь всасывания увеличивается за счет слепо оканчивающихся выростов кишечника — пилорических придатков.

Пищеварительная система рыбы

Глотка тесно связано не только с пищеварительной, но и с дыхательной системой: здесь располагается жаберный аппарат рыб. С помощью жабр они приспособились забирать из воды растворенный в ней кислород и насыщать им кровь, откуда кислород поступает ко внутренним органам и тканям.

Процесс дыхания осуществляется благодаря тому, что вода через ротовое отверстие попадает в глотку. Вследствие движений жаберной крышки вода из ротоглоточной полости втягивается в боковую жаберную полость, омывая жабры. В результате газообмена в кровь рыбы поступает кислород, а углекислый газ покидает ее и растворяется в воде.

Дыхательная система рыбы

Жабры состоят из жаберной дуги, на которой расположены жаберные тычинки и лепестки. Жаберные тычинки направлены в сторону ротоглоточной полости и препятствуют проникновению частиц пищи в жабры (цедильная функция). Жаберные лепестки направлены наружу и оплетены густой сетью кровеносных сосудов — капилляров, в которых и происходит газообмен.

Как и хрящевые, костные рыбы имеют один круг кровообращения. Сердце двухкамерное, состоит из одного предсердия и одного желудочка. Запомните, что в сердце у рыб кровь венозная. Она накачивается сердцем в жабры, где происходит ее насыщение кислородом, после чего кровь становится артериальной.

Артериальная кровь направляется к внутренним органам и тканям, движется кровь внутри сосудов: кровеносная система замкнутого типа.

Кровеносная система рыбы

Состоит из парных лентовидных туловищных почек (мезонефрос, или первичная почка.) Располагаются они по бокам туловища. От почек начинаются мочеточники, сливающиеся между собой и образующие расширение — мочевой пузырь.

Моча, содержащая побочные продукты обмена веществ, выводится из организма рыбы через анальное отверстие у самок, через мочеполовое отверстие — у самцов .

Выделительная система рыбы

У всех хордовых нервная система трубчатого типа. Головной мозг состоит из продолговатого, среднего мозга, мозжечка, промежуточного и переднего мозга.

Развитие одних и тех же отделов у разных классов хордовых неодинаково, что мы с вами отчетливо увидим по мере изучения данного раздела. Я рекомендую вам обратить на данную тему особое внимание.

Относительно других классов хордовых головной мозг у рыб слабо развит: кора переднего мозга отсутствует, вместо нее поверхность мозга покрыта эпителием. Наибольшего развития достигает средний мозг — главный координирующий центр.

Также хорошо выражен (развит) мозжечок, который отвечает за координацию движений и ориентацию тела в пространстве. Это связано со сложными перемещениями рыбы, которая «парит как птица» только не в воздушной, а в водной среде. От головного мозга берут начало 10 пар черепно-мозговых нервов.

Головной мозг окуня

Органы чувств рыбы представлены особым образованием — боковой линией, тянущейся в виде канала вдоль всего тела с обоих боков. Чувствительные клетки (невромасты) органа боковой линии реагируют на изменения направления и скорости тока воды вблизи рыбы. С помощью нее рыба чувствует направление и скорость течения воды.

Боковая линия в разрезе

У рыб впервые возникает специализированный орган слуха — внутреннее ухо. С помощью него они способны различать звуки, ориентируясь в водной среде. Состоит внутреннее ухо из трех полукружных канальцев, верхнего и нижнего мешочков. Иногда внутреннее ухо соединяется с плавательным пузырем (сомовые, карповые), за счет чего слух у таких рыб более развит.

Внутреннее ухо у рыбы

Органы зрения приспособлены к водной среде: хрусталик имеет шарообразную форму. Роговица плоская, аккомодация (настройка глаза на наилучшее видение объекта) происходит только благодаря перемещению хрусталика.

Рыбы хорошо видят лишь на близком расстоянии. Имеются органы вкуса на коже и нижней челюсти, а также органы обоняния, открывающиеся в ротовую полость.

Орган зрения рыбы

Рыбы раздельнополы. Половые железы самцов — семенники, самок — единственный яичник. Оплодотворение наружное, происходит в воде: самка выметывает икру (яйцеклетки), а самец выделяет в воду сперматозоиды, которые сливаются с яйцеклетками. С течением времени из икры развиваются молодые особи.

Рыба откладывает икру

Развитие у рыб прямое, без метаморфоза. Запомните, что процесс выметывания икры и ее последующего оплодотворения называется нерест, он носит сезонный характер. У пресноводных рыб нерест происходит весной, в это время строго запрещена ловля рыбы.

Нерест у рыб

Плавательный пузырь

Этот орган характерен исключительно для костных рыб: у хрящевых рыб (акулы, скаты) он отсутствует. Плавательный пузырь представляет собой воздушный мешок, заполненный смесью газов: азотом, кислородом, углекислым газом.

Плавательный пузырь рыбы

  • Гидростатическую — помогает занять рыбе в толще воды определенное положение. Так при расширении пузыря рыба всплывает, а при его уменьшении — опускается на дно.
  • Дыхательную — способен выполнять функцию легких
  • Барорецепторную — воспринимает изменения давления
  • Акустическую — воспринимает звуки, играет роль аналогичную уху

При заполнении газом пузырь расширяется: это меняет удельный вес рыбы, он понижается и рыба всплывает. Обратная схема происходит при уменьшении пузыря. Но откуда появляется газ, которым наполняется пузырь, если рыба обитает в воде? Отвечая на этот вопрос, отметим, что все рыбы делятся на два типа: открытопузырные и закрытопузырные.

Открытопузырные и закрытопузырные рыбы

У открытопузырных рыб плавательный пузырь сообщается с пищеварительной системой. Они в течение всей жизни поднимаются к поверхности воды и заглатывают воздух, по мере необходимости они могут освобождаться от газов, выдавливая их через глотку, а затем рот в окружающую среду. К таким рыбам относятся сельдеобразные, щукообразные, карпообразные, двоякодышащие.

Закрытопузырные рыбы имеют пузырь, не сообщающийся с пищеварительной трубкой. Газы в него поступают благодаря газовой секреции: они переходят из растворенного (в крови) состояния в газообразное, заполняя пузырь. Когда пузырь уменьшается газы вновь растворяются в крови, возвращаясь в кровеносное русло. К таким рыбам относятся: трескообразные, окунеобразные, кефалеобразные.

© Беллевич Юрий Сергеевич 2018-2021

Данная статья написана Беллевичем Юрием Сергеевичем и является его интеллектуальной собственностью. Копирование, распространение (в том числе путем копирования на другие сайты и ресурсы в Интернете) или любое иное использование информации и объектов без предварительного согласия правообладателя преследуется по закону. Для получения материалов статьи и разрешения их использования, обратитесь, пожалуйста, к Беллевичу Юрию.

Источник

Класс костные рыбы

Костные рыбы (лат. Osteichthyes) [не путать с костистыми] — класс рыб, имеющих парные конечности (плавники). Рот этих рыб образован хватающими челюстями с зубами, жабры расположены на жаберных дугах с внутренней скелетной опорой, ноздри парные.

Костные рыбы отличаются от хрящевых рыб развитием внутреннего костного скелета, наличием костей на голове (особенно в области жаберных крышек и челюстей), развитием покрова из костных чешуй незубовидного типа, наличием плавательного пузыря (или легкого) и другими признаками.

Среди костных рыб есть свои гиганты и карлики — от достигающих 5—7 м длины и 500—1500 кг веса пресноводных белуги, калуги, сома, бразильской арапа-имы и морских меч-рыбы и марлинов до крошечных филиппинских бычков, 7— 11 мм длины. Таким образом, костные рыбы не достигают величины хрящевых, среди которых имеются акулы до 15—18 м длины, но зато среди них имеется много гораздо более мелких.

Разделы о костных рыбах:

  • Вопросы систематики костных рыб
  • Появление и распространение костных рыб

Вопросы систематики костных рыб

Класс костных рыб (Osteichthyes) является парафилетичным, поскольку ближайший общий предок этой группы также является и предком современных четвероногих (т.е., наземных позвоночных, или тетрапод).

В современной систематике класс (его лучше назвать надклассом) костных рыб разделён на 2 подкласса: лопастепёрые (Sarcopterygii) и лучеперые (Actinopterygii) рыбы:

  1. К подклассу лопастепёрых относятся рогозубообразные (Ceratodiformes) [надотряд двоякодышащих] и целакантообразные (Coelacanthiformes) [надотряд кистепёрых] рыбы.
  2. К подклассу лучепёрых — остальные отряды костных рыб, состоящие из 3 основных групп: хрящекостные (Chondrostei), костноганоидные (Holostei) и костистые (Teleostei).

Система костных рыб все еще недостаточно разработана. Относительно простые схемы, использовавшиеся еще недавно, неприемлемы после обстоятельных морфолого-таксономических и палеонтологических исследований последних десятилетий. Эти исследования показали необходимость существенных изменений в ранее принятых представлениях.

Основной толчок для разработки новой системы рыб был дан появлением в 1940 г. классического труда советского ихтиолога Л. С. Берга, за которым последовал поток многочисленных работ японских и американских ученых. Работа над новой, естественной системой рыб еще далеко не закончена. Эта система отражает основные достижения новых исследований, однако несколько упрощена и эклектична в целях удобства рассмотрения огромного разнообразия форм класса костных рыб.

Появление и распространение костных рыб

Первые рыбы [бесчелюстные?] появились на нашей планете около 500 млн. лет назад, а собственно костные рыбы впервые появились около 400 миллионов лет назад (палеозойская эра).

Наибольшего разнообразия они достигли к началу нашей [кайнозойской?] эры, далеко обогнав всех других рыбообразных и рыб, а также наземных позвоночных животных. Это самая процветающая сейчас группа позвоночных животных, распространенная во всех водах нашей планеты от полюсов до экватора. Они встречаются в пресных водах, в солоноватых морях и океанах, в горных озерах и ручьях, в глубинах океанских впадин, в освещаемых солнцем коралловых рифах, в лишенных света пещерах океана.

Исконные обитатели водной среды, некоторые рыбы приобрели способность взлетать из воды, пролетая в воздухе до нескольких сотен метров, а у некоторых развились приспособления в жаберной полости или плавательном пузыре, позволяющие им долгое время быть вне воды в атмосфере влажного воздуха тропиков. Наконец, некоторые рыбы — двоякодышащие, многоперы — имеют наряду с жабрами и ячеистый плавательный пузырь или настоящие легкие, позволяющие им дышать атмосферным воздухом.

Читайте:  Используемые оборудование и приборы для рыбы

Источник

Палеозой. Расцвет и господство позвоночных

С латыни палеозой переводится как эра древней жизни. Иногда палеозой называют временем скучных и примитивных животных. В этот период не существовало гигантских динозавров или хищных саблезубых кошек. Однако именно в палеозойскую эру животные и растения покинули океаны и колонизировали сушу. Животные из причудливых и странных созданий эволюционировали в знакомых нам рыб, лягушек и рептилий. Палеозой длился почти 300 миллионов лет. За это время изменилась не только жизнь на планете, но и сама планета. К концу палеозоя на Земле сформировался единый суперконтинент – Пангея.

Временная шкала Земли

Палеозой

Появление позвоночных

В начале палеозоя произошел взрыв биоразнообразия. Из мягкотелых, сидящих всю жизнь на одном месте существ, животные превратились в подвижных, бронированных хищников. В этот период появился и предок всех позвоночных – пикайя. Пикайя была всего 3 см в длину и не обладала мощной броней или когтями. Вместо этого пикайя полагалась на скорость и маневренность. А помогал ей в этом гибкий «позвоночник» – хорда. Ланцетники – современные животные, похожие на доисторическую пикайю. Ланцетники точно также при движении используют изгибающуюся хорду.

За формирование новых органов и частей тела у животных отвечают Hox-гены

Хорда – важное эволюционное приобретение. Благодаря ней первые позвоночные животные легко ускользали от хищников. Формирование новых органов или частей тела имеет решающее значение для выживания. За развитие новых органов у животных отвечают Hox (хокс) – гены. Hox-гены контролируют где и какие органы сформируются у животного. Чем больше разнообразных Hox-генов, тем сложнее строение животного. Благодаря появлению все новых Hox-генов позвоночные животные постепенно усовершенствовали свое строение и вышли победителями в эволюционной гонке.

Первые рыбы

Пикая лишь отдаленно похожа на рыбу. Только через 50 миллионов лет сформировались первые рыбообразные существа – остракодермы. «Остракодерм» переводится как «панцирная кожа». Внутреннего скелета у этих рыб не было. Вместо этого все тело остракодрем покрывалось костной защитной броней. Спустя ещё 30 миллионов лет подобный «панцирный» план строения тела станет широко распространён у всех древних рыб. Для чего же все проторыбы внезапно обзавелись внешней костной пластиной? Во-первых, для защиты. Окаменелости броне-рыб иногда содержат следы от укусов или царапин других хищников.

А древние моря кишели хищниками. Вот лишь два гигантских представителя той эпохи: Ракоскорпионы, которые достигали 2,5 метров в длину. Две клешни этого гиганта сжимали жертву, подобно челюстям тигра. Охотник медленно подползал к добыче, а затем производил атакующий рывок, хватая рыбу клешнями. В конце палеозоя ракоскорпионы вымерли, однако их родственники- пауки и скорпионы – остаются одними из лучших хищников планеты. Моллюск камеросерас остается загадкой для ученых. О нём мало что известно. Сохранились лишь небольшие части панциря, окаменевшие в древних породах. Однако даже немногочисленные находки говорят о том, что это создание достигало 10 метров в длину!Камероцерасы охотились на бронированных рыб или других моллюсков того времени.

Вторая, не менее важная задача костных пластин первых рыб – хранение фосфора и кальция. Фосфор и кальций необходимы прежде всего для эффективной работы мышц. В воде этих веществ не хватает. Запасание фосфора и кальция позволяло первым рыбам при необходимости быстро «извлекать» эти вещества из костных платин. Сегодня мы точно также извлекаем и используем кальций и фосфор, только наши кости находятся внутри тела. У первых рыб плавников не было. Двигались они только за счет волнообразного изгибания тела. Рыбы с парными плавниками по бокам появились около 450 млн лет назад. Плавники значительно улучшали скорость и маневренность рыб.

У рыб появляются челюсти

К силурийскому периоду разнообразные бесчелюстные рыбы процветали в древних морях. Однако без челюстей они были прикованы к поеданию мелкой пищи: планктона и мягкотелых медуз. Но затем произошёл важный прорыв в кормовой экологии рыб: появились челюсти. Анатомические и эмбриологические исследования указывают на то, что челюсти произошли от жаберных дуг бесчелюстных рыб (см. рисунок). Во время развития у эмбриона человека точно также из жаберных дуг развивается челюсть. А общий план строения челюсти человека не сильно отличается от челюстей первых челюстных рыб.

Плакодермы – первые челюстные рыбы. Челюсть позволяла древним рыбам хватать пищу, разрывать её и измельчать для последующего усвоения. Слово «плакодерм» переводится как пластинчатая кожа. Тело этих существ покрывалось огромными костными пластинами. У некоторых видов толщина их достигала 5 см. Постепенно плакодермы заняли господствующее положение во всех океана, а самым грозным сверххищником того времени являлся дунклеостей. Дунклеостей охотился в морях 400 миллионов лет назад. В длину эта хищная рыбка достигала 9 метров, а весила более тонны. Размер его тела достигал 6 метров. Как и у других плакодерм, зубы дунклеостея – не что иное как заточенные участки костных пластин.

Поверхность Земли покрывается растительностью

Пока первые рыбы боролись за власть в океанах, на суше происходила настоящая революция. До ордовика жизнь на «голой» суше ограничивалась только бактериями. Но в начале ордовика растения и грибы начали колонизировать сушу. Первые наземные растения – мхи – сначала покрывали прибрежную зону. Мхи легко растут на твердых камнях и скалах, формируя почву для более сложных растений. Со временем мхи проникали все дальше — вглубь континентов. В конце ордовика появилось первое сосудистое растение – куксония. Благодаря системе проводящих трубок – сосудов растения теперь не стелились тонким слоем по земле, а росли ввысь.

Силурский период начался с чудовищного катаклизма. Резкое похолодание климата и снижение уровня кислорода в морях привели к гибели70% всех морских животных. Тем не менее, это не остановило экспансию жизни. В силурский период планета полностью покрылась примитивными растениями.Они являлись кормовой базой для первых наземных беспозвоночных – ракоскорпионов и многоножек. Следующий период – девон – называют эпохой рыб. Моря девонского периода населяли многочисленные бесчелюстные и челюстные рыбы. Появились первые акулы и современные лучепёрые рыбы. Но куда более интересные события происходили на мелководье водоёмов. Некоторые рыбы стали больше времени проводить на суше,с трудом волоча тело по илистым берегам.

Рыбы выходят на сушу

В середине девона климат был теплым и мягким – настоящий рай для обитателей мелководий и болот. Особенно повезло лопастеперым рыбам. В отличии от других рыб, их плавники были короче и мощнее. Это позволяло лопастеперым рыбам выпрыгивать на берег за добычей и при помощи мощных плавников отталкиваться от суши. Некоторые современные рыбы также умеют выбираться из водоемов на поверхность. В 2006 году палеонтологи нашли окаменелость тиктаалика. Тиктаалик – «переходное звено» между рыбой и наземным позвоночным животным. Живший 375 млн лет назад тиктаалик имел рыбьи жабры и чешую, но шею как у амфибии.

Тиктаалик был лишь первым этапом на пути освоения суши позвоночными. Как и современные саламандры, тиктаалик большую часть времени проводил в воде и не мог размножаться на суше. Даже передвижения по земле тиктаалику давалось с трудом – ласты животного больше подходили для движения по мелководью. Переход от водного образа жизни к наземному происходил постепенно. Через 10 млн лет предки тиктаалика уже более уверенно передвигались на суше. Плечевая кость перестала крепиться к черепу – конечности теперь были более подвижными и могли выдерживать вес животного. В итоге, ласты превратились в лапы.

Амфибии — первые наземные позвоночные

Первых настоящих наземных позвоночных называют амфибиями. С греческого «амфибия» переводится как «ведущий двойную жизнь», что связано с их наземно-водным образом жизни. Большинство древних амфибий являлись хищниками, которые охотились на гигантских насекомых того времени. Амфибии процветали и доминировали в каменноугольный период. «Век» амфибий длился не долго. Эти животные так и не смогли полностью разорвать связь с водой. Для размножения амфибиям приходится возвращаться в воду, а их кожа не защищена от высыхания. Поэтому амфибии проиграли в эволюционной гонке новым, более прогрессивным наземным позвоночным – амниотам.

Во времена каменноугольного периода планету покрыли первые пышные тропические леса и многочисленные болота. Но деревья той эпохи совсем не похожи на современные. Основу растительности составляли гигантские плауны и хвощи, выраставшие до 50м в высоту! Именно благодаря этим деревьям каменноугольный период и получил свое название. Миллионы лет, слой за слоем, деревья падали, накладывались друг на друга и окаменевали. В итоге образовался уголь, который мы сегодня используем для получения электричества. Уровень кислорода в эту эпоху был достаточно высоком, чтобы могли развиться гигантские насекомые. Стрекозы с размахом крыльев 1.5 метров, метровые скорпионы и трехметровые многоножки соседствовали с амфибиями и первыми рептилиями.

Амниоты

К началу девона от амфибий откололась новая группа животных – амниоты. Все амфибии размножаются в воде. Амниотам вода для размножения не нужна. Вместо этого амниоты стали откладывать яйца на суше. Амниотическое яйцо можно сравнить с капсулой космического корабля (смотри рисунок). Зародыш амниот спрятан в оболочке, которая питает, защищает от высыхания и повреждения. Теперь позвоночные могли жить далеко от водоёмов, заселяя засушливые места. Вскоре амниоты разделились на две линии. Одна родословная приведёт нас к рептилиям и птицам, а другая к млекопитающим.

Основные этапы эволюции позвоночных

Пермское вымирание

К концу пермского периода жизнь процветала. Еще никогда на планете не было такого биоразнообразия. Однако последующие события поставили жизнь на грань полного исчезновения. До сих пор точно не известно какое событие привело к масштабному вымиранию. По одной из теорий на севере планеты разразились гигантские вулканы. Лава извергалась на поверхность тысячи лет, и покрывала территорию современной Сибири. Образовавшиеся облака пепла в итоге нагрели планету на 15 °C ! Земля из цветущего рая превратилась в засушливый ад. В итоге погибло 95% всех морских видов и 75% всех животных на суше. Потребовалось более 10 миллионов лет чтобы жизнь смогла полностью восстановиться после катаклизма.

Источник