Размещено на http://www.allbest.ru/

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ

РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН

Атырауский институт нефти и газа

Кафедра окружающей среды

Реферат

На тему: «Жаберное дыхание у рыб»

По дисциплине: «Физиология»

Выполнила: студентка РХ-11-ро

Болекенова Г.

Проверила: Ст. Преподаватель.

Жаулина А.

2013год

Содержание

1. Дыхательная система у рыб

2. Дыхание через кожу тело

3. Строение жаберного аппарата рыб

4. Дыхание рыб

1. Дыхательная система у рыб

Эволюция рыб привела к появлению жаберного аппарата, увеличению дыхательной поверхности жабр, а отклонение от основной линии развития - к выработке приспособлений для использования кислорода воздуха. Большинство рыб дышит растворенным в воде кислородом, но есть виды, приспособившиеся частично и к воздушному дыханию (двоякодышащие, прыгун, змееголов и др. ).

Основные органы дыхания. Основным органом извлечения кислорода из воды являются жабры.

Форма жабр разнообразна в зависимости от видовой принадлежности и подвижности: это или мешочки со складочками (у рыбообразных), или пластинки, лепестки, пучки слизистой, имеющие богатую сеть капилляров. Все эти приспособления направлены на создание наибольшей поверхности при наименьшем объёме. дыхательный система рыба жаберный

У костистых рыб жаберный аппарат состоит из пяти жаберных дуг, располагающихся в жаберной полости и прикрытых жаберной крышкой. Четыре дуги на внешней выпуклой стороне имеют по два ряда жаберных лепестков, поддерживаемых опорными хрящами.

Таблица 1 Дыхательная поверхность жабр (по Строганову, 1962)

Жаберные лепестки покрыты тонкими складками - лепесточками. В них и происходит газообмен. К основанию жаберных лепестков подходит приносящая жаберная артерия, ее капилляры пронизывают лепесточки; из них окисленная (артериальная)кровь по выносящей жаберной артерии попадает в корень аорты. Число лепесточков варьирует; на1 мм жаберного лепестка их приходится: у щуки - 15, камбалы - 28, окуня - 36. В результате полезная дыхательная поверхность жабр очень велика (табл. 1).

Более активные рыбы имеют относительно большую поверхность жабр; у окуня она почти в 2,5 раза больше, чем у камбалы.

Общая схема механизма дыхания у высших рыб представляется в следующем виде (рис.). При вдохе рот открывается, жаберные дуги отходят в стороны, жаберные крышки наружным давлением плотно прижимаются к голове и закрывают жаберные щели. Вследствие уменьшения давления вода всасывается в жаберную полость, омывая жаберные лепестки. При выдохе рот закрывается, жаберные дуги и жаберные крышки сближаются, давление в жаберной полости увеличивается, жаберные щели открываются и вода выжимается через них наружу. При плавании рыбы ток воды может создаваться за счет движения с открытым ртом.

Рис 1. Механизм дыхания взрослой рыбы: А - вдох; Б - выдох (по Никольскому, 1974)

В капиллярах жаберных лепесточков из воды поглощается кислород (он связывается гемоглобином крови) и выделяются двуокись углерода, аммиак, мочевина. Большую роль играют жабры и в водно-солевом обмене, регулируя поглощение или выделение воды и солей. Замечательны приспособления для дыхания у рыб в эмбриональный период развития - у зародышей и личинок, когда жаберный аппарат ещё не сформирован, а кровеносная система уже функционирует. В это время органами дыхания служат: а) поверхность тела и система кровеносных сосудов Кювьеровы протоки, вены спинного и хвостового плавников, подкишечная вена, сеть капилляров на желточном мешке, голове, плавниковой кайме и жаберной крышке; б) наружные жабры (рис. 18). Это временные, специфические личиночные образования, исчезающие после образования дефинитивных органов дыхания. Чем хуже условия дыхания эмбрионов и личинок, тем сильнее развивается кровеносная система или наружные жабры. Поэтому у рыб, близких в систематическом отношении, но различающихся экологией нереста, степень развития личиночных органов дыхания различна.

Рис.2 Эмбриональные органы дыхания рыб: А - пелагическая рыба; Б - карп; В - вьюн (по Строганову, 1962): 1 - Кювьеровы протоки, 2 - нижняя хвостовая вена, 3 - сеть капилляров, 4 - наружные жабры

Дополнительные органы дыхания. К дополнительным приспособлениям, помогающим переносить неблагоприятные кислородные условия, относятся водное кожное дыхание, т. е. использование растворенного в воде кислорода при помощи кожи, и воздушное дыхание - использование воздуха при помощи плавательного пузыря, кишечника или через специальные добавочные органы (рис. 19).

Рис.3 Органы водного и воздушного дыхания у взрослых рыб (по Строганову, 1962): 1 - выпячивание в ротовой полости, 2 - наджаберный орган, 3, 4, 5 - отделы плавательного пузыря, 6 - выпячивание в желудке, 7 - участок поглощения кислорода в кишечнике, 8 - жабры

2. Дыхание через кожу тела

Одна из характерных особенностей водных животных. И хотя у рыб чешуя затрудняет дыхание поверхностью тела, у многих видов роль так называемого кожного дыхания велика, особенно в неблагоприятных условиях. По интенсивности кожного дыхания пресноводных рыб делят на три группы:

1. Рыбы, приспособившиеся жить в условиях сильного дефицита кислорода. Это рыбы, населяющие хорошо прогреваемые, с повышенным содержанием органических веществ водоемы, в которых часто наблюдается недостаток кислорода. У этих рыб доля кожного дыхания в общем дыхании достигает 17-22%, у отдельных особей -42-80%. Это карп, карась, сом, угорь, вьюн. При этом рыбы, у которых кожа имеет наибольшее значение в дыхании, лишены чешуи или она мелкая и не образует сплошного покрова. Например, у вьюна 63%кислорода поглощается кожей, 37% - жабрами; при выключении жабр через кожу потребляется до 85% кислорода, а остальная часть поступает через кишечник.

2. Рыбы, испытывающие меньший недостаток кислорода и попадающие в неблагоприятные условия реже. К ним относятся обитающие у дна, но в проточной воде, осетровые - стерлядь, осетр, севрюга. Интенсивность кожного дыхания у них составляет 9-12% от общего.

3. Рыбы, не попадающие в условия значительного дефицита кислорода, живущие в проточных или непроточных, но чистых, богатых кислородом водах. Интенсивность кожного дыхания не превышает 3,3-9% от общего. Это сиги, корюшка, окунь, ёрш.

Через кожу происходит также выделение углекислоты; так, у вьюна этим путем выделяется до 92% общего количества.

При извлечении кислорода из воздуха во влажной атмосфере участвует не только поверхность тела, но и жабры. Важное значение при этом имеет температура.

Наибольшей выживаемостью во влажной среде отличаются карась (11 сут.), линь (7 сут.), сазан (2 сут.), в то же время лещ, краснопёрка, уклея могут жить без воды всего несколько часов (при низкой температуре).

Вьюн и угорь могут в течение нескольких дней жить вне воды при условии сохранения влажности кожи и жабр; это позволяет угрю переползать даже из одного водоема в другой.

При перевозке живой рыбы без воды кожное дыхание почти целиком обеспечивает потребность организма в кислороде.

У некоторых рыб, живущих в неблагоприятных условиях, выработались приспособления для дыхания кислородом воздуха. К ним прежде всего относится способ, специфичный для рыб, не свойственный другим позвоночным, - дыхание при помощи кишечника. В стенках кишечника образуются скопления капилляров. Воздух, заглатываемый ртом, проходит через кишечник, и в этих местах кровь поглощает кислород и выделяет двуокись углерода, при этом из воздуха поглощается до 50% кислорода. Такой вид дыхания свойствен вьюновым, некоторым сомовым и карповым рыбам; значение его у разных рыб неодинаково. Например, у вьюна в условиях большого недостатка кислорода именно этот способ дыхания становится почти равным жаберному.

При заморах рыбы заглатывают ртом воздух; воздух аэрирует находящуюся в ротовой полости воду, которая проходит затем через жабры.

Другим способом использования атмосферного воздуха служит образование специальных добавочных органов, например лабиринтового у лабиринтовых рыб, наджаберного у змееголова и др.

Лабиринтовые рыбы имеют лабиринт - расширенный карманообразный участок жаберной полости, складчатые стенки которого пронизаны густой сетью капилляров, в которых происходит газообмен. Таким способом рыбы дышат кислородом атмосферы и могут находиться вне воды в течение нескольких дней (тропический окунь-ползун Anabas scandens выходит из воды и лазит по камням и деревьям; рис. 20).

Рис 4. Добавочные органы дыхания рыб. Наджаберные органы анабаса (А) и змееголова (Б) (по Никольскому, 1974)

У змееголова выпячивание глотки образует наджаберную полость, слизистая оболочка ее стенок снабжена густой сетью капилляров. Благодаря наличию наджаберного органа он дышит воздухом и может находиться на мелководье при 30°С. Для нормальной жизнедеятельности змееголову, как и ползуну, нужен и растворенный в воде кислород, и атмосферный. Однако во время зимовки в прудах, покрытых льдом (зимовалах), он атм;;осферным воздухом не пользуется, а дышит только жабрами и кожей.

Для использования кислорода воздуха служит рыбам и плавательный пузырь. Наибольшего развития как орган дыхания плавательный пузырь достигает у двоякодышащих рыб. Их ячеистый плавательный пузырь функционирует как легкое. При этом возникает ?легочный круг? кровообращения.

Состав газов в плавательном пузыре определяется как содержанием их в водоеме, так и состоянием рыбы.

Подвижные и хищные рыбы имеют большой запас кислорода в плавательном пузыре, который расходуется организмом при бросках за добычей, когда поступление кислорода через органы дыхания оказывается недостаточным. В неблагоприятных кислородных условиях воздух плавательного пузыря у многих рыб используется для дыхания (в разной степени у разных видов).

Карп и сазан, которые не имеют каких-либо специальных приспособлений для использования атмосферного воздуха, при нахождении вне воды частично поглощают кислород из плавательного пузыря.

Осваивая различные водоемы, рыбы приспособились к жизни при разных газовых режимах. Наиболее требовательны к содержанию кислорода в воде лососевые, которым для нормальной жизнедеятельности нужна концентрация кислорода 4,4-7,0 мг/л; хариус, голавль, налим хорошо себя чувствуют при содержании в литре воды не менее 3,1 О2 мг/л, карповым обычно достаточно 1,9-2,5 мг/л. Каждому виду свойствен свой кислородный порог, т. е. минимальная концентрация кислорода, при которой рыба гибнет. Форель начинает задыхаться при содержании кислорода 1,9 мг/л, судак и лещ погибают при 1,2 мг/л, плотва и краснопёрка - при 0,25-0,3 мг/л; для выращенных на естественной пище карпов-сеголетков кислородный порог отмечен при 0,07-0,25 мг/л, а для двухлетков - 0,01 - 0,03 мг/л.

Интенсивность дыхания определяется помимо видовой специфичности рядом биотических и абиотических факторов. Внутри одного вида она изменяется в зависимости от размера, возраста, подвижности, активности питания, пола, степени зрелости гонад, физико-химических факторов среды. По мере роста рыб активность окислительных, процессов в тканях уменьшается; созревание гонад, наоборот, вызывает увеличение потребления кислорода. Расход кислорода в организме самцов выше, чем у самок.

На ритм дыхания, кроме концентрации в воде кислорода, влияют содержание СО2, рН, температура и т. д. Например, при температуре10°С и содержании кислорода 4,7 мг/л форель совершает 60-70 дыхательных движений в минуту, а при 1,2 мг/л частота дыхания возрастает до 140-160; карп при 10°С дышит почти вдвое медленнее, чем форель (частота дыхательных движений 30-40 раз в минуту), зимой он совершает в минуту 3-4 и даже 1-2 дыхательных движения. Как и резкий недостаток кислорода, на рыб губительно действует чрезмерное перенасыщение им воды.

Отмечена гибель линей и карасей при насыщении воды кислородом до 150-200%: пузырьки газа покрывали жабры, были обнаружены под кожей, в органах, в артериях, кровь становилась пенистой; рыбы чувствовали себя плохо - дыхание их сначала учащалось, затем ослабевало, они выпрыгивали из воды и погибали в судорогах. Гибель годовиков карпа наблюдали после того, как в течение нескольких дней в пруду содержание кислорода достигало 200-240% насыщения. При этом зарегистрированы гиперемия и мраморный рисунок жабр, редкие дыхательные движения и медленные круговые или реже прямолинейные плавательные движения. Пересадка таких рыб в другой пруд не спасала их.

Инкубация икры в перенасыщенной кислородом воде приводит к сильному увеличению отхода и количества уродов.

Для нормального дыхания рыб очень важно содержание в воде СО2. При увеличении содержания свободной двуокиси углерода дыхание рыб становится невозможным, так как уменьшается способность гемоглобина крови связывать кислород, насыщение крови кислородом резко снижается и рыба задыхается. При высоком содержании СО2в атмосфере (1-5%) СО2 крови не может диффундировать наружу, а кровь не может принимать кислород даже из насыщенной кислородом воды.

3. Строение жаберного аппарата рыб

Основной орган дыхания рыб - это жабры, которые также имеют функции выделения иосморегуляции.

Жабры расположены в жаберной полости, прикрытой жаберной крышкой.

Строение жаберного аппарата разных групп рыб может различатьсяЈє у круглоротых рыб жабры мешковидные, у хрящевых -- пластинчатые, у костистых -- гребенчатые.

Интересно, что вода для дыхания поступает к жабрам костистых рыб через ротовое отверстие, а не снаружи.

В процессе эволюции, жаберный аппарат рыб постоянно совершенствовался, а площадь дыхательной поверхности жабр - увеличивалась. Большинство рыб дышит растворенным в воде кислородом, однако некоторые - частично и кислородом из воздуха.

Рис 5. Жаберный аппарат

Жаберный аппарат костистых рыб имеет пять жаберных дуг (1 -- на рис.), находящихся в жаберной полости и покрытых твердой жаберной крышкой. Четыре дуги на внешней выпуклой стороне имеют по два рядажаберных лепестков (4 -- на рис.), поддерживаемых опорными хрящами. В другую сторону от жаберной дуги отходят жаберные тычинки (2 -- на рис.), играющие фильтрующую рольЈє защищающие жаберный аппарат от попадания пищевых частиц (у хищников тычинки еще и дополнительно фиксируют добычу).

В свою очередь, жаберные лепестки покрыты тонкимилепесточками: в них и происходит газообмен. Числолепесточков может быть разным у разных видов рыб.

Жаберная артерия, подходящая к основанию лепестков, подносит к ним окисленную (артериальную) кровь и обогощается кислородом (3 -- сердце на рис.).

4. Дыхание рыб

Происходит следующим образомЈє при вдохе открывается ротовое отверстие, жаберные дуги отходят в стороны, жаберные крышки наружным давлением плотно прижимаются к голове и закрывают жаберные щели.

Из-за разницы в давлении вода всасывается в жаберную полость, омывая жаберные лепестки. При выдохе ротовое отверстие рыбы закрывается, жаберные дуги и жаберные крышки двигаются навстречу друг другу: давление в жаберной полости увеличивается, жаберные щели открываются, и вода выжимается через них наружу. При плавании, рыба может создавать ток воды, двигаясь с открытым ртом.

В капиллярах жаберных лепесточков происходит газообмен и водно-солевой обменЈє из воды в кровь попадает кислород, а выделяются двуокись углерода (СО 2), аммиак, мочевина. Ввиду активного кровообращения жабры имеют ярко-розовый цвет. Кровь в капиллярах жабр течет в направлении, противоположном току воды, что обеспечивает максимальное извлечение кислорода из воды (до 80 % растворенного в воде кислорода).

Помимо жабр рыба имеет и дополнительные органы дыхания, помогающие им переносить неблагоприятные кислородные условияЈє

- кожаЈ» у некоторых видов рыб, особенно живущих в мутной и бедной кислородом воде, кожное дыхание бывает очень интенсивнымЈє до 85% от всего поглощаемого из воды кислорода;

- плавательный пузырь: особенно у двоякодышащих рыб; оказавшись вне воды, рыба может начать поглощать кислород из плавательного пузыря;

- кишечник;

- наджаберные органы;

- специальные дополнительные органыЈє у лабиринтовых рыб есть лабиринт - расширенный карманообразный отдел жаберной полости, стенки которого пронизаны плотной сетью капилляров, в которых и происходит газообмен. Лабиринтовые рыбы дышат кислородом атмосферы и могут обходиться без воды в течение нескольких дней. К дополнительным органам дыхания можно также отнести: слепой вырост желудка, парный вырост в глотке и другие органы рыб.

Рис 7.Јє 1 - выпячивание в ротовой полости, 2 - наджаберный орган, 3, 4, 5 - отделы плавательного пузыря, 6 - выпячивание в желудке, 7 - участок поглощения кислорода в кишечнике, 8 - жабры.

Самцам рыб требуется больше кислорода чем самкам. Ритм дыхания рыб в первую очередь определяется содержанием кислорода в воде, а также концентрацией диоксида углерода, температурой, pH и другими факторами. При этом чувствительность рыб к недостатку кислорода в воде и крови намного больше, чем к избытку диоксида углерода(СО 2).

Рис. 8

Дыхание рыб. Большинство рыб дышит растворенным в воде кислородом. Основным органом дыхания являются жабры. Форма и величина поверхности жабер, строение жаберных щелей и механизм дыхательных движений зависят от образа жизни рыб. У рыб, плавающих в полводы, жаберные щели большие, а жаберные лепестки все время омываются свежей водой, богатой кислородом. У донных рыб - угря, камбалы - жаберные щели маленькие (иначе они могут засориться илом) с приспособлениями для принудительной циркуляции воды.

Рыбы, которые живут в воде, бедной кислородом, имеют дополнительные органы дыхания. Карась и некоторые другие рыбы при недостатке в воде кислорода заглатывают атмосферный воздух и используют его для обогащения воды кислородом.

У линя, сома и угря имеется дополнительное кожное дыхание. В дыхательных функциях окуня участвует плавательный пузырь, а у вьюна - кишечник. Некоторые тепловодные рыбы наделены органами, позволяющими дышать непосредственно атмосферным воздухом. У одних рыб это специальный лабиринтовый аппарат, у других - превратившийся в орган дыхания плавательный пузырь.

В соответствии со строением дыхательных органов рыбы по-разному относятся к количеству растворенного в воде кислорода. Одни рыбы нуждаются в очень высоком содержании его в воде - лосось, сиг, форель, судак; другие менее требовательны - плотва, окунь, щука; третьи удовлетворяются совершенно ничтожным количеством кислорода - карась, линь. Существует как бы определенный для каждого вида рыб порог содержания кислорода в воде, ниже которого особи данного вида становятся вялыми, почти не перемещаются, плохо питаются и в конце концов погибают.

Кислород поступает в воду из атмосферы и выделяется водными растениями, причем последние, с одной стороны, выделяют его под действием света, а с другой - поглощают в темноте и расходуют при гниении. Поэтому "положительная роль растений в кислородном режиме заметна только в период их роста, т. е. летом, и притом днем.

Кислород медленно проникает из одного водного слоя в другой, и его в поверхностных слоях всегда больше, чем около дна. Это одна из причин слабого развития жизни и отсутствия скопления рыб летом на глубинах, особенно в непроточных водоемах.

В озерах есть участки с большей и меньшей концентрацией кислорода. Например, ветер, дующий с берега, угоняет богатые кислородом верхние слои воды, а на их место поступает мало насыщенная кислородом глубинная вода. Таким образом, у затишного берега создается более бедная по содержанию кислорода зона, и рыба, при прочих равных условиях, предпочитает держаться у прибойного берега. Характерным примером служит поведение в Ладожском озере кислородолюбивого хариуса, который подходит к берегу главным образом при устойчивом ветре, дующем с озера.

Кислородный режим резко ухудшается в непроточных водоемах зимой, когда ледовый покров препятствует доступу воздуха к воде. Особенно это ощутимо в неглубоких, сильно заросших водоемах с илистым или торфянистым дном, где запас кислорода расходуется на окисление различных органических остатков. В зимний период зоны с неодинаковым содержанием кислорода встречаются в озерах еще чаще, чем летом.

Более богаты кислородом участки с каменистым или песчаным дном, у выхода ключевых вод, у впадения ручьев и речек. Эти места обычно и выбирает рыба для зимних стоянок. В некоторых озерах, особенно в суровые зимы, содержание кислорода в воде настолько падает, что наступает массовая гибель рыбы -- так называемые заморы.

В реках, особенно быстротекущих, ни летом, ни зимой резкого естественного недостатка кислорода не наблюдается. Однако в реках, засоряемых отходами лесосплава и загрязняемых промышленными сточными водами, этот недостаток бывает так велик, что требовательные к кислороду рыбы совершенно исчезают.

Литература

· Авакян А. Б., Ромашков Е.Г. Рыбы штурмуют плотины. М., 1970.

· Баклашова Т. А. Ихтиология. М., 1980.

· Баранникова И. А. Функциональные основы миграций рыб. Л., 1975.

· Барач Г. Я. Черноморская кумжа. Тбилиси, 1962.

· Бердышев Г. Д. О механизме генетически обусловленной смерти дальневосточных лососей после нереста. -- В сб.: Обмен веществ и биохимия рыб. М., 1967, с. 30--37.

· Березина Н. А. Гидробиология. М., 1973.

· Берман Щ. А., Саленице И. К. Пристенное пищеварение у рыб. -- Вопр. ихтиологии, 1966, т. 6, № 4, с. 720--724.

· Берген Р. Чувства животных. М., 1972.

· Борисов П. Г., Овсянников Н. С. Определитель промысловых рыб СССР. М., 1954.

· Васнецов В. В. Этапы развития костистых рыб. -- В кн.: Очерки по общим вопросам ихтиологии. М., 1953, с. 207--217.

· Веселое Е. А. Определитель пресноводных рыб фауны СССР. М., 1977.

· Винберг Г. Г. Интенсивность обмена и пищевые потребности рыб. Минск, 1956.

· Протасов В. Р.,Никольский И. Д. Голоса в мире безмолвия. М., 1969.

· Протасов В. Р. Электрические и акустические поля рыб. М., 1973.

· Пучков Н. В. Физиология рыб. М., 1954.

· Разнокачественность раннего онтогенеза у рыб. /Под ред. В. И. Владимирова. Киев, 1974.

· Рыбохозяйственное освоение внутренних водоемов СССР в 1971 --1975 гг./Шимановская Л. Н., Чистобаева Р. Е., Танасийчук А. Н. и др. -- Изв. ГосНИОХР, Л., 1977, т. 126, с. 3--62.

· Balon E. K. Ryby Slovenska. Br., 1966.

· Bauch G. Die einheimischen Susswasserfische. Leipzig, 1966.

· Greenwood P. N. The fisches of Uganda Kampala, 1966.

· Holcik J., Mihalik J. Susswasserfische. Pr., 1968.

· Pflieger W. The fisches of Missuri. Missuri, 1975, p.201-- 221.

· Reagan R. E., Pavdue J. B., Eisen E. J. Predicting selection response for growth of chaunel catfish. -- J. Heredity, 1976, v. 67, Nl, p. 49--53.

Размещено на Allbest.ru