Κύστη κολύμβησης. Περιγραφή της κύστης κολύμβησης στα ψάρια Πού βρίσκεται η κύστη κολύμβησης στα ψάρια

Το σώμα του ψαριού είναι αρκετά περίπλοκο και πολυλειτουργικό. Η ικανότητα παραμονής κάτω από το νερό κατά την εκτέλεση ελιγμών κολύμβησης και τη διατήρηση μιας σταθερής θέσης καθορίζεται από την ειδική δομή του σώματος. Εκτός από όργανα που είναι οικεία ακόμη και στον άνθρωπο, το σώμα πολλών υποβρύχιων κατοίκων περιέχει κρίσιμα μέρη που επιτρέπουν την άνωση και τη σταθεροποίηση. Σημαντική σημασία σε αυτό το πλαίσιο είναι η κολυμβητική κύστη, η οποία αποτελεί συνέχεια του εντέρου. Σύμφωνα με πολλούς επιστήμονες, αυτό το όργανο μπορεί να θεωρηθεί ως προκάτοχος των ανθρώπινων πνευμόνων. Όμως στα ψάρια εκτελεί τα πρωταρχικά του καθήκοντα, τα οποία δεν περιορίζονται μόνο στη λειτουργία ενός είδους εξισορροπητή.

Σχηματισμός της κολυμβητικής κύστης

Η ανάπτυξη της κύστης ξεκινά στην προνύμφη, από το πρόσθιο έντερο. Τα περισσότερα ψάρια του γλυκού νερού διατηρούν αυτό το όργανο σε όλη τους τη ζωή. Κατά τη στιγμή της απελευθέρωσης από την προνύμφη, δεν υπάρχει ακόμη αέρια σύνθεση στις φυσαλίδες του γόνου. Για να το γεμίσει με αέρα, τα ψάρια πρέπει να ανέβουν στην επιφάνεια και να συλλάβουν ανεξάρτητα το απαραίτητο μείγμα. Στο στάδιο της εμβρυϊκής ανάπτυξης, η κολυμβητική κύστη σχηματίζεται ως ραχιαία έκφυση και βρίσκεται κάτω από τη σπονδυλική στήλη. Στη συνέχεια, το κανάλι που συνδέει αυτό το τμήμα με τον οισοφάγο εξαφανίζεται. Αυτό όμως δεν συμβαίνει σε όλα τα άτομα. Με βάση την παρουσία ή την απουσία αυτού του καναλιού, τα ψάρια χωρίζονται σε κλειστά και ανοιχτά κυστίδια. Στην πρώτη περίπτωση, ο αγωγός αέρα φράσσεται και τα αέρια απομακρύνονται μέσω των τριχοειδών αγγείων του αίματος στα εσωτερικά τοιχώματα της ουροδόχου κύστης. Στα ψάρια με ανοιχτό κύστη, αυτό το όργανο συνδέεται με το έντερο μέσω ενός αγωγού αέρα, μέσω του οποίου αποβάλλονται τα αέρια.

Γέμισμα της ουροδόχου κύστης με αέριο

Οι αέριοι αδένες σταθεροποιούν την πίεση της ουροδόχου κύστης. Συγκεκριμένα, βοηθούν στην αύξησή του, και εάν είναι απαραίτητο να μειωθεί, ενεργοποιείται το κόκκινο σώμα, που σχηματίζεται από ένα πυκνό τριχοειδές δίκτυο. Δεδομένου ότι η εξισορρόπηση της πίεσης στα ψάρια με ανοιχτό κυστίδιο συμβαίνει πιο αργά από ό,τι στα είδη με κλειστά κυστίδια, μπορούν να ανέβουν γρήγορα από τα βάθη του νερού. Όταν πιάνουν άτομα του δεύτερου τύπου, οι ψαράδες παρατηρούν μερικές φορές πώς η κύστη κολύμβησης προεξέχει από το στόμα. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι το δοχείο φουσκώνει υπό συνθήκες ταχείας ανόδου στην επιφάνεια από το βάθος. Τέτοια ψάρια περιλαμβάνουν, ειδικότερα, την πέρκα, την πέρκα και το ραβδί. Μερικά αρπακτικά που ζουν στον πυθμένα έχουν πολύ μειωμένη κύστη.

Υδροστατική λειτουργία

Η κύστη των ψαριών είναι ένα πολυλειτουργικό όργανο, αλλά το κύριο καθήκον της είναι να σταθεροποιεί τη θέση σε διαφορετικές συνθήκες κάτω από το νερό. Αυτή είναι μια λειτουργία υδροστατικής φύσης, η οποία, παρεμπιπτόντως, μπορεί να αντικατασταθεί από άλλα μέρη του σώματος, κάτι που επιβεβαιώνεται από παραδείγματα ψαριών που δεν έχουν τέτοια κύστη. Με τον ένα ή τον άλλο τρόπο, η κύρια λειτουργία βοηθά τα ψάρια να παραμείνουν σε συγκεκριμένα βάθη, όπου το βάρος του νερού που μετατοπίζεται από το σώμα αντιστοιχεί στη μάζα του ίδιου του ατόμου. Στην πράξη, η υδροστατική λειτουργία μπορεί να εκδηλωθεί ως εξής: τη στιγμή της ενεργού βύθισης, το σώμα συστέλλεται μαζί με τη φυσαλίδα και κατά την ανάβαση, αντίθετα, ισιώνει. Κατά τη διαδικασία της κατάδυσης, η μάζα του εκτοπισμένου όγκου μειώνεται και γίνεται μικρότερη από το βάρος του ψαριού. Επομένως, το ψάρι μπορεί να κατέβει χωρίς μεγάλη δυσκολία. Όσο χαμηλότερη είναι η κατάδυση, τόσο μεγαλύτερη γίνεται η πίεση και τόσο περισσότερο συμπιέζεται το σώμα. Οι αντίστροφες διεργασίες συμβαίνουν τη στιγμή της ανάβασης - το αέριο διαστέλλεται, με αποτέλεσμα η μάζα να είναι ελαφρύτερη και το ψάρι να ανεβαίνει προς τα πάνω με ευκολία.

Λειτουργίες των αισθήσεων

Μαζί με την υδροστατική του λειτουργία, αυτό το όργανο λειτουργεί και ως ακουστικό βαρηκοΐας κατά κάποιο τρόπο. Με τη βοήθειά του, τα ψάρια μπορούν να αντιληφθούν το θόρυβο και τα κύματα δόνησης. Αλλά δεν έχουν όλα τα είδη αυτή την ικανότητα - ο κυπρίνος και το γατόψαρο περιλαμβάνονται στην κατηγορία με αυτήν την ικανότητα. Αλλά η ηχητική αντίληψη δεν παρέχεται από την ίδια την κολυμβητική κύστη, αλλά από ολόκληρη την ομάδα οργάνων στα οποία ανήκει. Ειδικοί μύες, για παράδειγμα, μπορούν να προκαλέσουν δονήσεις στα τοιχώματα της ουροδόχου κύστης, που προκαλούν αισθήσεις δόνησης. Είναι αξιοσημείωτο ότι σε ορισμένα είδη που έχουν τέτοια κύστη, τα υδροστατικά απουσιάζουν εντελώς, αλλά διατηρείται η ικανότητα αντίληψης των ήχων. Αυτό ισχύει κυρίως για όσους περνούν το μεγαλύτερο μέρος της ζωής τους σε ένα επίπεδο κάτω από το νερό.

Προστατευτικές λειτουργίες

Σε στιγμές κινδύνου, τα minnows, για παράδειγμα, μπορούν να απελευθερώσουν αέρια από την κύστη τους και να παράγουν συγκεκριμένους ήχους που διακρίνονται από τους συγγενείς τους. Ταυτόχρονα, δεν πρέπει να πιστεύετε ότι η παραγωγή ήχου είναι πρωτόγονης φύσης και δεν μπορεί να γίνει αντιληπτή από άλλους κατοίκους του υποβρύχιου κόσμου. Τα κρόκα είναι γνωστά στους ψαράδες για τους ήχους του γουργουρίσματος και του γρυλίσματος. Επιπλέον, η κύστη κολύμβησης που τα ψάρια τριγλών έχουν τρομοκρατήσει κυριολεκτικά τα πληρώματα των αμερικανικών υποβρυχίων κατά τη διάρκεια του πολέμου - οι ήχοι που ακούγονταν ήταν τόσο εκφραστικοί. Τυπικά, τέτοιες εκδηλώσεις συμβαίνουν σε στιγμές νευρικής υπερέντασης στα ψάρια. Εάν, στην περίπτωση της υδροστατικής λειτουργίας, η λειτουργία της φυσαλίδας συμβαίνει υπό την επίδραση εξωτερικής πίεσης, τότε ο σχηματισμός ήχου εμφανίζεται ως ειδικό προστατευτικό σήμα, που παράγεται αποκλειστικά από ψάρια.

Ποια ψάρια δεν έχουν κύστη κολύμβησης;

Τα ιστιοφόρα στερούνται αυτό το όργανο, καθώς και είδη που ακολουθούν έναν τρόπο ζωής στον βυθό. Σχεδόν όλα τα άτομα βαθέων υδάτων κάνουν επίσης χωρίς κύστη κολύμβησης. Αυτό ακριβώς συμβαίνει όταν η άνωση μπορεί να παρασχεθεί με εναλλακτικά μέσα - ιδίως, χάρη στις συσσωρεύσεις λίπους και την ικανότητά τους να μην συρρικνώνονται. Η χαμηλή σωματική πυκνότητα σε ορισμένα ψάρια συμβάλλει επίσης στη διατήρηση της σταθερότητας της θέσης. Υπάρχει όμως και μια άλλη αρχή για τη διατήρηση της υδροστατικής λειτουργίας. Για παράδειγμα, ένας καρχαρίας δεν έχει κύστη κολύμβησης, επομένως αναγκάζεται να διατηρήσει επαρκές βάθος βύθισης μέσω ενεργού χειρισμού του σώματος και των πτερυγίων του.

συμπέρασμα

Δεν είναι χωρίς λόγο ότι πολλοί επιστήμονες κάνουν παραλληλισμούς μεταξύ της κύστης των ψαριών. Αυτά τα μέρη του σώματος ενώνονται με μια εξελικτική σχέση, στο πλαίσιο της οποίας αξίζει να εξεταστεί η σύγχρονη δομή των ψαριών. Το γεγονός ότι δεν έχουν όλα τα είδη ψαριών κύστη κολύμβησης το κάνει αμφιλεγόμενο. Αυτό δεν σημαίνει καθόλου ότι αυτό το όργανο είναι περιττό, ωστόσο, οι διαδικασίες ατροφίας και μείωσής του υποδεικνύουν τη δυνατότητα να γίνει χωρίς αυτό το μέρος. Σε ορισμένες περιπτώσεις, τα ψάρια χρησιμοποιούν το εσωτερικό λίπος και την πυκνότητα του κάτω σώματος για την ίδια υδροστατική λειτουργία και σε άλλες χρησιμοποιούν πτερύγια.

Υλικό από τη Wikipedia - την ελεύθερη εγκυκλοπαίδεια

Κύστη κολύμβησης- μια γεμάτη αέρια έκφυση του πρόσθιου τμήματος του εντέρου, η κύρια λειτουργία του οποίου είναι να εξασφαλίζει την άνωση των ψαριών. Η κολυμβητική κύστη μπορεί να εκτελέσει υδροστατικές, αναπνευστικές και ηχοπαραγωγικές λειτουργίες.

Στα οστεώδη ψάρια απουσιάζει στα ιστιοφόρα, καθώς και στα ψάρια βυθού και βαθέων υδάτων. Στο τελευταίο, η άνωση παρέχεται κυρίως από το λίπος λόγω της ασυμπίεστής του ή λόγω της χαμηλότερης σωματικής πυκνότητας του ψαριού, όπως στα ancistrus, golomyanok και drop fish. Κατά τη διαδικασία της εξέλιξης, μια από τις δομές παρόμοια με την κύστη κολύμβησης μετατράπηκε στους πνεύμονες των χερσαίων σπονδυλωτών. Η πλησιέστερη παραλλαγή στους πνεύμονες των τετραπόδων, ωστόσο, αποδεικνύεται όχι από τους τελεόστους, αλλά από τα οστεώδη ψάρια (πολυφτερά, με μη ζευγαρωμένους κυτταρικούς πνεύμονες - η κατώτερη ανάπτυξη του φάρυγγα) και τα πνευμονόψαρα (τρεις σύγχρονοι εκπρόσωποι παρουσιάζουν ποικιλομορφία στη δομή του οι πνεύμονες). Εξάλλου, οι πνεύμονες των χερσαίων σπονδυλωτών προήλθαν από την κατώτερη ανάπτυξη του φάρυγγα και η κύστη κολύμβησης των τελεόστων - από την άνω ανάπτυξη του οισοφάγου.

Κολυμπήστε την κύστη σε διαφορετικές ομάδες ψαριών

Δεν έχουν όλες οι ομάδες ψαριών κύστη κολύμβησης και σε εκείνες τις ομάδες για τις οποίες είναι χαρακτηριστικό, υπάρχουν είδη που την έχουν χάσει κατά την εξέλιξη. Τα κύρια σύγχρονα μεγάλα είδη ψαριών όσον αφορά την παρουσία ή την απουσία κολυμβητικής κύστης και τις λειτουργίες της χαρακτηρίζονται ως εξής:

Τα κυκλοστομικά και τα χόνδρινα ζώα δεν διαθέτουν κύστη κολύμβησης. Κοελακάνθοι (κοελακάνθη) - η κύστη κολύμβησης μειώνεται. Διπλή αναπνοή, με πολλά φτερά - υπάρχει ένα αναπνευστικό όργανο. Χόνδρινα γανοειδή (σε σχήμα οξύρρυγχου) - παρόντα, υδροστατικό όργανο. Γανοειδή οστών - παρόντα, αναπνευστικό όργανο. Τα οστεώδη ψάρια έχουν υδροστατικό όργανο ή σε μερικά είναι μειωμένο και σε μικρό αριθμό ειδών είναι αναπνευστικό όργανο.

Περιγραφή

Κατά την εμβρυϊκή ανάπτυξη των ψαριών, η κύστη κολύμβησης εμφανίζεται ως ραχιαία έκφυση του εντερικού σωλήνα και βρίσκεται κάτω από τη σπονδυλική στήλη. Με περαιτέρω ανάπτυξη, το κανάλι που συνδέει την ουροδόχο κύστη με τον οισοφάγο μπορεί να εξαφανιστεί. Ανάλογα με την παρουσία ή την απουσία ενός τέτοιου καναλιού, τα ψάρια χωρίζονται σε ανοιχτά και κλειστά κυστίδια. Σε ψάρια ανοιχτής κύστης ( φυσόστομος) η κολυμβητική κύστη συνδέεται καθ' όλη τη διάρκεια της ζωής με τα έντερα μέσω ενός αεραγωγού μέσω του οποίου εισέρχονται και εξέρχονται τα αέρια. Τέτοια ψάρια μπορούν να καταπιούν αέρα και έτσι να ελέγχουν τον όγκο της κύστης κολύμβησης. Οι ανοιχτές κύστεις περιλαμβάνουν κυπρίνο, ρέγγα, οξύρρυγχο και άλλα. Σε ενήλικα ψάρια κλειστού κυστιδίου ( φυσικά φύλλα) ο αγωγός αέρα μεγαλώνει υπερβολικά και τα αέρια απελευθερώνονται και απορροφώνται μέσω του κόκκινου σώματος - ένα πυκνό πλέγμα τριχοειδών αγγείων στο εσωτερικό τοίχωμα της κύστης κολύμβησης.

Υδροστατική λειτουργία

Η κύρια λειτουργία της ουροδόχου κύστης στα ψάρια είναι υδροστατική. Βοηθά τα ψάρια να παραμείνουν σε ένα συγκεκριμένο βάθος, όπου το βάρος του νερού που μετατοπίζεται από το ψάρι είναι ίσο με το βάρος του ίδιου του ψαριού. Όταν το ψάρι πέφτει ενεργά κάτω από αυτό το επίπεδο, το σώμα του, βιώνοντας μεγαλύτερη εξωτερική πίεση από το νερό, συστέλλεται, πιέζοντας την ουροδόχο κύστη. Σε αυτή την περίπτωση, το βάρος του εκτοπισμένου όγκου του νερού μειώνεται και γίνεται μικρότερο από το βάρος του ψαριού και το ψάρι πέφτει κάτω. Όσο πιο χαμηλά πέφτει, τόσο πιο δυνατή γίνεται η πίεση του νερού, τόσο περισσότερο συμπιέζεται το σώμα του ψαριού και τόσο πιο γρήγορα συνεχίζεται η πτώση του. Αντίθετα, όταν ανεβαίνει πιο κοντά στην επιφάνεια, το αέριο στην κολυμβητική κύστη διαστέλλεται και μειώνει το ειδικό βάρος του ψαριού, το οποίο ωθεί το ψάρι ακόμα περισσότερο προς την επιφάνεια.

Έτσι, ο κύριος σκοπός της κύστης κολύμβησης είναι να παρέχει μηδενική άνωσηστο συνηθισμένο περιβάλλον του ψαριού, όπου δεν χρειάζεται να ξοδέψει ενέργεια για να διατηρήσει το σώμα του σε αυτό το βάθος. Για παράδειγμα,

Η κολυμβητική κύστη ενός ψαριού είναι απόφυση του οισοφάγου.

Η κύστη κολύμβησης βοηθά το ψάρι να παραμείνει σε ένα συγκεκριμένο βάθος - αυτό στο οποίο το βάρος του νερού που μετατοπίζεται από το ψάρι είναι ίσο με το βάρος του ίδιου του ψαριού. Χάρη στην κολυμβητική κύστη, το ψάρι δεν ξοδεύει επιπλέον ενέργεια για να διατηρεί το σώμα του σε αυτό το βάθος.

Το ψάρι στερείται της ικανότητας να φουσκώνει ή να συστέλλεται οικειοθελώς η κολυμβητική κύστη του. Εάν ένα ψάρι βυθιστεί, η πίεση του νερού στο σώμα του αυξάνεται, συμπιέζεται και η κολυμβητική κύστη συσπάται. Όσο πιο χαμηλά πέφτει το ψάρι, τόσο πιο δυνατή γίνεται η πίεση του νερού, τόσο περισσότερο συμπιέζεται το σώμα του και τόσο πιο γρήγορα συνεχίζεται η πτώση του. Και όταν το ψάρι ανεβαίνει στα ανώτερα στρώματα, η πίεση του νερού σε αυτό μειώνεται και η κύστη κολύμβησης επεκτείνεται. Όσο πιο κοντά βρίσκεται το ψάρι στην επιφάνεια του νερού, τόσο περισσότερο διαστέλλεται το αέριο στην κολυμβητική κύστη, γεγονός που μειώνει το ειδικό βάρος του ψαριού. Αυτό σπρώχνει το ψάρι περισσότερο προς την επιφάνεια.

Έτσι, το ψάρι δεν μπορεί να ρυθμίσει τον όγκο της ουροδόχου κύστης του. Αλλά στα τοιχώματα της ουροδόχου κύστης υπάρχουν νευρικές απολήξεις που στέλνουν σήματα στον εγκέφαλο καθώς συστέλλεται και διαστέλλεται. Με βάση αυτές τις πληροφορίες, ο εγκέφαλος στέλνει εντολές στα εκτελεστικά όργανα - τους μύες με τους οποίους κινείται το ψάρι.

Έτσι, η κύστη κολύμβησης ενός ψαριού είναι δική του υδροστατική συσκευή, εξασφαλίζοντας την ισορροπία του: βοηθά το ψάρι να παραμείνει σε συγκεκριμένο βάθος.

Μερικά ψάρια μπορούν να κάνουν ήχους χρησιμοποιώντας την ουροδόχο κύστη τους. Σε ορισμένα ψάρια χρησιμεύει ως αντηχείο και μετατροπέας ηχητικών κυμάτων.

Παρεμπιπτόντως...

Η κολυμβητική κύστη εμφανίζεται κατά την εμβρυϊκή ανάπτυξη των ψαριών ως απόφυση του εντερικού σωλήνα. Στο μέλλον, το κανάλι που συνδέει την κολυμβητική κύστη με τον οισοφάγο μπορεί να παραμείνει ή να γίνει κατάφυτο. Ανάλογα με το αν το ψάρι έχει τέτοιο κανάλι, όλα τα ψάρια χωρίζονται σε openvesicalΚαι κλειστή. Τα ψάρια ανοιχτής ουροδόχου κύστης μπορούν να καταπιούν αέρα και έτσι να ελέγχουν τον όγκο της ουροδόχου κύστης. Τα ψάρια ανοιχτής κύστης περιλαμβάνουν κυπρίνο, ρέγγα και οξύρρυγχο. Στα κλειστά-φυσαλιδώδη ψάρια, τα αέρια απελευθερώνονται και απορροφώνται μέσω ενός πυκνού πλέγματος τριχοειδών αγγείων στο εσωτερικό τοίχωμα της κύστης κολύμβησης - το κόκκινο σώμα.

Η ιστορία για την κολυμβητική κύστη αφορούσε κυρίως τη θέση της σε σχέση με το έντερο σε διάφορες ομάδες ψαριών, καθώς και τις διαδρομές πιθανής εξέλιξης από τον πρωτογενή κοιλιακό πνεύμονα των αρχαίων ψαριών στην πραγματική ραχιαία κολυμβητική κύστη των σύγχρονων ψαριών. Σήμερα θα ρίξουμε μια πιο προσεκτική ματιά στην εσωτερική δομή αυτού του οργάνου και για άλλη μια φορά θα επιστρέψουμε στην ποικιλομορφία της δομής του.

Προηγουμένως, παρατηρήσαμε ότι στην εξέλιξη των ψαριών από προγονικές (συχνά πρωτόγονες) σε σύγχρονες, πιο σύνθετες μορφές, υπάρχει μια τάση, πρώτον, για απώλεια σύνδεσης μεταξύ της κολυμβητικής κύστης και του εντέρου και, δεύτερον, σε μια γενική επιπλοκή. της δομής του. Πράγματι, τα νεότερα είδη είναι, κατά κανόνα, κλειστά-φυσαλιδώδη, ενώ τα μεγαλύτερα (που έχουν προγενέστερη εξελικτική προέλευση) είναι ανοιχτά-φυσαλιδώδη.

Διάγραμμα της δομής μιας ουροδόχου κύστης ψαριών

Η μετάβαση από την ανοιχτή στην κλειστή φυσαλιδότητα έλαβε χώρα στην εξέλιξη μέσω της σταδιακής λέπτυνσης και επιμήκυνσης του αεραγωγού και μιας μετατόπισης στον τόπο σύνδεσής του με τον πεπτικό σωλήνα από τον φάρυγγα στα οπίσθια έντερα. Έτσι, στα σύγχρονα ψάρια ανοιχτού κυστιδίου αυτό το κανάλι είναι μακρύ και στενό, όπως, για παράδειγμα, στους σολομούς, και ανοίγει πίσω από το στομάχι, και στη θωρακισμένη τούρνα Lepisosteus - εκπρόσωπος μιας από τις αρχαίες ομάδες - είναι κοντό και φαρδύ , και ανοίγει στον οισοφάγο. Αυτή η «μπροστινή» θέση συντομεύει τη διαδρομή προς την κολυμβητική κύστη για τον αέρα που καταπίνεται από την επιφάνεια του νερού και διασφαλίζει την αναπνευστική λειτουργία.

Πώς λειτουργεί η ουροδόχος κύστη

Αρχικά, ας μιλήσουμε για την αρχή της λειτουργίας της κύστης κολύμβησης ως υδροστατικού οργάνου. Αυτή η αρχή είναι απλή: αλλάζοντας τον όγκο της κύστης κολύμβησης, το ψάρι αλλάζει τη συνολική πυκνότητα του σώματος και ως αποτέλεσμα αλλάζει η άνωση του. Πώς αλλάζει ο όγκος της κολυμβητικής κύστης; Οι πρώτοι ερευνητές πίστευαν ότι αυτό πραγματοποιείται μόνο λόγω των μυών που περιβάλλουν την κύστη κολύμβησης, η εργασία των οποίων οδηγεί στη συμπίεση ή το τέντωμα της, η οποία με τη σειρά της διώχνει τον αέρα από την κύστη ή, αντίθετα, την αναγκάζει μέσα. Ωστόσο, αυτό δεν είναι αλήθεια - μια αλλαγή στον όγκο της κύστης κολύμβησης αποκλειστικά λόγω της εργασίας των μυών είναι χαρακτηριστική μόνο για μερικές πρωτόγονες μορφές ρηχών νερών. Στη συντριπτική πλειοψηφία των ψαριών, εξειδικευμένες εσωτερικές δομές που βρίσκονται στην ίδια την ουροδόχο κύστη χρησιμοποιούνται για αυτό, ενώ οι μύες χρησιμοποιούνται σε ακραίες περιπτώσεις. Αυτές οι δομές, ανάλογα με την πρόοδο του ταξινομητή, μπορούν να εκφραστούν σε διάφορους βαθμούς, αλλά διακρίνονται πάντα δύο τύποι - το κόκκινο σώμα και το οβάλ. Στην πραγματικότητα, πρόκειται για δύο ζώνες στη μεμβράνη της κολυμβητικής κύστης που εκτελούν τις λειτουργίες της σύνθεσης (κόκκινο σώμα) και της απομάκρυνσης (οβάλ) των αερίων. Η λειτουργία αυτών των ζωνών συνδέεται με την άφθονη κυκλοφορία του αίματος, καθώς το αίμα είναι το κύριο για τα περισσότερα ψάρια, και στην περίπτωση των κλειστών-φυσαλιδωδών ψαριών, το μόνο «κανάλι» μεταφοράς αερίων κατά το γέμισμα και το άδειασμα της κολυμβητικής κύστης.

Τώρα ας δούμε λίγο πιο προσεκτικά τη δομή αυτών των δύο ζωνών «εργασίας».

Η δομή του κόκκινου σώματος

Ας ξεκινήσουμε με κόκκινο σώμα (λατ. corpus ruber), που είναι ουσιαστικά ένας αδένας αερίων (και στην αγγλόφωνη βιβλιογραφία ονομάζεται κυρίως έτσι), που χρησιμεύει για να «αντλήσει» αέρια από το αίμα στην κοιλότητα της κολυμβητικής κύστης. Είναι μια συλλογή εκκριτικών κυττάρων (πιθανώς επιθηλιακής προέλευσης) και τριχοειδών αγγείων. Σε διαφορετικές ομάδες ψαριών, το κόκκινο σώμα μπορεί να εκφραστεί διαφορετικά - μπορεί να καλύψει είτε ολόκληρη την επιφάνεια της κύστης, είτε μόνο ένα μικρό μέρος της, να έχει λοβωτή δομή ή να είναι ομοιογενής σχηματισμός και να επενδυθεί με πολυστρωματική ή μονή -στρωματικό επιθήλιο.

Το κόκκινο σώμα μοιάζει με μια πυκνή συσσώρευση τριχοειδών

Τώρα δεν θα σταθώ στις λεπτομέρειες της λειτουργίας ολόκληρου του συστήματος, αλλά για περαιτέρω κατανόηση της δομής του κόκκινου σώματος, είναι απαραίτητο να σημειωθεί ότι η διέλευση αερίων απευθείας από το αίμα στην κολυμβητική κύστη με απλή διάχυση γίνεται αδύνατο λόγω της διαφοράς στις μερικές πιέσεις τους. Για να ξεπεραστεί αυτή η διαφορά χρειάζονται εκκριτικά κύτταρα, τα οποία, λόγω των χημικών αντιδράσεων που συμβαίνουν σε αυτά, εξασφαλίζουν τη μεταφορά των αερίων προς την επιθυμητή κατεύθυνση. Για να συντεθεί ο απαιτούμενος όγκος αερίων, τα εκκριτικά κύτταρα πρέπει να τροφοδοτούνται επαρκώς με αίμα, το οποίο είναι ακριβώς η πηγή αυτών των αερίων. Επομένως, το πιο σημαντικό συστατικό του κόκκινου σώματος είναι ένα σύμπλεγμα τριχοειδών αγγείων που σχηματίζουν ένα πυκνό δίκτυο στο τοίχωμα της κύστης κολύμβησης και έλαβαν ένα μάλλον αστείο και φαινομενικά όχι εντελώς επιστημονικό όνομα - ένα υπέροχο δίκτυο από το λατινικό rete mirabile. Όπως σημειώθηκε παραπάνω, σε διαφορετικά είδη ψαριών το υπέροχο δίκτυο, ως αναπόσπαστο μέρος του κόκκινου σώματος, μπορεί να αναπτυχθεί σε διάφορους βαθμούς, ωστόσο, εάν υπάρχει, είναι χτισμένο σύμφωνα με μια καθολική αρχή. Αυτή η αρχή αποτελείται από μια πολύ στενή διάταξη τριχοειδών αγγείων που φέρνουν αίμα στα εκκριτικά κύτταρα και το παίρνουν πίσω. Κατά μήκος αυτών των στενών αρτηριακών και φλεβικών τριχοειδών, λαμβάνει χώρα παράλληλη (αλλά πολλαπλών κατευθύνσεων) μεταφορά αίματος, η οποία παρέχει έναν πολύπλοκο μηχανισμό άντλησης μερικής πίεσης αερίων στα προσαγωγά τριχοειδή αγγεία και την ίδια τη δυνατότητα «άντλησης» αερίων στην κολυμβητική κύστη. Θα προσπαθήσω να σας πω περισσότερα για αυτό σε μια ξεχωριστή ανάρτηση, αλλά προς το παρόν σας προτείνω απλώς να δείτε το παρακάτω σχήμα, το οποίο δείχνει τη μικροδομή του υπέροχου δικτύου και τις διαδρομές των αερίων στα διάφορα μέρη του.

Η μικροδομή ενός υπέροχου δικτύου και η διαφορά των μερικών πιέσεων των αερίων στα διάφορα τμήματα του.

Τα βέλη δείχνουν την κατεύθυνση των αερίων και τη ροή του αίματος.

Δύο είδη υπέροχης δικτύωσης

Μιλώντας για τη δομή ενός υπέροχου δικτύου, δεν μπορούμε να μην αναφέρουμε ότι υπάρχουν δύο τύποι οργάνωσης παράλληλων προσαγωγών και απαγωγών τριχοειδών αγγείων. Το θαυματουργό δίκτυο μπορεί να είναι διπολικό, όταν δύο μικροδίκτυα τριχοειδών αγγείων βρίσκονται σε σειρά, ή μονοπολικό, όταν υπάρχει μόνο ένα μικροδίκτυο τριχοειδών απευθείας δίπλα στα εκκριτικά κύτταρα. Αυτές οι επιλογές κατασκευής φαίνονται στο παρακάτω σχήμα. Στα περισσότερα ψάρια το υπέροχο δίκτυο είναι χτισμένο σύμφωνα με τον μονοπολικό τύπο, ενώ στα χέλια είναι διπολικό. Οι διαφορές στη δομή του υπέροχου δικτύου εκδηλώνονται επίσης στο γεγονός ότι ο αριθμός των ζευγών τριχοειδών αγγείων (1 εισερχόμενο + 1 εξερχόμενο) σε ένα μικροδίκτυο μπορεί να ποικίλλει μεταξύ διαφορετικών ειδών από μερικές έως αρκετές χιλιάδες.

Μονοπολικοί και διπολικοί τύποι θαυματουργής δομής δικτύου

Οβάλ δομή

Τώρα ας προχωρήσουμε στη δομή του οβάλ, που είναι η δομή που είναι υπεύθυνη για τη μεταφορά αερίων από την κολυμβητική κύστη στο αίμα. Το οβάλ είναι ένα τμήμα του τοιχώματος της κολυμβητικής κύστης, που τροφοδοτείται άφθονα με αγγεία, όπως συμβαίνει με το κόκκινο σώμα, σχηματίζοντας ένα πυκνό δίκτυο. Η δομή αυτού του δικτύου, ωστόσο, είναι πολύ πιο απλή, αφού ο μηχανισμός αντίστροφης μεταφοράς αερίων από την κολυμβητική κύστη στο αίμα είναι πολύ πιο απλός. Λόγω της διαφοράς στις μερικές πιέσεις, τα αέρια διεισδύουν στο αίμα σύμφωνα με την αρχή της άμεσης διάχυσης, επομένως, για να εξασφαλιστεί αυτή η διαδικασία, δεν απαιτούνται εκκριτικά κύτταρα και οργάνωση παράλληλης μεταφοράς στα τριχοειδή αγγεία. Η ταχύτητα αυτής της διάχυσης, κατά κανόνα, είναι πολύ υψηλή και περιορίζεται, πρώτα απ 'όλα, από την ταχύτητα ροής του αίματος - το αίμα απλά δεν έχει χρόνο να μεταφέρει τα διαλυμένα αέρια. Επιπλέον, η διαδικασία της διάχυσης σχετίζεται με την περιοχή μέσω της οποίας εμφανίζεται και τη διάμετρο του αυλού μεταξύ του απορροφητικού και εκκριτικού τμήματος, το οποίο, όπως ήδη αναφέρθηκε, μπορεί να ρυθμιστεί από τον σφιγκτήρα.

Οβάλ τριχοειδή αγγεία (εμφανίζονται με βέλος)

Ποικιλομορφία της δομής της κολυμβητικής κύστης των οστέινων ψαριών

Εν κατακλείδι, όπως υποσχέθηκα, ας επιστρέψουμε στην ποικιλομορφία της δομής της κολυμβητικής κύστης σε διάφορες ομάδες ψαριών. Η απώλεια σύνδεσης με τα έντερα, όπως ήδη αναφέρθηκε, δεν είναι η μόνη τάση στην εξέλιξη της κολυμβητικής κύστης. Από τις πρωτόγονες αρχαίες ομάδες μέχρι τα πιο σύγχρονα νεαρά taxa, παρατηρούμε μια σταδιακή επιπλοκή της δομής του. Αυτή η επιπλοκή έγκειται κυρίως στην εμφάνιση διαφόρων ζωνών που σχετίζονται με την εκτέλεση ορισμένων ειδικών λειτουργιών. Η υδροστατική λειτουργία παρέχεται από δύο τέτοιες ζώνες - το κόκκινο σώμα και το οβάλ που περιγράφηκαν ήδη παραπάνω. Η απομόνωσή τους σε διαφορετικά ψάρια μπορεί να οργανωθεί διαφορετικά, αλλά γενικά καταλήγει στη διαίρεση της κύστης κολύμβησης σε πολλούς θαλάμους. Κατά κανόνα, υπάρχουν δύο τέτοιοι θάλαμοι - στον έναν συμβαίνει η σύνθεση αερίων και στον άλλο απορροφώνται. Η ποικιλομορφία της δομής και της διάταξης των θαλάμων μεταξύ τους στα οστεώδη ψάρια είναι πολύ μεγάλη. Μερικά παραδείγματα φαίνονται στο παρακάτω σχήμα.

Όταν περιγράφεται η κολυμβητική κύστη, η κύστη κολύμβησης των χελιών των γενών Anguilla και Conger αναφέρεται συχνά χωριστά (Εικόνα Δ). Πράγματι, η δομή του έχει μια σειρά από ενδιαφέροντα χαρακτηριστικά. Έχοντας σύνδεση με τα έντερα, ωστόσο, λειτουργεί ως κλειστή κολυμβητική κύστη. Πώς εκδηλώνεται αυτό; Το γεγονός είναι ότι το κανάλι αέρα στα χέλια αυτών των γενών επεκτείνεται και αντιστοιχεί λειτουργικά στην οβάλ ζώνη - η απορρόφηση των αερίων στο αίμα συμβαίνει μέσω των τοιχωμάτων του, ενώ η σύνθεση των αερίων πραγματοποιείται σε έναν ενιαίο μεγάλο επιμήκη θάλαμο εξοπλισμένο με ισχυρός αδένας αερίου. Επιπλέον, μοιάζει με μια κλειστή κύστη κολύμβησης λόγω της κυκλοφορίας του αίματος και της σύνθεσης των αερίων πλήρωσης.

Μιλώντας για την ποικιλομορφία της δομής της κολυμβητικής κύστης και τις ιδιαιτερότητες της σύνδεσής της με το εξωτερικό περιβάλλον, δεν μπορούμε να μην αναφέρουμε την κολυμβητική κύστη των ρέγγων (οικογένεια Clupeidae). Οι ιδιαιτερότητες της δομής του συνδέονται με τις ιδιαιτερότητες της βιολογίας αυτών των ψαριών, τα οποία χαρακτηρίζονται από σημαντικές και απότομες κάθετες μεταναστεύσεις. Έτσι, ένας τυπικός εκπρόσωπος της ρέγγας, η ρέγγα του Ειρηνικού Clupea pallasii, κάνει παρόμοιες μεταναστεύσεις από τα βάθη της θάλασσας στα επιφανειακά στρώματα ακολουθώντας το πλαγκτόν με το οποίο τρέφεται. Με τέτοιες κινήσεις, ο όγκος του αερίου στην κολυμβητική κύστη αυξάνεται απότομα λόγω μείωσης της εξωτερικής πίεσης, η οποία σε κανονική περίπτωση θα μπορούσε να οδηγήσει σε βλάβη στους ιστούς των ψαριών (κάτι παρόμοιο παρατηρούμε όταν πιάνουμε ψάρια από βάθος - συχνά όπως τα αλιεύματα συνοδεύονται από προεξοχή της ουροδόχου κύστης μέσω του στόματος του ψαριού). Για να μην συμβεί αυτό, κατά τη διαδικασία της εξέλιξης, η ρέγγα απέκτησε μια πρόσθετη τρύπα που βρίσκεται στην περιοχή του πρωκτού και συνδέει την κολυμβητική κύστη με το εξωτερικό περιβάλλον. Ο υπερβολικός αέρας «αιμορραγείται» μέσω αυτού και αυτή η διαδικασία μπορεί να ελεγχθεί από το ίδιο το ψάρι με τη βοήθεια του σφιγκτήρα που υπάρχει εδώ.

Θα σας πω περισσότερα για τη λειτουργία της κολυμβητικής κύστης σε μία από τις παρακάτω αναρτήσεις.

Τα ψάρια είναι μια τεράστια ομάδα σπονδυλωτών που ζουν στο νερό. Το κύριο χαρακτηριστικό τους είναι η αναπνοή των βραγχίων. Για να κινηθούν σε υγρό περιβάλλον, αυτά τα ζώα χρησιμοποιούν μια μεγάλη ποικιλία συσκευών. Η κολυμβητική κύστη είναι το πιο σημαντικό υδροστατικό όργανο που ρυθμίζει το βάθος της βύθισης και επίσης συμμετέχει στην αναπνοή και τη δημιουργία ήχου.

Η κολυμβητική κύστη είναι το πιο σημαντικό υδροστατικό όργανο που ρυθμίζει το βάθος κατάδυσης των ψαριών

Ανάπτυξη και δομή του υδροστατικού οργάνου

Ο σχηματισμός της κύστης των ψαριών ξεκινά σε πρώιμο στάδιο ανάπτυξης. Ένα από τα τμήματα του ορθού, που έχει τροποποιηθεί σε ένα είδος έκφυσης, γεμίζει με αέρια με την πάροδο του χρόνου. Για να γίνει αυτό, οι γόνοι επιπλέουν και αιχμαλωτίζουν αέρα με το στόμα τους. Με την πάροδο του χρόνου, η σύνδεση μεταξύ της κύστης και του οισοφάγου σε ορισμένα ψάρια χάνεται.

Ψάρι με αεροθάλαμο χωρίζονται σε δύο τύπους:

1. Οι ανοιχτές κύστεις μπορούν να ελέγχουν την πλήρωση χρησιμοποιώντας ένα ειδικό κανάλι που επικοινωνεί με τα έντερα. Μπορούν να ανεβαίνουν και να κατεβαίνουν πιο γρήγορα και, αν χρειαστεί, να πάρουν αέρα από την ατμόσφαιρα με το στόμα τους. Τα περισσότερα αποστεωμένα ψάρια ανήκουν σε αυτόν τον τύπο, για παράδειγμα: κυπρίνος και λούτσος.
2. Οι κλειστές κύστεις έχουν έναν σφραγισμένο θάλαμο που δεν έχει άμεση επικοινωνία με τον έξω κόσμο. Η στάθμη του αερίου ελέγχεται μέσω του κυκλοφορικού συστήματος. Η ουροδόχος κύστη των ψαριών είναι συνυφασμένη με ένα δίκτυο τριχοειδών αγγείων (κόκκινο σώμα), τα οποία είναι ικανά να απορροφούν ή να απελευθερώνουν αργά αέρα. Εκπρόσωποι αυτού του τύπου είναι ο μπακαλιάρος και η πέρκα. Δεν μπορούν να αντέξουν οικονομικά τις γρήγορες αλλαγές σε βάθος. Όταν αφαιρείται αμέσως από το νερό, ένα τέτοιο ψάρι φουσκώνει πολύ.

Η ουροδόχος κύστη στα ψάρια είναι μια κοιλότητα με διαφανή ελαστικά τοιχώματα.

Ανάλογα με τη δομή τους διακρίνονται:

• μονοθάλαμος?
• δύο θαλάμων?
• τριών θαλάμων.

Κατά κανόνα, τα περισσότερα ψάρια έχουν ένα όργανο, αλλά στο lungfish είναι ζευγαρωμένο. Τα βαθιά είδη μπορούν να περάσουν με μια πολύ μικρή φούσκα.

Λειτουργίες της κολυμβητικής κύστης

Η κολυμβητική κύστη στο σώμα ενός ψαριού είναι ένα μοναδικό και πολυλειτουργικό όργανο. Κάνει τη ζωή πολύ πιο εύκολη και εξοικονομεί πολλή ενέργεια.

Η κύρια, αλλά όχι η μόνη λειτουργία είναι το υδροστατικό φαινόμενο. Για να αιωρείται σε ένα συγκεκριμένο βάθος, η πυκνότητα του σώματος πρέπει να ταιριάζει με το περιβάλλον. Τα υδρόβια πτηνά χωρίς αεροθάλαμο χρησιμοποιούν τη συνεχή δράση των πτερυγίων τους, γεγονός που οδηγεί σε περιττή κατανάλωση ενέργειας.

Η κοιλότητα του θαλάμου δεν μπορεί να διαστέλλεται και να συστέλλεται αυθαίρετα. Κατά την κατάδυση, η πίεση στο σώμα αυξάνεται και συστέλλεται, συνεπώς ο όγκος του αερίου μειώνεται και η συνολική πυκνότητα αυξάνεται. Το ψάρι βυθίζεται εύκολα στο επιθυμητό βάθος. Όταν το ψάρι ανεβαίνει στα ανώτερα στρώματα του νερού, η πίεση εξασθενεί και η φούσκα διαστέλλεται σαν μπαλόνι, σπρώχνοντας το ζώο προς τα πάνω.

Η πίεση του αερίου στα τοιχώματα του θαλάμου δημιουργεί νευρικές ώσεις που προκαλούν αντισταθμιστικές κινήσεις των μυών και των πτερυγίων. Χρησιμοποιώντας ένα τέτοιο σύστημα, το ψάρι κολυμπά αβίαστα στο επιθυμητό βάθος, εξοικονομώντας έως και 70% ενέργεια.

Πρόσθετες λειτουργίες:

Ένα τόσο απλό, με την πρώτη ματιά, όργανο είναι μια αναντικατάστατη και ζωτική συσκευή.

Ψάρια χωρίς αεροθάλαμο

Από την περιγραφή της κύστης κολύμβησης είναι σαφές ότι πόσο τέλειο και πολυλειτουργικό είναι. Παρόλα αυτά, μερικοί άνθρωποι μπορούν εύκολα να το κάνουν χωρίς αυτό. Ο υποβρύχιος κόσμος φιλοξενεί πολλά ζώα που δεν διαθέτουν υδροστατική συσκευή. Χρησιμοποιούν εναλλακτικές μεθόδους για να ταξιδέψουν.

Τα είδη βαθέων υδάτων περνούν ολόκληρη τη ζωή τους στο βυθό και δεν αισθάνονται την ανάγκη να ανέβουν στο ανώτερο στρώμα του νερού. Λόγω της τεράστιας πίεσης, ο αεροθάλαμος, ακόμα κι αν υπήρχε, θα συμπιέστηκε αμέσως και θα έβγαινε όλος ο αέρας από αυτόν. Εναλλακτικά χρησιμοποιείται η συσσώρευση λίπους, το οποίο έχει πυκνότητα μικρότερη από αυτή του νερού και επίσης δεν συμπιέζει.

Για τα ψάρια που πρέπει να κινηθούν πολύ γρήγορα και να αλλάξουν βάθος, μια φούσκα μόνο κακό μπορεί να κάνει. Τέτοιοι εκπρόσωποι της θαλάσσιας πανίδας (σκουμπρί) χρησιμοποιούν μόνο μυϊκές κινήσεις. Αυτό αυξάνει την κατανάλωση ενέργειας, αλλά και αυξάνει την κινητικότητα.

Χόνδρινο ψάριΈχουμε επίσης συνηθίσει να κάνουμε μόνοι μας. Δεν μπορούν να αιωρούνται ακίνητα στη θέση τους. Ο σκελετός τους είναι χωρίς κόκαλα και επομένως έχει μικρότερο ειδικό βάρος. Επιπλέον, οι καρχαρίες έχουν πολύ μεγάλο συκώτι, τα δύο τρίτα αποτελούνται από λίπος. Μερικά είδη μπορούν να αλλάξουν το ποσοστό του και έτσι να κάνουν το σώμα τους βαρύτερο ή ελαφρύτερο.

Τα υδρόβια θηλαστικά, όπως οι φάλαινες και τα δελφίνια, είναι εξοπλισμένα με ένα παχύ στρώμα λιπώδους ιστού κάτω από το δέρμα και πνεύμονες γεμάτους αέρα.

Η ζωή στον πλανήτη Γη προήλθε από το υδάτινο περιβάλλον των ωκεανών του κόσμου και είμαστε όλοι απόγονοι ψαριών. Υπάρχουν επιστημονικές υποθέσεις ότι στη διαδικασία της εξέλιξης, τα αναπνευστικά όργανα των ζώων της ξηράς προήλθαν από τις κύστεις των ψαριών.