«Чешуйчатый мир» - так любовно называем мы рыб. Но кто из нас ближе занимался этими примечательными внешними признаками многих рыб, от щуки до карпа? Является ли строение чешуи у рыб всех видов одинаковым? Существуют ли рыбы без чешуи? Что говорит нам чешуя о рыбе и какова её роль?
Если исходить из научного определения, чешуя - это кожный покров большинства рыб, который образуется в подкожном слое и состоит из костных пластинок. Так, во всяком случае, написано в зоологических книгах. Чешуя наших местных рыб имеет сложное строение. В основном она состоит из прозрачного покровного слоя и лежащего под ним костистого слоя основы. Она усилена хрящевыми волокнами и характеризуется так называемыми кольцами прироста, которые прерываются в радиальном направлении, так что чешуйки остаются гибкими.
Существуют различные типы чешуи. Для нас интересны, прежде всего, большие группы круглой и гребенчатой чешуи. Плакоидная чешуя акул не является настоящей чешуёй. Так называемая ганоидная чешуя состоит из ганоидного слоя, покрытого костными пластинками, которая вследствие этого не является истинной рыбьей чешуёй.
Характерные признаки
В ихтиологии круглая чешуя подразделяется на шесть типов.
- Селёдочная чешуя (маленькая, нежная, легко отделяющаяся).
- Форелевая чешуя (мелкая, круглая, без радиальных полосок).
- Карповая чешуя (крупная, жёсткая, от серебристой до золотисто-блестящей, у линей - маленькая, малозаметная).
- Щучья чешуя (твёрдая, типично сложенная).
- Угревая чешуя (очень маленькая, погружённая глубоко в кожу, почти невидимая).
- Налимья чешуя (маленькая, нежная).
Чешуя некоторых рыб сформирована настолько характерно, что может быть использована для идентификации их владельца. В отрыжке бакланов встречают, например, наряду с рыбьими костями непереваренную чешую. Её исследование даёт достаточно точные сведения о пищевом спектре рыбоядных птиц. Примечательна крупная, серебристая, блестящая чешуя «белой» рыбы. У рыб некоторых видов она очень тонкая и, как у уклейки, при прикосновении отпадает очень легко. Чешуя таких рыб, имеющая серебристый блеск, используется для изготовления искусственного жемчуга. Характерной является твёрдая золотисто-блестящая круглая чешуя у сазана или крупная «зеркальная» чешуя его селекционных форм. Сетчатый рисунок чешуи у голавля является важным опознавательным признаком этого вида.
Ганоидная чешуя встречается у окунёвых рыб, таких как речной окунь, или судак. Она мелкая, прочно держится на коже и имеет маленькие зубчики. Торчащая из-под кожи сторона чешуи зубчатая, поэтому на ощупь такие рыбы кажутся шероховатыми. Круглая и ганоидная чешуя образуют черепицеобразное покрытие поверхности тела рыб. Благодаря идеальному расположению она не препятствует движению рыб при плавании и к тому же является достаточной защитой от повреждений. Под чешуёй располагается покровная кожа. В ней имеются слизистые клетки, которые образуют гладкий сомкнутый слизистый слой. Если чешуйки очень мелкие, как у угрей или линей, слизистый слой бывает усилен. Бесчешуйчатые рыбы, такие как сом, очень слизистые. Их кожа упругая. И цветовые клетки располагаются здесь поверх чешуйчатого слоя. При удалении чешуи рыбы теряют свою прекрасную окраску, только основной тон под кожей, серый или зелёный, остаётся.
Рост и регенерация
Летом рыбы растут (а с ними растёт и чешуя) быстрее, чем зимой, так что на чешуйках образуются отчётливые годовые кольца, которые можно использовать для определения возраста рыбы. К моменту нереста рост замедляется, что оставляет следы на кольцах чешуи. По увеличенному изображению отдельной чешуйки специалисты могут многое узнать о жизненной истории рыбы.
Образование чешуи происходит у рыбы в молодом возрасте. Число чешуек в течение её жизни остаётся одинаковым. Чешуйки растут равномерно вместе с рыбой. Потерянная в результате ранений чешуя быстро восстанавливается. Вновь образовавшиеся чешуйки растут очень быстро, но часто гармоничный первоначальный чешуйчатый облик уже не достигается. В рубцовой ткани кожи чешуйки чаще всего растут вкривь и вкось.
Некоторые чешуйки, особенно расположенные вдоль , бросаются в глаза. Там они имеют отчётливо видимые отверстия, благодаря им лежащие под чешуйками органы чувств осуществляют контакт с водой. У рыб некоторых видов подобные чешуйки находятся и вне боковой линии. Внешне очень схожих карповых, таких как дунайская плотва и язь, сиговых (марен) или золотого и серебряного карасей можно точно различить по числу чешуек вдоль их боковой линии.
Чешуя в некоторых местностях имеет и мистическое значение. Некоторые люди каждый год кладут чешуйку рождественского карпа в свой кошелёк, чтобы он никогда не опустел.
Подавляющее большинство пластинчатожаберных и костистых рыб имеют чешую. Однако ее количество на коже и размер отдельных чешуек сильно различаются у разных видов рыб. У скатов, бычков и сомов чешуя редуцирована. У угрей чешуя очень мелкая и практически невидима невооруженным глазом.
Б водоемах разных широт обитают рыбы с очень крупной чешуей. Например, у старых особей зеркального карпа и индийского усача диаметр отдельных чешуек достигает нескольких сантиметров.
Характер чешуйчатого покрова рыб определяется их этолого-экологическим положением. Активные пловцы литоральной зоны любого водоема имеют хорошо развитую крупную чешую, обеспечивающую хорошую обтекаемость тела. Чешуя препятствует образованию складок кожи при движении, особым образом организует обтекающие потоки и защищает мышечные волокна, прикрепленные к дерме, а также внутрен-ние органы от давления воды. В особых случаях чешуя защищает рыбу от зубов хищника.
Химический анализ чешуи рыб показывает, что она на 50 % состоит из органического вещества, представленного в основном соединительной тканью. Минеральную часть образует главным образом фосфат кальция (около 40 %). В меньших количествах в чешуе обнаружен карбонат кальция и натрия, а также фосфат магния. Довольно разнообразен и микроминеральный состав чешуи.
Среди рыб распространена чешуя трех типов, различающихся по химическому составу и форме: плакоидная, ганоидная, костная.
Плакоидная чешуя является самой древней в филогенетическом плане. Она свойственна ископаемым рыбам, а также современным акулам и скатам. Отдельные чешуйки имеют форму ромбической пластинки с шипом, который выступает из кожи наружу. Минеральная часть представлена дентином, который пропитывает соединительнотканную основу чешуи. Шип плакоидной чешуи отличается очень высокой прочностью, так как снаружи покрыт особой эмалью - витродентином. Плакоидная чешуйка имеет полость, заполненную рыхлой соединительной тканью с кровеносными сосудами и нервными окончаниями (рис.1). У некоторых видов хрящевых рыб плакоидная чешуя видоизменена. Например, у морской лисицы на поверхности тела имеются крупные бляшки. Колючки скатов также являются преобразованными плакоидными чешуйками.
Ганоидная чешуя появляется на более поздней стадии филогенеза рыб. Ее можно наблюдать у многоперов, осетровых (на хвосте), кистеперых рыб. Ганоидные чешуйки имеют вид ромбических толстых пластин, соединяющихся между собой посредством особых сочленений (рис. 4.6, II). Поэтому ганоидная чешуя, как правило, формирует характерный плотный панцирь, кожные кости или щитки на коже рыб. Прочность ганоидной пластинке придает в верхней части ганоин, а в нижней - костное вещество.
Рис. 1. Чешуя современных рыб:
I- плакоидная чешуя; II-ганоидная чешуя; III- костная чешуя; а - сельдь; 6- лещ; в- окунь
Костная чешуя современных рыб отличается тем, что в ней присутствует лишь костное вещество. В зависимости от формы костная чешуя подразделяется на циклоидную и ктеноидную (рис. 4.6, III). Циклоидная чешуя (карповые, сельдевые рыбы) имеет форму округлой и гладкой пластинки. Ктеноидная (окуневые рыбы) отличается от циклоидной чешуи наличием мелких шипиков по заднему краю.
Циклоидная и ктеноидная чешуя очень похожи не только морфологически. Они имеют идентичный химический состав. Один вид рыб может иметь оба типа чешуи. Так, у камбалы самцы имеют ктеноидную, а самки - циклоидную чешую. Характерной особенностью костной чешуи является наличие на ней концентрических колец.
Кольца образуются в результате неравномерного роста рыбы в целом и прироста чешуи в частности (рис. 1).
Исследования показали, что между ростом тела и ростом чешуи рыбы существует прямолинейная зависимость, которая описывается уравнением
Ln=(Vn/V)L, где Ln - ожидаемая длина рыбы в возрасте п; Vn - расстояние от центра чешуи до годового кольца в возрасте n; V - длина чешуи от центра до края; L - длина рыбы.
Рыба растет всю жизнь. Однако рост ее тела и отдельных его частей идет неравномерно на протяжении как всей жизни, так и каждого года ее жизни. В летнее время рыба активно питается и потому растет быстрее. Па период зимовки рост рыбы замедляется или вообще прекращается.
При активизации обменных процессов в организме рыбы происходит и ускоренный рост чешуи, что сопровождается образованием широкого темного кольца. Периоды замедленного роста отмечаются на чешуе в виде светлых полос и колец (рис. 2). Закладка годовых колец у разных рыб приходится на разное время года. Известно, например, что у молоди азовского судака закладка годового кольца приходится на весну, у половозрелых особей - на вторую половину лета. У молоди леща годовое кольцо закладывается весной, у рыб старших возрастов - осенью. Следовательно, закладка годового кольца определяется не только температурными колебаниями и интенсивностью питания, но и наследственными факторами.
У неполовозрелых и половозрелых рыб линейный рост тела по времени не совпадает. Молодь начинает расти с весны, в то время как половозрелые рыбы первую половину вегетационного периода накапливают питательные вещества. Образование годового кольца есть результат взаимодействия факторов внешней среды с обменными процессами организма рыбы посредством нейрогуморальных регулирующих механизмов. Это соображение подтверждает и то, что годовые кольца отмечены у рыб в тропическом поясе, где сезонные колебания температуры воды и колебания доступности пищи отсутствуют. Тем не менее многие жизненные функции тропических рыб цикличны. Для них характерны циркадные, лунные и годичные циклы.
Кто является самым известным водным обитателем? Конечно, рыба. Но без чешуи ее жизнь в воде была бы практически невозможной. Почему? Узнаете из нашей статьи.
Зачем рыбе чешуя
Рыб без чешуи практически не существует. У некоторых видов она покрывает все тело от головы до спинного плавника, у других тянется параллельно позвоночнику отдельными полосами. Если чешуи не видно совсем, это значит, что она редуцирована. Она развивается в дерме, или кориуме кожи в виде костных образований. При этом формируется плотный защитный покров. Примерами таких рыб является сом, налим, змеелов, стерлядь, осетр и минога.
Химический состав
Чешуя рыб является костным или хрящевым производным кожи. Половину из ее химических элементов составляют неорганические вещества. К ним относятся минеральные соли, а именно фосфаты и карбонаты щелочноземельных металлов. Остальные 50% составляют органические вещества, представленные соединительной тканью.
Виды чешуи рыб
Выполняя одинаковые функции, производные кожи отличаются своим происхождением и химическим составом. В зависимости от этого различают несколько видов чешуи. У представителей класса Хрящевые она плакоидная. Этот вид самый древний по своему происхождению. Кожа лучеперых рыб покрыта ганоидной чешуей. У костных она имеет вид чешуек, которые накладываются одна на другую.
Плакоидная чешуя
Этот вид чешуи рыб был обнаружен у ископаемых видов. Среди современных видов его обладателями являются скаты и акулы. Это чешуйки в форме ромба с хорошо заметным шипом, который выступает наружу. Внутри каждой такой единицы находится полость. Она заполнена соединительной тканью, пронизанной кровеносными сосудами и нейронами.
Плакоидная чешуя очень прочная. У скатов она даже преобразуется в колючки. Все дело в ее химическом составе, основой которого является дентин. Это вещество является основой пластинки. Снаружи каждая чешуйка покрыта стекловидным слоем - витродентином. Такая пластинка подобна зубам рыб.
Ганоидная и костная чешуя
Кистеперые рыбы покрыты ганоидной чешуей. Она также расположена на хвосте осетровых. Это толстые пластинки ромбической формы. Такая чешуя рыб соединяется между собой с помощью особых сочленений. Их совокупность может представлять собой цельный панцирь, щитки или кости на коже. На теле она располагается в виде колец.
Свое название этот вид чешуи получил по основному компоненту - ганоину. Это блестящее вещество, которое представляет собой блестящий слой эмалеподобного дентина. Оно обладает значительной твердостью. Снизу расположено костное вещество. Благодаря такому строению плакоидная чешуя выполняет не только защитную функцию, но и служит основой мускулатуры, придавая телу упругость.
Костная чешуя, которая является моногенной по своему составу, бывает двух видов. Циклоидная покрывает тело сельде-, карпо- и лососеобразных. Ее пластинки имеют закругленный задний край. Они налегают друг на друга подобно черепице, образуя два слоя: крышечный и волокнистый. В центре каждой чешуйки расположены питательные канальца. Они нарастают крышечным слоем по периферии, образуя концентрические полоски - склериты. По ним можно определить возраст рыбы.
На пластинках ктеноидной чешуи, которая также является разновидностью костной, по заднему краю располагаются небольшие шипы, или гребни. Именно они обеспечивают гидродинамические способности рыб.
Сколько лет, сколько зим...
Всем известно, что по годичным кольцам на стволе можно определить возраст дерева. Существует также способ определения возраста рыбы по чешуе. Как это возможно?
Рыбы растут на протяжении всей жизни. Летом условия более благоприятные, поскольку достаточно света, кислорода и пищи. Поэтому в этот период рост более интенсивен. А зимой он значительно замедляется или прекращается вообще. Активизация процесса обмена веществ вызывает и рост чешуи. Его летний слой образует темное кольцо, а зимнее - белый. Посчитав их, можно определить возраст рыбы.
Образование новых колец зависит от целого ряда факторов: колебаний температуры, количества пищи, возраста и вида рыбы. Ученые установили, что у молодых и половозрелых особей кольца формируются в разное время года. У первых это происходит весной. Взрослые особи в это время только накапливают вещества к летнему периоду.
Период формирования годовых колец зависит и от вида. К примеру, у молодых лещей это происходит весной, а у половозрелых - осенью. Известен также факт, что годовые кольца образуются и у рыб тропического пояса. И это несмотря на то, что сезоны года, колебания температуры и количества пищи здесь отсутствуют. Это доказывает, что годовые кольца являются результатом совокупности нескольких факторов: условий внешней среды, обменных процессов и гуморальной регуляции в теле рыб.
Самая-самая...
Казалось бы, что может быть необычного в чешуе? На самом деле у многих рыб она обладает уникальными характеристиками. К примеру, чешуя латимерии на внешней стороне имеет большое количество выпуклостей. Это делает рыбу похожей на пилу. Подобной структуры не имеет ни один современный вид.
А золотая рыбка называется так благодаря чешуе. На самом деле это декоративная форма серебряного карася. Первых золотых рыбок вывели в 6 веке в Китае буддийские монахи. Сечас известно более 50 пород этого вида с красной, золотистой и желтой окраской.
На первый взгля, угорь является рыбой без чешуи. На самом деле она у него настолько мелкая, что практически незаметна. Ее также трудно почувствовать на ощупь, поскольку кожа угря выделяет большое количество слизи и очень скользкая.
Итак, чешуя рыб представляет собой производное кожи. Она является одной из особенностей строения, которая обеспечивает адаптацию к жизни в водной среде. В зависимости от химического состава различают плакоидную, ганоидную и костную чешую.
МБОУ СОШ «ШКОЛА-БУДУЩЕГО» ПОС.БОЛЬШОЕ ИСАКОВО
ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКАЯ РАБОТА
ПО ТЕМЕ «ЗАЧЕМ РЫБАМ ЧЕШУЯ?»
Выполнил ученик 3в класс
Степченков Яков
Руководитель работы Степченкова Е.А..
Цель исследования: узнать, зачем рыбе нужна чешуя.
Задачи:
- Найти в источниках сведения о том, кто такие рыбы;
- Уточнить образ жизни рыб;
- Выяснить, какая бывает у рыб чешуя и зачем она им нужна.
Гипотеза: возможно
- Чешуя помогает плавать рыбам в воде;
- Чешуя защищает рыб от врагов;
- Чешуя украшает рыбу;
- Чешуя не позволяет телу рыбы намокнуть и поэтому они не тонут.
I ЭТАП
Изучение и использование в работе материалов- интернет, энциклопедии «ПОДВОДНЫЙ МИР», «БОЛЬШАЯ ЭНЦИКЛОПЕДИЯ ЖИВОТНОГО МИРА», «БОЛЬШАЯ СОВЕТСКАЯ ЭНЦИКЛОПЕДИЯ»
Рыбы – постоянно живущие в воде позвоночные животные, дышащие жабрами. При плавании рыбы пользуются главным образом своим хвостом, которым производят боковые движения в обе стороны. Плавники, как органы передвижения, играют лишь второстепенную роль.
Вода представляет родную стихию для рыб, которые только в ней и могут жить. По месту жительства и по образу жизни различают рыб пресноводных, лиманных и морских.
II ЭТАП
Что такое чешуя и зачем она нужна рыбе?
Чешуя - жёсткие метамерные пластинки кожного скелета рыб.
Чешуйный покров, подобно панцирю, защищает рыб от повреждений, проникновения микроорганизмов, придаёт телу упругость, эластичность, обеспечивает рыбе большую скорость движения. Благодаря гибкости и эластичности чешуйчатого покрова, рыбы стали гораздо быстрее двигаться.
III ЭТАП
Результат исследования:
В ходе исследования не все гипотезы нашли своё подтверждение. Оказалось, что рыбе чешуя нужна не для украшения её тела, и даже не для того чтобы её тело не намокало. Чешуя помогает рыбе плавать в воде и защищает её от зубов хищников.
Вывод:
Чешуя - это жёсткие пластинки кожного скелета, которые защищают тело рыбы от повреждений, придают телу упругость и эластичность, позволяя рыбе легко и быстро двигаться в воде.
Чешуя рыб – их паспорт
Вы, наверное, обращали внимание на то, что на раковине беззубки (их много в реках и озерах) видны полукруги. Каждый из них соответствует одному году жизни животного. Такие же кольца, как на раковине беззубки и на поперечном распиле дерева, видны на чешуе рыб, на костях жаберных крышек и других костях.
Чешуя у таких рыб как лососевые, карповые и другие представляет собой довольно тонкую пластинку, на которой множество колечек и, помимо них, несколько резко выделяющихся широких кругов. Число широких кругов и говорит о количестве прожитых рыбой лет. На стр. 140 изображена чешуя плотвы. Отчетливо видны три широких кольца. Можно считать, что рыбе было 3 года. На другом рисунке представлена чешуя язя. Хорошо заметны 7 кругов – значит рыбе было 7 лет.
Не на каждой чешуе и не у каждой рыбы одно годовое кольцо резко отличается от другого. Обычно трудно отличить первое (центральное) кольцо от второго. В таком случае исследователь принимает во внимание размеры рыб и сравнивает несколько чешуи исследуемой рыбы.
Хорошо заметны годовые кольца на чешуе щуки, камбалы, молодого судака, но очень трудно различить их на чешуе линя, угря, налима, вьюна и других рыб.
Выше говорилось, что продолжительность жизни горбуши обычно 1,5 года. Как же эти 1,5 года отразились на чешуе рыбы? На стр. 141 дается фотография чешуи горбуши. Рыба была взята мною 14 июля 1928 года у мыса Джаоре в южной части Амурского лимана, против острова Сахалин. Горбуша направлялась на нерест в речку и имела длину тела 43 сантиметра. Таков был средний размер ловившейся в Амурском лимане горбуши. Всего для определения возраста мною было просмотрено около 3000 рыб, а чешуй – более 8000. Картина всюду была одинакова.
Что говорила о возрасте горбуши ее чешуя? Взгляните на рисунок. В центре чешуи небольшое кольцо a 1 , далее идет светлое кольцо a 2 . Оба кольца (a 1 + a 2) принимаем за одно кольцо А, образовавшееся с момента выхода личинки из икры весной 1927 года кончая осенью того же года. За двойным кольцом А расположено темное кольцо Б, образовавшееся за зиму 1927/28 года. Последний пояс В, светлый, появился весной 1928 года. Часть кольца, обозначенная как а 1 , образовалась в период роста малька горбуши в речной воде, часть а 2 относится к периоду роста молодой горбуши в морской воде.
Следовательно, первое светлое кольцо А образовалось в период с марта-апреля до октября. Второе (темное) кольцо Б в течение следующих 6 месяцев жизни горбуши, с октября 1927 года по март 1928 года. Последнее светлое кольцо В относится ко второму году жизни горбуши, ко времени апрель – июль 1928 года.
Таким образом, горбуша относилась к поколению, вышедшему из икры весной 1927 года, а икра была отложена осенью 1926 года. Поразительно быстрый рост горбуши, достигающей к полутора годам длины 40 сантиметров и заканчивающей к этому времени свое половое развитие, выделяет эту рыбу из всех других представителей дальневосточных лососей как самую скороспелую.
Стоит внимательно рассмотреть чешую озерного лосося и семги – морского лосося. Озерный лосось идет на нерест из озера в реку. Мальки после выхода из икры остаются в реке в течение 2–4 лет. Пищи здесь не так много, как в озере, и молодь первые годы растет медленно. Медленный рост лососей в реке отражается и на росте чешуи. На рисунке показана чешуя озерного лосося. В центре видны два небольших кольца, которые образовались за два года жизни молодого лосося в реке, при недостаточном питании. Затем идет очень широкое кольцо, образованное за год пребывания лосося в озере, где рыба питалась лучше, чем в реке. Третье кольцо (периферийное) еще не полностью оформилось – вероятно, рыба поймана летом.
Итак, возраст лосося, чешую которого мы рассмотрели, – четвертый год: два года проведены в реке и один в озере.
Очень интересна чешуя морского лосося, изображенная на рисунке справа. В середине три небольших темных кольца, это – речные кольца. За ними одно широкое кольцо, дальше, по краю, второе незаконченное кольцо. Как прочитать эти отметины? Молодь лосося три года жила в реке, где она росла медленно, затем, переселившись в море, стала расти очень интенсивно, так как море доставляло обильную пищу.
Итак, мы видим, что по чешуе можно не только определить возраст рыбы, но и установить различные периоды ее жизни.
Однако рыбий «паспорт» не всегда так просто прочесть. Кроме нерестовых колец, на чешуе бывают и другие (так называемые дополнительные) кольца, которые возникают под влиянием факторов среды, а также в зависимости от общего состояния самой рыбы. Недостаток в воде кислорода или пищи замедляет рост, благоприятные условия – ускоряют его. Дополнительные кольца, если в них разобраться, расскажут многое о жизни рыб.
Мы изучали на Волге сазана, с момента его выхода из икры и на протяжении 4–5 месяцев. Удивительная картина была на чешуе рыбы! Чешуя молодого сазана, прожившего только одно лето, имела 5 колец, каждое из них соответствовало определенным условиям жизни рыбы.
К десятым суткам жизни длина малька составляла 10 миллиметров. Этому периоду соответствует первое кольцо. Второе кольцо образовалось в период полойной жизни малька, когда он имел неограниченное количество корма, рос интенсивно: за 12 суток жизни в просторах залитого водой луга прирост рыбки составил 42 миллиметра. Третье кольцо, небольшое и плотное, появилось в тот период, когда сазан жил в высыхающей баклуше (временном озерке) в исключительно тяжелых условиях – в сильно перегретой воде, при большой скученности рыб. Естественно, что сазанчики почти не прибавили в росте. Четвертое кольцо возникло у рыбок, извлеченных нами из грязных баклуш и пересаженных в просторный пруд водонапорной станции, где вода была чистая и корма достаточно; тут нами велось и искусственное подкормвливание. Мальки за 39 суток пребывания в пруду дали прирост в длине тела на 107,5 миллиметра. Пятое кольцо указывало на новое угнетение роста, вызванное ухудшением питания: мальки были лишены подкормки.
Если бы мы не знали точного возраста сазанчиков, не наблюдали перемен условий, то могли бы легко ошибиться, определив возраст сазанов в два с лишним года (вместо действительных 4–5 месяцев). Рыба на чешуе написала автобиографию, дневник своей жизни!
Одним словом, чешуя рассказывает не только о прожитых рыбой годах, но и о периодах благополучия и невзгод. Если мы научимся правильно читать рыбий паспорт, то узнаем много интересного о жизни той или иной рыбы.