Ответ на вопрос, какая память у рыб, дают исследования биологов. Они утверждают, что их подопытные (вольные и аквариумные) демонстрируют отменную как долговременную, так и кратковременную память.
Япония и данио-рерио
В попытках понять, как создается долговременная память рыбы, нейробиологи наблюдали за данио-рерио: ее маленький прозрачный мозг очень удобен для опытов.
Электрическую активность мозга фиксировали благодаря флюоресцентным белкам, гены которых заранее внесли в ДНК рыбок. Используя малый электрический разряд, их научили покидать сектор аквариума, где включался синий диод.
В начале эксперимента нейроны зрительной зоны мозга возбуждались спустя полчаса, а только через сутки эстафету подхватывали нейроны переднего мозга (аналог больших полушарий у человека).
Как только эта цепочка начинала работать, реакция рыбки становилась молниеносной: синий диод вызывал активность нейронов зрительной области, которые за полсекунды включали нейроны переднего мозга.
Если ученые удаляли участок с нейронами памяти, рыбки оказывались неспособными к пролонгированному запоминанию. Они пугались синего диода сразу после электроимпульсов, но никак не реагировали на него спустя 24 часа.
Также японские биологи выяснили, что, если рыбу подвергнуть переобучению, ее долговременная память изменяется, а не формируется снова.
Память у рыб как инструмент выживания
Именно память позволяет рыбам (особенно обитающим в природных водоемах) приспосабливаться к окружающему миру и продолжать свой род.
Сведения, которые запоминают рыбы:
- Участки с богатым кормом.
- Наживки и приманки.
- Направление течений и температуру воды.
- Потенциально опасные зоны.
- Природных врагов и друзей.
- Места для ночевок.
- Времена года.
Этот ложный тезис вы никогда не услышите от ихтиолога или рыбака, которые часто вылавливают морских и речных «долгожителей», чье долгое существование обеспечено крепкой многолетней памятью.
Рыба сохраняет память, впадая в зимнюю спячку и выходя из нее. Так, карп выбирает для зимовки одно и то же, ранее найденное им место.
Выловленный лещ, если его пометить и отпустить чуть выше или ниже по течению, обязательно вернется на прикормленное местечко.
Окуни, живущие стаями, запоминают своих товарищей. Схожее поведение демонстрируют и карпы, сбиваясь в тесные сообщества (от двух особей до многих десятков). Такая группа годами ведет одинаковый образ жизни: вместе находят пропитание, плывут в одном направлении, спят.
Жерех всегда курсирует по одному маршруту и кормится на «своей», некогда выбранной им территории.
Опыты в разных концах света
Выясняя, есть ли память у рыбы, биологи пришли к выводу, что обитатели водной стихии способны воспроизводить ассоциативные образы. А значит, рыбки наделены как кратковременной (основанной на привычках), так и долговременной (включающей воспоминания) памятью.
Charles Sturt University (Австралия)
Исследователи искали доказательства того, что у рыб гораздо более цепкая память, чем принято думать. В роли подопытного выступил песчаный горбыль, населяющий пресные водоемы. Оказалось, что рыба запоминала и применяла разные тактические приемы, охотясь на 2 типа своих жертв, а также помнила месяцами о том, как столкнулась с хищником.
Короткая память у рыбы (не превышающая нескольких секунд) была тоже опровергнута экспериментально. Авторы сочли, что рыбий мозг хранит информацию до трех лет.
Израиль
Израильские ученые поведали миру о том, что золотая рыбка помнит о том, что было (как минимум) 5 месяцев назад. Рыбок подкармливали в аквариуме, сопровождая этот процесс музыкой через подводные динамики.
Спустя месяц меломанов выпустили в открытое море, но продолжили транслировать мелодии, оповещающие о начале трапезы: рыбки послушно приплывали на знакомые звуки.
К слову, чуть более ранние опыты доказали, что золотые рыбки различают композиторов и не спутают Стравинского и Баха.
Северная Ирландия
Здесь установили, что помнят боль. По аналогии с японскими коллегами североирландские биологи подстегивали обитателей аквариума слабым электрическим током, если те заплывали в запрещенную зону.
Исследователи обнаружили, что рыба запоминает сектор, где испытывала боль и не заплывает туда, как минимум, сутки.
Канада
В MacEwan University поместили в аквариум африканских цихлид и 3 дня опускали корм в одну зону. Затем рыбок переселили в другую емкость, отличавшуюся по форме и объему. Спустя 12 дней их вернули в первый аквариум и заметили, что несмотря на долгий перерыв, рыбы собираются в той части аквариума, где им давали пищу.
Канадцы дали свой ответ на вопрос, сколько памяти у рыбы. По их мнению, цихлиды хранят воспоминания, в том числе о месте кормления, не менее 12 суток.
И снова… Австралия
Реабилитировать умственный потенциал золотых рыбок взялся 15-летний студент из Аделаиды.
Рорау Стокс опускал в аквариум специальные маячки, а через 13 секунд сыпал в этом месте корм. В первые дни жильцы аквариума раздумывали около минуты, лишь затем подплывая к метке. Спустя 3 недели дрессировки они оказывались около знака менее чем за 5 секунд.
Шесть дней метка в аквариуме не появлялась. Увидев ее на седьмой день, рыбки установили рекорд, оказавшись рядом через 4,4 секунды. Работа Стокса продемонстрировала хорошие способности рыбок к запоминанию.
Этот и другие эксперименты показали, что аквариумные постояльцы умеют:
- фиксировать время кормления;
- запоминать место кормления;
- отличать кормильца от других людей;
- разбираться в новых и старых «сожителях» по аквариуму;
- помнить негативные ощущения и избегать их;
- реагировать на звуки и различать их.
Резюме - многие рыбы, подобно человеку, помнят о ключевых событиях своей жизни очень долго. И новые исследования, подтверждающие эту теорию, не заставят себя ждать.
Есть ли у рыбы сердце?
Иногда нам очень трудно представить, что существа на нас совершенно не похожие могут иметь органы, очень напоминающие наши и функционирующие примерно так же. Многие думают, что раз рыба живет в воде и имеет холодную кровь, то у нее должны отсутствовать различные внутренние органы или какие-либо чувства. На самом же деле внутреннее строение рыбы очень похоже на строение высших, теплокровных животных.
Многие ученые считают, что это сходство доказывает то, что жизнь на суше появилась из моря! Рыбы дышат и переваривают пищу. У них есть нервная система, они чувствуют боль и физические неудобства. У них очень развито осязание. Они имеют вкусовые ощущения, а также очень чувствительную кожу. У них есть два маленьких органа обоняния в ноздрях, расположенных на голове. Даже уши у них есть, но они находятся внутри тела рыбы. Внешних органов слуха у рыбы нет. Глаза у рыб такие же, как и у позвоночных других видов, но имеют более простое строение.
Таким образом, вы можете видеть, что у рыбы имеются «системы», которые позволяют ей выполнять функции, сходные с функциями нашего организма. Давайте бегло рассмотрим лишь две из этих систем - пищеварения и кровообращения. Пища у рыбы проходит по пищеводу в брюшную полость, где находятся желудочные железы и где начинается переваривание пищи. Дальше она проходит в кишечник, где рассасывается, то есть поглощается кровью. Рыбы разных видов имеют и различные системы пищеварения, приспособленные к различным типам пищи - от растительной до другой рыбы. Но использует пищу рыба с такой же точно целью, что и мы: как источник энергии для жизни, роста и движения.
Система кровообращения рыбы разносит пищу и кислород во все внутренние органы. Насосом, регулирующим кровообращение рыбы, как и у человека, служит сердце. Сердце у рыбы находится за жабрами и чуть пониже их. Оно имеет три или четыре камеры, которые, как и у нас, ритмично сокращаются.
Существуют тысячи различных видов рыб, каждый из которых приспособлен к определенным жизненным условиям, но их внутренние органы, чувства и системы похожи на наши.
Чистя рыбу, я никогда не задумывалась о том, где посреди всех этих потрохов находится сердце. Я знала, что оно есть у людей, у млекопитающих, земноводных, птиц, а рыбы - они вообще другие какие-то. Так моя осведомленность о строении рыбы и оставалась бы где-то на уровне знаний о насекомьем мире, но, наконец, истина снизошла на меня.
Строение сердца у рыб
Рыбкино сердце - простое, двухкамерное. Оно находится под жабрами и состоит из желудочка и предсердия, которые сокращаются и толкают кровь по организму. Сердце бьется редко, 20-30 ударов в минуту, ведь рыба - холоднокровное животное. Сердечный ритм учащается, если окружающая вода теплая.
Рыба может умереть из-за того, что сердце не выдержало стресса. Так произошел нервный срыв, а затем миокардоз у черной акулы в калининградском зоопарке в апреле 2015 года. Посетители доводили ее до паники, постоянно стуча по стеклу, чтобы привлечь внимание.
В Южной Африке в 1938 году нашли латимерию. Зоологи считали, что рыба вымерла миллионы лет назад, однако она живет и здравствует. Этот древний хищник имеет более примитивное и слабое сердце, чем у современных рыбок, оно похоже на изогнутую простую трубку.
Интересно, что арктические ледяные рыбы-белокровки:
- обладают увеличенным сердцем;
- тратят в состоянии покоя 22% всей своей энергии только на то, чтобы толкать по организму кровь;
- потеряли эритроциты и гемоглобин, чтобы приспособиться к экстремальным температурам севера.
Думаю, все знают, что есть рыбу полезно для нашего сердца. А вот мы для рыб не очень полезны...
Древнее сердце лучеперой рыбы
В 2016 году ученые-палеонтологи обнаружили в Бразилии целое окаменелое сердце древней рыбы. Ему уже более 120 миллионов лет! Впервые было найдено сердце, сохранившееся в древних останках доисторических животных. По понятным причинам это сделать сложно - мягкие ткани распадаются без следа, поэтому доисторических зверей изучают в основном по костям.
Оказалось, что это сердце имеет сложную структуру, пять рядов клапанов. У современных рыб этой особенности уже нет. Находка поможет понять, как происходила эволюция организма лучеперой рыбы.
Вопросы о чувствительности рыб, их поведенческих реакциях на поимку, боль, стресс постоянно поднимаются в научных специализированных изданиях. Не забывают об этой теме и журналы для рыболовов-любителей. Правда, в большинстве случаев в публикациях освещаются личные измышления по поводу поведения того или иного вида рыб в стрессовых для них ситуациях.
Эта статья продолжает тему, затронутую автором в минувшем выпуске журнала (№ 1 за 2004 г.)
Примитивны ли рыбы?
До конца XIX века рыболовы и даже многие ученые-биологи были твердо уверены, что рыбы - очень примитивные, глупые существа, которые не обладают не только слухом, осязанием, но даже развитой памятью.
Несмотря на публикацию материалов, опровергающих эту точку зрения (Паркер, 1904 - о наличии слуха у рыб; Ценек, 1903 - наблюдения за реакцией рыб на звук), даже в 1940-х годах некоторые ученые придерживались старых воззрений.
Сейчас общеизвестным является факт, что рыбы, как и другие позвоночные животные, прекрасно ориентируются в пространстве и получают информацию об окружающей их водной среде при помощи органов зрения, слуха, осязания, обоняния, вкуса. Причем, во многом органы чувств «примитивных рыб» могут поспорить даже с сенсорными системами высших позвоночных животных, млекопитающих. Например, по чувствительности к звукам, лежащим в диапазоне от 500 до 1000 Гц, слух рыб не уступает слуху зверей, а способность улавливать электромагнитные колебания и даже использовать свои электрорецепторные клетки и органы для связи и обмена информацией - вообще уникальная способность некоторых рыб! А «талант» многих видов рыб, в том числе и обитателей Днепра, определять качество пищи благодаря... прикосновениям рыбы к пищевому объекту жаберной крышкой, плавниками и даже хвостовым плавником?!
Другими словами, сегодня назвать представителей рыбьего племени существами «тупыми» и «примитивными» не сможет никто, особенно умудренные опытом рыболовы-любители.
Популярно о нервной системе рыб
Изучение физиологии рыб и особенностей их нервной системы, поведения в естественных и лабораторных условиях проводится уже давно. Первые крупные работы по изучению обоняния рыб, например, были выполнены в России еще в 1870-х годах.
Мозг у рыб обычно очень невелик (у щуки масса мозга в 300 раз меньше массы тела) и устроен примитивно: кора переднего мозга, которая служит у высших позвоночных ассоциативным центром, у костных рыб совершенно не развита. В строении мозга рыб отмечено полное разобщение мозговых центров разных анализаторов: обонятельным центром является передний мозг , зрительным - средний , центром анализа и обработки звуковых раздражителей, воспринимаемых боковой линией, - мозжечок . Информация, получаемая разными анализаторами рыбы одновременно, обрабатываться комплексно не может, поэтому рыбы «размышлять и сопоставлять» не умеют, а тем более «мыслить» ассоциативно.
Тем не менее, многие ученые считают, что костистые рыбы (к которым относятся почти все наши обитатели пресных вод - Р. Н. ) обладают памятью - способностью к образной и эмоциональной «психонервной» деятельности (правда, в самом зачаточном виде).
Рыбы, как и другие позвоночные животные, благодаря наличию рецепторов кожи могут воспринимать различные ощущения: температурные, болевые, тактильные (прикосновение). Вообще обитатели царства Нептуна - чемпионы по количеству у них своеобразных химических рецепторов - вкусовых почек. Эти рецепторы являются окончаниями лицевого (представлены в коже и на усиках ), языкоглоточного (в ротовой полости и пищеводе ), блуждающего (в ротовой полости на жабрах ), тройничного нервов. От пищевода до губ вся полость рта буквально усыпана вкусовыми почками. У многих рыб они находятся на усиках, губах, голове, плавниках, разбросаны по всему телу. Вкусовые почки информируют хозяина обо всех веществах, растворенных в воде. Рыбы могут ощущать вкус даже теми частями тела, где нет вкусовых сосочков - с помощью... своих кожных покровов.
Кстати, благодаря работам Коппания и Вейса (1922) выяснилось, что у пресноводных рыб (золотой карась) возможна регенерация поврежденного или даже перерезанного спинного мозга с полным восстановлением утраченных ранее функций.
Деятельность человека и условные рефлексы рыб
Очень важную, практически главенствующую, роль в жизни рыб играют наследственные и ненаследственные поведенческие реакции . К наследственным относят, например, обязательную ориентацию рыб головой на течение и движение их против течения. Из ненаследственных интересны условные и безусловные рефлексы .
В течение жизни любая рыба приобретает опыт и «учится». Изменение ее поведения в каких-либо новых условиях, выработка другой реакции - это образование так называемого условного рефлекса. Например, установлено, что при экспериментальной ловле ерша, голавля, леща удочкой у этих пресноводных рыб вырабатывался условный оборонительный рефлекс в результате 1-3 наблюдений за поимкой собратьев по стае. Интересный факт : доказано, что даже если тому же лещу на протяжении следующих, допустим, 3-5 лет его жизни рыболовные снасти на пути не будут попадаться, выработанный условный рефлекс (поимка собратьев) не забудется, а лишь затормозится. Увидев, как «взмывает» к поверхности воды засеченный собрат, умудренный опытом лещ сразу вспомнит, что надо делать в таком случае - удирать! Причем, для растормаживания условного оборонительного рефлекса достаточно будет только одного взгляда, а не 1-3-х!..
Можно привести огромное множество примеров, когда у рыб наблюдалось образование новых условных рефлексов в отношении к человеческой деятельности. Отмечено, что в связи с развитием подводной охоты многие крупные рыбы точно узнали дистанцию выстрела подводного ружья и не подпускают к себе подводного пловца ближе этой дистанции. Об этом впервые написали Ж.-И. Кусто и Ф. Дюма в книге «В мире безмолвия» (1956) и Д. Олдридж в «Подводной охоте» (1960).
Многие рыболовы прекрасно знают, что у рыб очень быстро создаются оборонительные рефлексы на крючковые снасти, на взмах удилищем, хождение рыболова по берегу или в лодке, на леску, приманку. Хищные рыбы безошибочно распознают многие виды блесен, «выучили наизусть» их колебание, вибрации. Естественно, чем крупнее и старше рыба, тем больше у нее накопилось условных рефлексов (читай - опыта), и тем сложнее ее поймать «старыми» снастями. Изменение техники рыбалки, применяемого ассортимента приманок на время резко увеличивают уловы рыболовов, но со временем (часто даже в течение одного сезона) те же щука или судак «осваивают» любые новинки и заносят их в свой «черный список».
Чувствуют ли рыбы боль?
Любой опытный рыболов, выуживающий из водоема разных рыб, уже на стадии подсечки может сказать, с каким обитателем подводного царства ему придется иметь дело. Сильные рывки и отчаянное сопротивление щуки, мощное «давление» ко дну сома, практическое отсутствие сопротивления судака и леща - умелыми рыбаками эти «визитные карточки» поведения рыб определяются сразу. Среди любителей рыбалки бытует мнение, что сила и продолжительность борьбы рыбы напрямую зависит от ее чувствительности и степени организации ее нервной системы. То есть подразумевается, что среди наших пресноводных рыб есть виды более высокоорганизованные и «нервно-чувственные», а также имеются рыбы «грубые» и нечувствительные.
Такая точка зрения чересчур прямолинейна и по сути неверна. Чтобы знать наверняка, чувствуют ли наши обитатели водоемов боль и как именно, обратимся к богатому научному опыту, тем более, что в специализированной «ихтиологической» литературе еще с XIX-го столетия приводятся подробнейшие описания особенностей физиологии и экологии рыб.
ВСТАВКА. Боль - это психофизиологическая реакция организма, возникающая при сильном раздражении чувствительных нервных окончаний, заложенных в органах и тканях.
БСЭ, 1982 г.
В отличие от большинства позвоночных, рыбы не могут сообщать об ощущаемой ими боли криком или стоном. О болевом чувстве рыбы мы можем судить только по защитным реакциям ее организма (в том числе и по характерному поведению). Еще в 1910 году Р. Гофером было установлено, что щука, находящаяся в покое, при искусственном раздражении кожи (уколе) производит движение хвостом. Пользуясь таким методом, ученый показал, что «болевые точки» у рыбы находятся по всей поверхности тела, однако наиболее густо они располагались на голове.
Сегодня известно, что вследствие низкого уровня развития нервной системы болевая чувствительность у рыб невысока. Хотя, несомненно, засеченная рыба боль чувствует (вспомните о богатой иннервации головы и ротовой полости рыб, вкусовых почках! ). Если крючок вонзился в жабры рыбы, пищевод, окологлазничную область, ее болевые ощущения в этом случае будут сильнее, чем если бы крючок пробил верхнюю/нижнюю челюсть или зацепился за кожу.
ВСТАВКА. Поведение рыб на крючке зависит не от болевой чувствительности конкретной особи, а от индивидуальной ее реакции на стресс.
Известно, что болевая чувствительность рыб сильно зависит от температуры воды: у щуки скорость проведения нервных импульсов при 5ºС была в 3-4 раза меньше, чем скорость проведения возбуждения при 20ºС. Другими словами, летом вылавливаемой рыбе в 3-4 раза больнее, чем зимой.
Ученые уверены, что яростное сопротивление щуки или пассивность судака, леща на крючке во время вываживания лишь в малой степени обусловлены болью. Доказано, что реакция конкретного вида рыб на поимку больше зависит от тяжести полученного рыбой стресса.
Рыбалка как смертельный стрессорный фактор для рыб
Для всех рыб процесс их поимки рыболовом, вываживание являются сильнейшим стрессом, превышающим порой стресс от бегства от хищника. Для рыболовов, исповедующих принцип «поймал-отпусти» буде немаловажным знать следующее.
Стрессорные реакции в организме позвоночных животных вызываются катехоламинами (адреналином и норадреналином) и кортизолом , которые действуют в течение двух различных, но перекрывающих друг друга отрезков времени (Смит, 1986). Изменения в организме рыб, вызванные выбросом адреналина и норадреналина, происходят менее чем через 1 секунду и длятся от нескольких минут до часов. Кортизол вызывает изменения, начинающиеся менее чем через 1 час и длящиеся порой недели и даже месяцы!
Если стрессовое воздействие на рыб длительно (например, при долгом вываживании) или очень интенсивно (сильный испуг рыбы, усугубленный болью и, например, подъемом с большой глубины), в большинстве случаев пойманная рыба обречена. Она обязательно погибнет в течение суток, даже будучи отпущенной на волю. Это утверждение неоднократно доказывалось исследователями-ихтиологами в естественных условиях (см. «Современную рыбалку», № 1 за 2004 г.) и экспериментально.
В 1930-1940-х гг. Хомер Смит констатировал летальную стрессовую реакцию морского удильщика на вылов и помещение его в аквариум. У испуганной рыбы резко увеличивалось выделение с мочой воды из организма, и спустя 12-22 часа она погибала... от обезвоживания. Смерть рыб наступала намного быстрее, если они были травмированы.
Спустя несколько десятилетий скрупулезным физиологическим исследованиям были подвергнуты рыбы из американских рыбоводных прудов. Стресс у рыб, вылавливаемых во время плановых мероприятий (пересадка производителей и др.), был обусловлен повышенной активностью рыб во время преследования неводом, попыток вырваться из него, кратковременного нахождения на воздухе. У отлавливаемых рыб развивалась гипоксия (кислородное голодание) и, если еще у них наблюдалась потеря чешуи, то последствия в большинстве случаев были летальными.
Другие наблюдения (за ручьевой форелью) показали, что если рыба при поимке теряет более 30% чешуи, она погибает в первые же сутки. У потерявших часть чешуйного покрова рыб плавательная активность угасала, особи теряли до 20% массы тела и рыба тихо погибала в состоянии слабого паралича (Смит, 1986).
Некоторые исследователи (Выдовски и др., 1976) отмечали, что при ловле форелей удочкой рыбы подвергались меньшему стрессу, чем при потере чешуи. Стрессорная реакция протекала более интенсивно при высоких температурах воды и у более крупных особей.
Таким образом, пытливый и научно «подкованный» рыболов, зная особенности нервной организации наших пресноводных рыб и возможности приобретения ими условных рефлексов, обучаемости, их отношение к стрессовым ситуациям, всегда может планировать свой отдых на воде и строить взаимоотношения с обитателями Нептунова царства.
Искренне надеюсь также, что настоящая публикация поможет многим рыболовам эффективно использовать правила честной игры - принципа «поймал-отпусти»...