Плавники. Размеры, форма, количество, положение и функции их различны. Плавники позволяют сохранять равновесие тела, участвуют в движении.
Рис. 1 Плавники
Плавники подразделяются на парные, соответствующие конечностям высших позвоночных животных, и непарные (рис.1).
К парным относятся:
1) грудные Р (pinna pectoralis );
2) брюшные V. (р. ventralis ).
К непарным :
1) спинной D (p. dorsalis );
2) анальный А (р. analis );
3) хвостовой С (р. caudalis ).
4) жировой ар ((p.adiposa ).
У лососевых, харациновых, косатковых и др. позади спинного плавника имеется жировой плавник (рис. 2), лишенный плавниковых лучей (p.adiposa ).
Рис. 2 Жировой плавник
Грудные плавники обычны у костных рыб. У скатов грудные плавники увеличены и являются основными органами движения.
Брюшные плавники занимают у рыб различное положение, что связано с перемещением центра тяжести, вызванного сокращением брюшной полости и концентрацией внутренностей в передней части тела.
Абдоминальное положение – брюшные плавники находятся на середине брюшка (акулы, сельдеобразные, карпообразные) (рис. 3).
Рис. 3 Абдоминальное положение
Торакальное положение – брюшные плавники смещены в переднюю часть тела (окунеобразные) (рис.4).
Рис. 4 Торакальное положение
Югулярное положение – брюшные плавники расположены впереди грудных и на горле (тресковые) (рис. 5).
Рис. 5 Югулярное положение
Спинных плавников может быть один (сельдеобразные, карпообразные), два (кефалеобразные, окунеобразные) или три (трескообразные). Расположение их различно. У щуки спинной плавник смещен назад, у сельдеобразных, карпообразных находится на середине тела, у рыб с массивной передней частью тела (окунь, треска) один из них располагается ближе к голове.
Анальный плавник обычно бывает один, у трески их два, у колючей акулы он отсутствует.
Хвостовой плавник отличается разнообразным строением.
В зависимости от величины верхней и нижней лопастей различают:
1)изобатный тип – в плавнике верхняя и нижняя лопасти одинаковые (тунцы, скумбрии);
Рис. 6 Изобатный тип
2)гипобатный тип – удлинена нижняя лопасть (летучие рыбы);
Рис. 7 Гипобатный тип
3)эпибатный тип – удлинена верхняя лопасть (акулы, осетровые).
Рис. 8. Эпибатный тип
По форме и расположению относительно конца позвоночника различают несколько типов:
1) Протоцеркальный тип - в виде плавниковой каймы (миноги) (рис. 9).
Рис. 9 Протоцеркальный тип -
2) Гетероцеркальный тип – несимметричный, когда конец позвоночника заходит в верхнюю, наиболее удлиненную лопасть плавника (акулы, осетровые) (рис. 10).
Рис. 10 Гетероцеркальный тип;
3) Гомоцеркальный тип – наружносимметричный, при этом видоизмененное тело последнего позвонка заходит в верхнюю лопасть (костистые) (
Рис. 11 Гомоцеркальный тип
Опорой плавников служат плавниковые лучи. У рыб различают ветвистые и неветвистые лучи (рис. 12).
Неветвистые лучи плавников могут быть:
1)членистыми (способными гнуться) ;
2)нечленистыми жесткими (колючими), которые в свою очередь бывают гладкими и зазубренными.
Рис. 12 Типы плавниковых лучей
Количество лучей в плавниках, особенно в спинных и анальных, является видовым признаком.
Число колючих лучей обозначают римскими цифрами, ветвистых - арабскими. Например, формула спинных плавников для речного окуня такова:
DXIII-XVII, I-III 12-16.
Это значит, что у окуня два спинных плавника, из них первый состоит из 13 - 17 колючих, второй из 2 - 3 колючих и 12-16 ветвистых лучей.
Функции плавников
· Хвостовой плавник создает движущую силу, обеспечивает высокую маневренность рыбы при поворотах, выполняет роль руля.
· Грудные и брюшные (парные плавники) поддерживают равновесие и являются рулями при поворотах и на глубине.
· Спинной и анальный плавники выполняют роль киля, препятствуя вращению тела вокруг оси.
- Читать: Многообразие рыб: форма, размер, цвет
Плавники рыб: форма, строение.
- Читать дополнительно: Плавучесть рыб ; Плавание рыб ; Летучие рыбы
У различных рыб размеры, форма, количество, положение и функции плавников различны. Но их изначальная и основная роль сводится к тому, что плавники позволяют сохранять равновесие тела в воде, участвуют в маневренном движении.
Все плавники у рыб подразделяются на парные, которые соответствут конечностям высших позвоночных животных, а также непарные. К парным плавникам относятся грудные (Р - pinna pectoralis) и брюшные (V - рinna ventralis). К непарным плавникам относятся спинной (D - p. dorsalis); анальный (А - р. analis) и хвостовой (С - р. caudalis).
У ряда групп рыб, в частности у лососевых, харациновых, косатковых и др. позади спинного плавника имеется так называемый жировой плавник, который лишен плавниковых лучей (p.adiposa).
Грудные плавники обычны у костных рыб, в то время как у муреновых и некоторых других, они отсутствуют. Миноги и миксины полностью лишены и грудных, и брюшных плавников. У скатов наоборот, грудные плавники сильно увеличены и выполняют основную роль как органы их движения. Но особенно сильно грудные плавники развились у летающих рыб, что позволяет им выскочив на большой скорости из воды, буквально парить в воздухе, при этом пролетая большие расстояния над водой. Три луча грудного плавника у морского петуха полностью обособлены и выполняют роль ног при ползании по грунту.
Брюшные плавники у различных рыб могут занимать различное положение, что связано с перемещением центра тяжести, вызванного сокращением брюшной полости и концентрацией внутренностей в передней части тела. Абдоминальное положение – когда брюшные плавники находятся примерно на середине брюшка, что мы наблюдаем у акул, сельдеобразных, карпообразных. При торакальном положении брюшные плавники смещены к передней часть тела, как у окунеобразных. И, наконец, югулярное положение, при котором брюшные плавники расположены впереди грудных и на горле, как у тресковых.
У некоторых видов рыб брюшные плавники превращены в колючки - как у колюшки, или в присоску, как у пиногора. У самцов акул и скатов задние лучи брюшных плавников в процессе эволюции преобразовались в совокупительные органы и называются птеригоподиями. Полностью отсутствуют брюшные плавники у угрей, зубатковых и др.
У разных групп рыб может быть различное количество спинных плавников. Так, у сельдеобразных и карпообразных он один, кефалеобразные и окунеобразные имеют два спинных плавника, а у трескообразных их три. При этом расположение спинных плавников может быть различно. У щуки спинной плавник смещен далеко назад, у сельдеобразных, карпообразных он находится на середине тела, а у таких рыб, как окунь и треска, имеющие массивную переднюю частью тела, один из них располагается поближе к голове. Самый длинный и высокий спинной плавник у рыбы парусника, достигая у нее действительно больших размеров. У камбалы он имеет вид длинной ленты, идущей вдоль всей спины и одновременно с почти таким же анальным, является их основным органом движения. А такие скумбриеобразные, как скумбрия, тунец и сайра, приобрели в процессе эволюции маленькие добавочные плавнички, расположившиеся позади спинного и анального плавников.
Отдельные лучи спинного плавника иногда вытягиваются в длинные нити, а у морского черта первый луч спинного плавника смещен на морду и преобразовался в своеобразную удочку. Именно он выполняет роль приманки, как и у глубоководного удильщика. У последнего на этой удочке располагается особая приманка, которой служит их светящийся орган. Первый спинной плавник у рыбы-прилипалы также сместился на голову и превратился в настоящую присоску. Спинной плавник у малоподвижных придонных видов рыб он слабо развит, как например у сомов, или может вовсе отсутствовать, как у скатов. Нет спинного плавника и у знаменитого электрического угря....
Хрящевые рыбы .
Парные плавники : Плечевой пояс имеет вид хрящевого полукольца, лежащего в мускулатуре стенок тела позади жаберного отдела. На его боковой поверхности с каждой стороны имеются сочленовные выросты. Часть пояса, лежащая дорсальнее этого выроста, называется лопаточным отделом , вентральнее – коракоидным отделом . В основании скелета свободной конечности (грудного плавника) расположены три уплощенных базальных хряща, причлененных к сочленовному выросту плечевого пояса. Дистальнее базальных хрящей расположены три ряда палочковидных радиальных хрящей. Остальная часть свободного плавника – его кожная лопасть – поддерживается многочисленными тонкими эластиновыми нитями.
Тазовый пояс представлен поперечно вытянутой хрящевой пластинкой, лежащей в толще брюшной мускулатуры перед клоакальной щелью. К его концам причленяется скелет брюшных плавников. В брюшных плавниках имеется только один базальный элемент. Он сильно удлинен и к нему прикрепляется один ряд радиальных хрящей. Остальная часть свободного плавника поддерживается эластиновыми нитями. У самцов удлиненный базальны элемент продолжается за пределы лопасти плавника как скелетная основа копулятивного выроста.
Непарные плавники: Как правило представлены хвостовым, анальным, и двумя спинными плавниками. Хвостовой плавник акул гетероцеркальный, т.е. его верхняя лопасть значительно длинее нижней. В нее заходит осевой скелет – позвоночник. Скелетную основу хвостового плавника образуют удлиненные верхние и нижние дуги позвонков и ряд радиальных хрящей, прикрепляющихся к верхним дугам хвостовых позвонков. Большая часть лопасти хвостового поддерживается эластиновыми нитями. В основании скелета спинных и анального плавников лежат радиальные хрящи, которые погружены в толщу мускулатуры. Свободная лопасть плавника поддерживается эластиновыми нитями.
Костистые рыбы.
Парные плавники. Представлены грудными и брюшными плавниками. Опорой для грудных служит плечевой пояс. Грудной плавник в своем основании имеет один ряд мелких косточек – радиалий , отходящих от лопатки (составляющей плечевой пояс). Скелет всей свободной лопасти плавника состоит из членистых кожных лучей . Отличие от хрящевых – редукция базалий. Подвижность плавников увеличена, так как мышцы прикреплены к расширенным основаниям кожных лучей, подвижно сочленяющихся с радиалиями. Тазовый пояс представлен тесно смыкающимися между собой парными плоскими треугольными костями, лежащими в толще мускулатуры и не связанными с осевым скелетом. У большинства костистых в скелете брюшных плавников отсутствуют базалии и редуцированы радиалии – лопасть поддерживается только кожными лучами, расширенные основания которых непосредственно причленяются к тазовому поясу.
Непарные конечности. Представлены спинными, анальным (подхвостовым) и хвостовым плавниками. Анальный и спинные плавники состоят из костных лучей, подразделяющихся на внутренние (скрытые в толще мускулатуры) птеригиофоры (соответствующие радиалиям) и наружные плавниковые лучи – лепидотрихии . Хвостовой плавник ассиметричен. В нем продолжение позвоночника – уростиль , а позади и ниже его веером расположены плоские треугольные косточки – гипуралии , производные нижних дуг недоразвитых позвонков. Такой тип строения плавника – внешне симметричный, а внутренне нет – гомоцеркальный. Наружный скелет хвостового плавника составлен многочисленными кожными лучами – лепидотрихиями.
Существует разница в расположении плавников в пространстве – у хрящевых горизонтально для поддержания в воде, а у костистых вертикально , так как у них есть плавательный пузырь. Плавники при движении выполняют различные функции:
- непарные - спинной, хвостовой и анальный плавники, расположенные в одной плоскости, помогают движению рыбы;
- парные - грудные и брюшные плавники - удерживают равновесие, а также служат рулем и тормозом.
Плавники рыб бывают парные и непарные. К парным принадлежат грудные Р (pinna pectoralis) и брюшные V (pinna ventralis); к непарным – спинной D (pinna dorsalis), анальный А (pinna analis) и хвостовой С (pinna caudalis). Наружный скелет плавников костистых рыб состоит из лучей, которые могут быть ветвистыми и неветвистыми . Верхняя часть ветвистых лучей разделена на отдельные лучики и имеет вид кисточки (ветвистая). Они мягкие и расположены ближе к каудальному концу плавника. Неветвистые лучи лежат ближе к переднему краю плавника и могут быть разделены на две группы: членистые и нечленистые (колючие). Членистые лучи разделены по длине на отдельные членики, они мягкие и могут гнуться. Нечленистые – твердые, с острой вершиной, жесткие, могут быть гладкими и зазубренными (рис. 10).
Рисунок 10 – Лучи плавников:
1 – неветвистый членистый; 2 – ветвистый; 3 – колючий гладкий; 4 – колючий зазубренный.
Число ветвистых и неветвистых лучей в плавниках, особенно в непарных, – важный систематический признак. Лучи просчитываются, и число их записывается. Нечленистые (колючие) обозначаются римскими цифрами, ветвистые – арабскими. На основании просчета лучей составляется формула плавника. Так, судак имеет два спинных плавника. В первом из них 13-15 колючих лучей (у разных особей), во втором 1-3 колючки и 19-23 ветвистых луча. Формула спинного плавника судака имеет следующий вид: D XIII-XV, I-III 19-23. В анальном плавнике судака число колючих лучей I-III, ветвистых 11-14. Формула анального плавника судака выглядит так: А II-III 11-14.
Парные плавники. Эти плавники есть у всех настоящих рыб. Отсутствие их, например, у муреновых (Muraenidae) – явление вторичное, результат поздней утраты. Круглоротые (Cyclostomata) не имеют парных плавников. Это явление первичное.
Грудные плавники находятся позади жаберных щелей рыб. У акул и осетровых грудные плавники располагаются в горизонтальной плоскости и малоподвижны. У этих рыб выпуклая поверхность спины и уплощенная брюшная сторона тела придают им сходство с профилем крыла самолета и при движении создают подъемную силу. Подобная асимметричность корпуса вызывает появление вращательного момента, стремящегося повернуть, голову рыбы вниз. Грудные плавники и рострум акул и осетровых рыб в функциональном отношении составляют единую систему: направленные под небольшим (8-10°) углом к движению они создают добавочную подъемную силу и нейтрализуют действие вращательного момента (рис. 11). Если акуле удалить грудные плавники, она будет поднимать голову вверх, чтобы удержать тело в горизонтальном положении. У осетровых рыб удаление грудных плавников ничем не компенсируется из-за плохой гибкости тела в вертикальном направлении, которой мешают жучки, поэтому при ампутации грудных плавников рыба опускается на дно и не может подняться. Так как грудные плавники и рострум у акул и у осетровых рыб функционально связаны, сильное развитие рострума, как правило, сопровождается уменьшением размеров грудных плавников и удалением их от передней части тела. Это хорошо заметно у акулы-молота (Sphyrna) и пилоносной акулы (Pristiophorus), рострум которых развит сильно, а грудные плавники невелики, тогда как у морской лисицы (Alopiias) и синей акулы (Prionace) грудные плавники развиты хорошо, а рострум небольшой.
Рисунок 11 – Схема вертикальных сил, возникающих при поступательном движении акулы или осетровой рыбы в направлении продольной оси тела:
1 – центр тяжести; 2 – центр динамического давления; 3 – сила остаточной массы; V 0 – подъемная сила, создаваемая корпусом; V р – подъемная сила, создаваемая грудными плавниками; V r – подъемная сила, создаваемая рострумом; V v – подъемная сила, создаваемая брюшными плавниками; V с – подъемная сила, создаваемая хвостовым плавником; Изогнутые стрелки показывают действие вращательного момента.
Грудные плавники костистых рыб в отличие от плавников акул и осетровых расположены вертикально и могут совершать гребные движения вперед и назад. Основная функция грудных плавников костистых рыб – движители малого хода, позволяющие точно маневрировать при поисках корма. Грудные плавники вместе с брюшными и хвостовым позволяют сохранять равновесие рыбе при неподвижности. Грудные плавники у скатов, равномерно окаймляющие их тело, выполняют функцию главных движителей при плавании.
Грудные плавники у рыб очень разнообразны как по форме, так и по размерам (рис. 12). У летучих рыб длина лучей может составлять до 81 % длины тела, что позволяет
Рисунок 12 – Формы грудных плавников рыб:
1 – летучая рыба; 2 – окунь-ползун; 3 – килебрюшка; 4 – кузовок; 5 – морской петух; 6 – морской черт.
рыбам парить в воздухе. У пресноводных рыб килебрюшек из семейства Харациновые увеличенные грудные плавники позволяют рыбе совершать полет, напоминающий полет птиц. У морских петухов (Trigla) первые три луча грудных плавников превратились в пальцевидные выросты, опираясь на которые рыба может передвигаться по дну. У представителей отряда Удильщикообразные (Lophiiformes) грудные плавники с мясистыми основаниями также приспособлены к передвижению по грунту и быстрому закапыванию в него. Передвижение по твердому субстрату с помощью грудных плавников сделало эти плавники очень подвижными. При передвижении по грунту удильщиковые могут опираться как на грудные, так и на брюшные плавники. У сомов рода Clarias и морских собачек рода Blennius грудные плавники служат дополнительными опорами при змеевидных движениях тела во время перемещения по дну. Своеобразно устроены грудные плавники прыгуновых (Periophthalmidae). Их основания снабжены специальной мускулатурой, позволяющей совершать движения плавника вперед и назад, и имеют изгиб, напоминающий локтевой сустав; под углом к основанию находится сам плавник. Обитая на прибрежных отмелях, прыгуновые с помощью грудных плавников способны не только перемещаться по суше, но и подниматься вверх по стеблям растений, используя при этом хвостовой плавник, которым они обхватывают стебель. С помощью грудных плавников перемещаются по суше и рыбы-ползуны (Anabas). Отталкиваясь хвостом и цепляясь грудными плавниками и шипами жаберной крышки за стебли растений, эти рыбы способны путешествовать от водоема к водоему, проползая сотни метров. У таких придонных, рыб, как каменные окуни (Serranidae), колюшковые (Gasterosteidae), и губановые (Labridae), грудные плавники обычно широкие, закругленные, веерообразные. При их работе волны ундуляции движутся вертикально вниз, рыба оказывается как бы подвешенной в толще воды и может подниматься вверх подобно вертолету. Рыбы отряда Иглобрюхообразные (Tetraodontiformes), морские иглы (Syngnathidae) и коньки (Hyppocampus), имеющие малые жаберные щели (жаберная крышка скрыта под кожей), могут совершать грудными плавниками круговые движения, создавая отток воды от жабр. При ампутации грудных плавников эти рыбы задыхаются.
Брюшные плавники выполняют главным образом функцию равновесия и поэтому, как правило, располагаются вблизи центра тяжести тела рыбы. Их положение меняется с изменением центра тяжести (рис. 13). У низкоорганизованных рыб (сельдеобразные, карпообразные) брюшные плавники расположены на брюхе за грудными плавниками, занимая абдоминальное положение. Центр тяжести этих рыб находится на брюхе, что связано с некомпактным положением внутренних органов, занимающих большую полость. У высокоорганизованных рыб брюшные плавники находятся в передней части тела. Такое положение брюшных плавников называется торакальным и характерно преимущественно для большинства окунеобразных рыб.
Брюшные плавники могут располагаться впереди грудных – на горле. Такое расположение называется югулярным , и характерно оно для большеголовых рыб с компактным расположением внутренних органов. Югулярное положение брюшных плавников свойственно всем рыбам отряда Трескообразные, а также большеголовым рыбам отряда Окунеобразные: звездочетовым (Uranoscopidae), нототениевым (Nototheniidae), собачковым (Blenniidae) и др. Брюшные плавники отсутствуют у рыб с угревидной и лентовидной формой тела. У ошибневидных (Ophidioidei) рыб, имеющих лентовидно-угревидную форму тела, брюшные плавники находятся на подбородке и выполняют функцию органов осязания.
Рисунок 13 – Положение брюшных плавников:
1 – абдоминальное; 2 – торакальное; 3 – югулярное.
Брюшные плавники могут видоизменяться. С помощью их некоторые рыбы прикрепляются к грунту (рис. 14), образуя либо присасывательную воронку (бычковые), либо присасывательный диск (пинагоровые, слизняковые). Видоизмененные в колючки брюшные плавники колюшковых несут защитную функцию, а у спинорогов брюшные плавники имеют вид колючего шипа и вместе с колючим лучом спинного плавника являются органом защиты. У самцов хрящевых рыб последние лучи брюшных плавников преобразованы в птеригоподии – совокупительные органы. У акул и осетровых брюшные плавники, как и грудные, выполняют функцию несущих плоскостей, однако их роль при этом меньше, чем грудных, так как они служат для увеличения подъемной силы.
Рисунок 14 – Видоизменение брюшных плавников:
1 – присасывательная воронка у бычковых; 2 – присасывательный диск у слизняка.
; их органы, регулирующие движение и положение в воде, а у некоторых (летучие рыбы ) - еще и планирование в воздухе.
Плавники представляют собой хрящевые или костные лучи (радиалии), имеющие сверху кожно-эпидермиальные покровы.
Основные виды плавников рыб - это
спинной, анальный, хвостовой, пара брюшных и пара грудных
.
Некоторые рыбы имеют еще и жировые плавники
(они лишены плавниковых лучей), находящиеся между спинным и хвостовым плавниками.
Плавники приводятся в движение мышцами.
Часто у разных видов рыб плавники видоизменены например, самцы живородящих рыб используют анальный плавник в качестве органа для спаривания (основная же функция анального плавника сходна с функцией спинного - это киль при движении рыбы); у гурами видоизмененные нитевидные брюшные плавники представляют собой особые щупальца; сильно развитые грудные плавники позволяют некоторым рыбам выпрыгивать из воды.
Плавники рыб активно участвуют в движении, балансируя тело рыбы в воде. При этом двигательный момент начинается от хвостового плавника, который резким движением толкает вперед. Хвостовой плавник - это своеобразный движитель рыбы. Спинной и анальный плавники балансируют тело рыбы в воде.
У разных видов рыб количество спинных плавников разное.
Сельдеобразные и карпообразные
имеют один спинной плавник, кефалеобразные и окунеобразные
- два, у трескообразных
- три.
Расположены они тоже могут быть по-разному: у щуки
- смещен далеко назад, у сельдеобразных, карпообразных
- на середине хребта, у окуня и трески
- ближе к голове. У скумбрии, тунца и сайры
имеются небольшие дополнительные плавнички за спинным и анальным плавниками.
Грудные плавники задействуются рыбой при медленном плавании, а также вместе с брюшным и хвостовым плавниками поддерживают равновесие тела рыбы в воде. Многие донные рыбы передвигаются по грунту с помощью грудных плавников.
Однако у некоторых рыб (муреновые,
например) грудные и брюшные плавники отсутствуют. У некоторых видов отсутствует и хвост: гимноты, рамфихтовые, морской конек, скат, рыба-луна и другие виды.
Колюшка трехиглая
В целом, чем более развиты у рыбы плавники, тем более она приспособлена для плавания в спокойной воде.
Помимо движения в воде, воздухе, по грунту; прыжков, cкачков, плавники помогают разным видам рыб прикрепляться к субстрату (плавники-присоски у бычков
), искать пищу (триглы
), обладают защитными функциями (колюшки
).
Некоторые виды рыб (скорпеновые
) в основаниях колючек спинного плавника имеют ядовитые железы. Бывают и рыбы вообще без плавников: круглоротые.
