Сотрудница Лимнологического института СО РАН Юлия Сапожникова сфотографировала уши различных видов байкальских рыб
Оказывается, у байкальских рыб есть уши, причем у каждого вида строение слухового аппарата разное. И разговаривают рыбы на разных языках, совсем как люди: омуль говорит на одном языке, а голомянки - на своем. Кроме того, чувствительность рыб настолько высока, утверждают ихтиологи, что они могут безошибочно предсказать магнитную бурю, землетрясение или надвигающийся шторм. Осталось только научиться использовать эту рыбью сверхчувствительность.
Золотые уши
Все знают, что у кошек уши на макушке, у обезьян, как и у человека, - по обеим сторонам головы. А где у рыб уши? И вообще, есть ли они у них?
Уши у рыб есть! - утверждает Юлия Сапожникова, научный сотрудник лаборатории ихтиологии. - Только у них нет наружного уха, той самой ушной раковины, которую мы привыкли видеть у млекопитающих. У некоторых рыбок нет уха, в котором были бы слуховые косточки - молоточек, наковальня и стремечко также составляющие человеческого уха. Зато у всех рыб есть внутреннее ухо, и оно очень интересно устроено.
Рыбьи уши настолько малы, что умещаются на крошечных металлических "таблеточках", десяток которых свободно разместится на человеческой ладони.
На различные части внутреннего ушка рыбок наносится золотое напыление. Потом эти позолоченные рыбьи уши исследуют на электронном микроскопе. Только золотое напыление позволяет человеку увидеть детали внутреннего уха рыб. В золотой оправе их даже можно сфотографировать!
Вот это ушной камешек, или отолит, - показывает Юлия одну из своих "золотых" фотографий. - Этот камешек под воздействием гидродинамических и звуковых волн совершает колебательные движения, а тончайшие сенсорные волоски улавливают их и передают сигналы головному мозгу. Так рыбка различает звуки.
Ушной камешек оказался очень интересным органом. Например, если его расколоть, то можно на сколе увидеть кольца. Это годовые кольца, точно такие есть на спиле деревьев. Поэтому по кольцам на ушном камешке, как по кольцам на чешуйках, можно определить, сколько рыбе лет. А еще Юлия Сапожникова говорит, что отолиты у всех разные. У голомянки они имеют одну форму, у бычка-широколобки другую, а у омуля - третью. У каждого вида байкальских рыбок отолиты особенные, их своеобразная форма не дает спутать данный вид ни с каким другим.
Если посмотреть на ушные камешки, которые скопились в желудке у нерпы, можно точно сказать - какими видами рыб она пообедала, - рассказывает Юля.
Как же говорят рыбы?
Ведь у них нет такого совершенного речевого аппарата, как у человека. Впрочем, возможно, речевой аппарат рыб гораздо более совершенен... Ведь рыбы разговаривают не только "ртом", то есть своими челюстями и зубами, но и жабрами при питании, плавниками при движении и даже... брюшком.
Например, байкальский омуль - заядлый чревовещатель. Он умудряется общаться с сородичами при помощи... плавательного пузыря. Этот пузырь также поддерживает рыбу на плаву и выполняет функцию газообмена. Так вот, иркутские ученые из Лимнологического института смогли установить, что пузыри, содержащие газ, помогают омулю и другим видам байкальских рыб сознательно беседовать.
Правда, о чем говорят рыбы в Байкале, можно только догадываться. Наверное, они болтают обо всем на свете. Они, например, могут узнавать, есть ли поблизости пища. Как? Ну, например, по хрусту челюстей сородича. Если рядом кто-то поглощает пищу, то весть об этом разносится очень далеко. И рыбы, услышав призывный звук жующих челюстей, плывут на место, где появилась пища.
О чем они "чирикают" в период брачных игр? Кто его знает. Примитивно было бы описывать эту беседу как сигналы самцов: "Здесь есть хорошенькие самочки" или "Эта самка только моя! Не трогайте ее!". Хотя, наверное, и такие разговоры имеют право на существование в рыбьей среде. Возможно, рыбы делают комплименты своим возлюбленным, а может быть, выражают дикие страсти, которые кипят в холодной рыбьей крови.
Еще ученые установили, что в момент разговора чувствительность громкоговорящих рыбок к извлекаемому ими звуку заметно снижается. Именно поэтому они не оглушают себя собственным шумом. Такой механизм возможен и у человека, ведь многие из нас не узнают свой голос, когда слышат его в записи. По мнению профессора нейробиолога Эндрю Басса, дальнейшие исследования могли бы сыграть важную роль в понимании того, как мы слышим, и открыть новые направления для изучения причин человеческой глухоты.
Рыбы предскажут землетрясение
Невероятно, но факт: находясь в глубинах озера, байкальские рыбы могут безошибочно определить, что в космосе происходит магнитная буря - от Солнца к нашей планете летит мощный поток заряженных частиц. Только метеочувствительные люди могут почувствовать недомогание во время магнитной бури, а вот рыбы в Байкале, оказывается, настолько плохо себя чувствуют, что даже не едят.
Рыбы очень чутко чувствуют не только магнитные бури, но и землетрясения, - утверждает Юлия Сапожникова. - Они обладают сейсмочувствительностью, для этого у них существуют особые органы восприятия, которые отсутствуют у человека.
Вы когда-нибудь наблюдали, как двигается стайка мальков? Недавно на Байкале, в районе Малого моря, мне довелось наблюдать рыбью ориентацию. Любопытные мальки, увидев на дне мои разноцветные ласты, как по команде собрались вокруг. Но стоило мне пошевелиться - рыбья стайка тут же сменила направление. Интересно, что мальки, даже убегая, не наталкиваются друг на друга. Они синхронно разворачиваются в ту или иную сторону. Это можно сравнить с поведением вышколенной роты солдат на боевом параде, когда все как один поворачиваются "нале-направо!". По словам иркутских ихтиологов, эта синхронность не что иное, как работа того самого органа, которого нет у человека. Рыбы одновременно чувствуют, что предмет изменил положение, и сами разворачиваются в другую сторону. Чтобы научить сто человек синхронно двигаться, нужны годы тренировок и солдатской муштры, потому что человек ориентируется в пространстве с помощью глаз и ушей. Рыбы - еще и с помощью "шестого чувства".
Ведь на больших глубинах, свыше тысячи метров, глаза голомянке не так уж и нужны. Зато сейсмочувствительность просто необходима. А еще необычно устроенные уши, которые слышат на дальние расстояния.
- Рыбы-болтушки
О том, что рыбы слышат, ученые знают давно. Как и о том, что они разговаривают. Во время Второй мировой войны болтливость рыб частенько приводила к тому, что акустические мины, настроенные на корабли противника и подводные лодки, взрывались сами собой. Лишь много позже ученые установили: причиной "самопроизвольных" взрывов стала болтовня рыб. Они же доказали, что особенно разговорчивыми эти рыбки становятся во время брачного периода, исполняя "каркающие", "хрюкающие", "кудахтающие" и "гудящие" звуки. Так, особо отличаются в этом отношении рыбы-барабанщики, морские петухи, рыбы-мичманы и гардемарины.
К органам чувств рыбы относятся: зрение, слух, боковая линия, электрорецепция, обоняние, вкус и осязание. Разберем каждое по отдельности.
Орган зрения
Зрение – один из основных органов чувств у рыб. Глаз состоит из округлой формы хрусталика, имеющего твердую структуру. Находится вблизи роговицы и позволяет видеть на расстояние до 5м в состоянии покоя, максимальное зрение достигает 10-14м.
Хрусталик улавливает множество световых лучей, позволяя видеть в нескольких направлениях. Часто глаз имеет возвышенное положение, таким образом, в него попадают прямые лучи света, косые, а также сверху, снизу, с боков. Это значительно расширяет поле зрения рыб: в вертикальной плоскости до 150°, а в горизонтальной – до 170°.
Зрение монокулярное – правый и левый глаз получает отдельное изображение. Глаз состоит из трех оболочек: склера (ограждает от механических повреждений), сосудистой (поставляет питательные вещества), и ретинальной (обеспечивает световосприятие и цветоощущение за счет системы палочек и колбочек).
Орган слуха
Слуховой аппарат (внутреннее ухо или лабиринт) расположен в задней части черепной коробки, включает два отделения: верхний овальный и круглый нижний мешочки . В овальном мешочке расположены три полукружных канала – это орган равновесия, внутри лабиринта течет эндолимфа, с помощью выводного протока соединяется у хрящевых рыб с окружающей средой, у костных — заканчивается слепо.
Орган слуха у рыб совмещен с органом равновесия
Внутреннее ухо делится на три камеры, в каждой находится отолит (часть вестибулярного аппарата, который реагирует на механическое раздражение). Внутри уха заканчивается слуховой нерв, образуя волосковые клетки (рецепторы), при изменении положения тела раздражаются эндолимфой полукружных каналов и помогают сохранять равновесие.
Восприятие звуков осуществляется за счет нижней части лабиринта – круглого мешочка. Рыбы способны улавливать звуки в диапазоне 5Гц – 15кГц. К слуховому аппарату относятся боковая линия (позволяет услышать низкочастотные звуки) и плавательный пузырь (выступает как резонатор, соединён с внутренним ухом посредством Веберового аппарата , состоящего из 4 косточек).
Рыбы близорукие животные , передвигаются часто в мутной воде, с плохим освещением, некоторые особи обитают в морских глубинах, куда свет не достает вовсе. Какие же органы чувств и как позволяют ориентироваться в воде при таких условиях?
Боковая линия
Прежде всего – это боковая линия – основной орган чувств у рыб. Представляет собой канал, который идет под кожей вдоль всего тела, в области головы разветвляется, образуя сложную сеть. Имеет отверстия, через которые связывается с окружающей средой. Внутри расположены чувствительные почки (рецепторные клетки), которые воспринимают малейшие изменения вокруг.
Так они могут определять направление течения, ориентироваться на местности ночью, ощущать движение других рыб, как в стае, так и приближающихся к ним хищников. Боковая линия оснащена механорецепторами, они помогают водным жителям уворачиваться от подводных камней, инородных предметов, даже при плохой видимости.
Боковая линия может быть полной (располагается от головы до хвостовой части), неполной, а может быть вовсе заменена на другие развитые нервные окончания . При травмировании боковой линии рыба уже не сможет долго существовать, что свидетельствует о важности данного органа.
Боковая линия рыб — главный орган ориентации
Электрорецепция
Электрорецепция – орган чувств хрящевых рыб и некоторых костистых (электрический сом). Акулы и скаты ощущают электрические поля с помощью ампул Лоренцини – небольшие капсулы заполненные слизистым содержимым и выстланы специфическими чувствительными клетками, находятся в области головы и сообщаются с поверхностью кожи при помощи тонкой трубки.
Очень восприимчивы и способны ощущать слабые электрические поля (реакция возникает при напряжении в 0,001 мКв/м).
Так электрочувствительные рыбы могут выследить жертву, скрытую в песке, благодаря электрическим полям, которые создаются при сокращении мышечных волокон во время дыхания.
Боковая линия и электрочувствительность – это органы чувств характерны только для рыб!
Орган обоняния
Обоняние осуществляется при помощи ресничек, расположенных на поверхности специальных мешочков. Когда рыба чует запах, мешочки начинают двигаться: сужаться и расширятся, улавливая пахучие вещества. Нос включает 4 ноздри, высланные множеством чувствительных клеток.
Своим нюхом легко находят пищу, сородичей, партнера на период нереста. Некоторые особи способны подавать сигналы об опасности выделяя вещества, к которым чувствительны другие рыбы. Считают, что обоняние для водных жителей важнее зрения.
Органы вкуса
Вкусовые рецепторы рыб сосредоточены в ротовой полости (ротовые почки), и ротоглотке. У отдельных видов (сом, налим) встречаются в области губ и усов, у сазанов — по всему телу.
Рыбы способны распознавать, как и человек, все вкусовые характеристики: соленое, сладкое, кислое, горькое. С помощью чувствительных рецепторов рыба может отыскать необходимую пищу.
Осязание
Рецепторы осязания расположены у хрящевых рыб на участках тела не покрытых чешуей (брюшная область у скатов). У костистых чувствительные клетки разбросаны по всему телу, основная масса сосредоточена на плавниках, губах — дают возможность ощущать прикосновения.
Особенности органов чувств у костистых и хрящевых
Косные рыбы имеют плавательный пузырь, который воспринимает более широкий диапазон звуков, у хрящевых он отсутствует, также у них идет не полное разделение внутреннего уха на овальный и круглый мешочки.
Цветное зрение свойственно костистым, поскольку в их сетчатке находятся и палочки, и колбочки. Зрительный орган чувств хрящевых включает лишь палочки, которые не способны различать цвета.
У акул очень острый нюх, намного больше развита передняя часть мозга (обеспечивает обоняние), чем у других представителей.
Электрические органы – особые органы хрящевых рыб (скатов). Используются для защиты, нападения на жертву, при этом генерируются разряды мощностью до 600В. Могут выступать в качестве органа чувств – образуя электрическое поле, скаты улавливают изменения при попадании в него посторонних тел.
Рыба, находясь на глубине, как правило, не видит рыбаков, но прекрасно слышит, как рыбаки разговаривают и передвигаются в непосредственной близости от воды. Чтобы слышать, у рыб имеется внутреннее ухо и боковая линия.
Звуковые волны отлично распространяются в воде, поэтому любые шорохи и неуклюжие движения на берегу, тут же доходят до рыб. Прибыв на водоем и, громко хлопнув дверкой автомобиля, можно рыбу напугать, и она отойдет от берега. Если учесть, что приезд на водоем сопровождается громким весельем, то рассчитывать на хорошую, результативную рыбалку не следует. Очень сильно осторожничает крупная рыба, которую рыбаки чаще всего хотят видеть в качестве основного трофея.
Пресноводные рыбы разделяются на две группы:
- рыбы, имеющие отличный слух : карповые, линь, плотва;
- рыбы, имеющие удовлетворительный слух : окунь, щука.
Как слышат рыбы?
Внутреннее ухо рыб соединено с плавательным пузырем, который выступает в роли резонатора, успокаивающего звуковые колебания. Усиленные колебания передаются на внутреннее ухо, за счет чего рыба имеет не плохой слух. Человеческое ухо способно воспринимать звук в диапазоне от 20Гц до 20кГц, а звуковой диапазон рыб сужен и лежит в пределах 5Гц-2кГц. Можно сказать, что рыба слышит хуже человека, где-то в 10 раз и ее основной звуковой диапазон располагается в пределах более низких звуковых волн.
Поэтому, рыба в воде может слышать малейшие шорохи, тем более, ходьбу на берегу или удары о землю. В основном, это карповые и плотва, поэтому, собираясь на карпа или плотву, следует обязательно учитывать данный фактор.
Хищная рыба имеет несколько другое строение слухового аппарата: у них отсутствует связь между внутренним ухом и воздушным пузырем. Они больше надеются на свое зрение, нежели на свой слух, так как звуковые волны, лежащие за пределами 500Гц, они не слышат.
Лишний шум на водоеме очень сильно влияет на поведение рыб, которые имеют хороший слух. В таких условиях она может перестать передвигаться по водоему в поисках пищи или прервать нерест. При этом, рыба способна запоминать звуки и связывать их с событиями. Занимаясь исследованиями, ученые установили, что шум очень сильно действует на карпа и он, в таких условиях, прекращал кормиться, в то время, как щука продолжала охотиться, не обращая внимания на шум.
Рыба располагает парой ушей, которые расположены позади черепа. Функция ушей рыбы заключается не только в определении звуковых колебаний, но и служат органами равновесия рыбы. При этом, ухо рыбы, в отличие от человека, не выходит наружу. Звуковые колебания к уху передаются через жировые рецепторы, которые улавливают волны низкой частоты, генерирующиеся в результате движения рыбы в воде, а также посторонние звуки. Попадая в мозг рыбы, звуковые колебания сравниваются и, если среди них появляются посторонние, то выделяются, и рыба начинает на них реагировать.
Благодаря тому, что рыба имеет две боковые линии и двое ушей, то она способна определять направление по отношению к издаваемым звукам. Определив направление опасного шума, она может вовремя спрятаться.
Со временем рыба привыкает к посторонним шумам, которые ей не угрожают, но при появлении не знакомых ей шумов, она может отойти от этого места и рыбалка может не состояться.
Вопрос о том, слышат ли рыбы, долго дискутировался. В настоящее время установлено, что рыбы слышат и сами издают звуки. Звук представляет собой цепочку регулярно повторяющихся волн сжатия газообразной, жидкой или твердой среды, т. е. в водной среде звуковые сигналы так же естественны, как и на суше. Волны сжатия водной среды могут распространяться с различной частотой. Низкочастотные колебания (вибрация или инфразвук) до 16Гц воспринимаются не всеми рыбами. Однако у некоторых видов инфразвуковая рецепция доведена до совершенства (акулы). Спектр звуковых частот, воспринимаемый большинством рыб, лежит в диапазоне 50-3000 Гц. Способность к восприятию рыбами ультразвуковых волн (свыше 20 000 Гц) до настоящего времени убедительно не доказана.
Скорость распространения звука в воде в 4,5 раза больше, чем в воздушной среде. Поэтому звуковые сигналы с берега доходят до рыб в искаженном виде. Острота слуха у рыб не так развита, как у наземных животных. Тем не менее у некоторых видов рыб в экспериментах наблюдаются довольно приличные музыкальные способности. Например, гольян при 400-800 Гц различает 1/2 тона. Возможности других видов рыб скромнее. Так, гуппи и угорь дифференцируют два различающихся на 1/2-1/4 октавы. Есть и совершенно бездарные в музыкальном отношении виды (беспузырные и лабиринтовые рыбы).
Рис. 2.18. Связь плавательного пузыря с внутренним ухом у разных видов рыб: а- сельдь атлантическая; б -треска; в - карп; 1 - выросты плавательного пузыря; 2- внутреннее ухо; 3 - головной мозг: 4 и 5-косточки Веберова аппарата; общий эндолимфатический проток
Острота слуха определяется морфологией акустико-латеральной системы, к которой помимо боковой линии и ее производных относят внутреннее ухо плавательный пузырь и Веберов аппарат (рис. 2.18).
И в лабиринте, и в боковой линии чувствительными клетками выступают так называемые волосатые клетки. Смещение волоска чувствительной клетки как в лабиринте, так и в боковой линии приводит к одинаковому результату-генерации нервного импульса, поступающего в один и тот же акустико-латеральный центр продолговатого мозга. Однако эти органы рецептируют и другие сигналы (гравитационное поле, электромагнитные и гидродинамические поля, а также механические и химические раздражители).
Слуховой аппарат рыб представлен лабиринтом, плавательным пузырем (у пузырных рыб), Веберовым аппаратом и системой боковой линии. Лабиринт. Парное образование - лабиринт, или внутреннее ухо рыб (рис. 2.19), выполняет функцию органа равновесия и слуха. Слуховые рецепторы в большом количестве присутствуют в двух нижних камерах лабиринта - лагене и утрикулюсе. Волоски слуховых рецепторов очень чувствительны к перемещению эндолимфы в лабиринте. Изменение положения тела рыбы в любой плоскости приводит к перемещению эндолимфы, по крайней мере, в одном из полукружных каналов, что раздражает волоски.
В эндолимфе саккулы, утрикулюса и лагены находятся отолиты (камешки), которые повышают чувствительность внутреннего уха.
|
|
Рис. 2.19. Лабиринт рыбы: 1-круглый мешочек (лагена); 2-ампула (утрикулюс); 3-саккула; 4-каналы лабиринта; 5- расположение отолитов
Их общее количество по три с каждой стороны. Они различаются не только расположением, но и размерами. Самый крупный отолит (камешек) находится в круглом мешочке - лагене.
На отолитах рыб хорошо заметны годовые кольца, по которым v некоторых видов рыб определяют возраст. Они также обеспечивают оценку эффективности маневра рыбы. При продольном, вертикальном, боковом и вращательном движениях тела рыбы происходят некоторое смещение отолитов и раздражение ими чувствительных волосков, что, в свою очередь, создает соответствующий афферентный поток. На них же (отолиты) ложатся и рецепция гравитационного поля, оценка степени ускорения рыбы при бросках.
От лабиринта отходит эндолимфатический проток (см. рис. 2.18,6), который у костистых рыб закрыт, а у хрящевых открыт и сообщается с внешней средой. Веберов аппарат. Он представлен тремя парами подвижно соединенных косточек, которые называются стапесом (контактирует с лабиринтом), инкусом и малеусом (эта кость соединена с плавательным пузырем). Кости Веберова аппарата являются результатом эволюционной трансформации первых туловищных позвонков (рис. 2.20, 2.21).
При помощи Веберова аппарата лабиринт контактирует с плавательным пузырем у всех пузырных рыб. Другими словами, Веберов аппарат обеспечивает связь центральных структур сенсорной системы с воспринимающей звук периферией.
Рис.2.20. Строение Веберова аппарата:
1- перилимфатический проток; 2, 4, 6, 8- связки; 3 - стапес; 5- инкус; 7- малеус; 8 - плавательный пузырь (римскими цифрами обозначены позвонки)
Рис. 2.21. Общая схема строения органа слуха у рыбы:
1 - головной мозг; 2 - утрикулюс; 3 - саккула; 4- объединительный канал; 5 - лагена; 6- перилимфатический проток; 7-стапес; 8- инкус; 9-малеус; 10- плавательный пузырь
Плавательный пузырь. Он является хорошим резонирующим устройством, своеобразным усилителем средне- и низкочастотных колебаний среды. Звуковая волна извне приводит к колебаниям стенки плавательного пузыря, которые, в свою очередь, приводят к смещению цепочки косточек Веберова аппарата. Первая пара косточек Веберова аппарата давит на мембрану лабиринта, вызывая смещения эндолимфы и отолитов. Таким образом, если проводить аналогию с высшими наземными животными, Веберов аппарат у рыб выполняет функцию среднего уха.
Однако не у всех рыб есть плавательный пузырь и Веберов аппарат. В этом случае рыбы проявляют низкую чувствительность к звуку. У беспузырных рыб слуховую функцию плавательного пузыря частично компенсируют воздушные полости, связанные с лабиринтом, и высокая чувствительность органов боковой линии к звуковым стимулам (волнам сжатия воды).
Боковая
линия. Она является очень древним сенсорным образованием, которое и у
эволюционно молодых групп рыб выполняет одновременно несколько функций.
Принимая во внимание исключительное значение этого органа для рыб, позволим
себе более подробно остановиться на его морфофункциональной характеристике. Разные экологические типы рыб
демонстрируют различные варианты латеральной системы. Расположение боковой
линии на теле рыб часто является видоспецифичным признаком. Есть виды рыб, у
которых более чем одна боковая линия. Например, терпуг имеет по четыре боковых
линии с каждой стороны, отсюда
происходит его второе название - "восьмилинейный
хир". У большинства костистых рыб боковая линия тянется вдоль туловища (не
прерываясь или прерываясь в отдельных местах), достигает головы, образуя
сложную систему каналов. Каналы боковой
линии расположены или внутри кожи (рис. 2.22), или открыто на ее поверхности.
Примером открытого поверхностного расположения невромастов - структурных единиц латеральной линии - является боковая линия у гольяна. Несмотря на очевидное разнообразие морфологии латеральной системы, следует подчеркнуть, что наблюдаемые различия касаются только макростроения этого сенсорного образования. Собственно рецепторный аппарат органа (цепочка невромастов) на удивление одинаков у всех рыб как и морфологическом, так и функциональном отношении.
Система боковой линии реагирует на волны сжатия водной среды, обтекающие потоки, химические раздражители и электромагнитные поля при помощи невромастов - структур, объединяющих несколько волосковых клеток (рис. 2.23).
Рис. 2.22. Канал боковой линии рыбы
Невромаст состоит из слизисто-студенистой части - капулы, в которую погружены волоски чувствительных клеток. Закрытые невромасты сообщаются с внешней средой небольшими прободающими чешую отверстиями.
Открытые невромасты характерны для каналов латеральной системы, заходящих на голову рыбы (см. рис. 2.23, а).
Канальные невромасты тянутся от головы до хвоста по бокам тела, как правило, в один ряд (у рыб семейства Hexagramidae шесть рядов и бол ее). Термин "боковая линия" в обиходе относится именно к канальным невромастам. Однако у рыб описаны и невромасты, отделенные от канальной части и имеющие вид самостоятельных органов.
Канальные и свободные невромасты, расположенные в разных частях тела рыбы, и лабиринт не дублируют, а функционально дополняют друг друга. Считается, что саккулюс и лагена внутреннего уха обеспечивают звуковую чувствительность рыб с большого расстояния, а латеральная система позволяет локализовать источник звука (правда уже вблизи источника звука).
Рис. 2.23. Строение невромастарыбы: а - открытый; б - канальный
Экспериментально доказано, что боковая линия воспринимает низкочастотные колебания, как звуковые, так и связанные с движением других рыб, т. е. низкочастотные колебания, возникающие от удара рыбы хвостом по воде, воспринимаются другой рыбой как низкочастотные звуки.
Таким образом, звуковой фон водоема довольно разнообразен и рыбы располагают совершенной системой органов для восприятия волновых физических явлений под водой.
Заметное влияние на активность рыб и характер их поведения оказывают волны, возникающие на поверхности воды. Причинами данного физического явления служат многие факторы: движение крупных объектов (крупная рыба, птицы, животные), ветер, приливы, землетрясения. Волнение служит важным каналом информирования водных животных о событиях как в самом водоеме, так и за его пределами. Причем волнение водоема воспринимается и пелагическими, и донными рыбами. Реакция на поверхностные волны со стороны рыбы бывает двух типов: рыба опускается на большую глубину или перемешается на другой участок водоема. Стимулом, действующим на тело рыбы в период волнения водоема, является движение воды относительно тела рыбы. Перемещение воды при ее волнении рецептируется акустико-латеральной системой, причем чувствительность боковой линии к волнам чрезвычайно высока. Так, для возникновения афферентации от боковой линии достаточно смешения купулы на 0,1 мкм. При этом рыба способна очень точно локализовать как источник волнообразования, так и направление распространения волны. Пространственная диаграмма чувствительности рыб видоспецифична (рис. 2.26).
В экспериментах использовали искусственный волнообразователь как очень сильный раздражитель. При изменении его местоположения рыбы безошибочно находили очаг возмущения. Реакция на источник волн состоит из двух фаз.
Первая фаза - фаза замирания - является результатом ориентировочной реакции (врожденного исследовательского рефлекса). Продолжительность этой фазы определяется многими факторами, наиболее существенными из которых являются высота волны и глубина погружения рыбы. Для карповых рыб (карп, карась, плотва) при высоте волны 2-12 мм и погружении рыб на 20-140 мм ориентировочный рефлекс занимал 200-250 мс.
Вторая фаза - фаза движения - условно-рефлекторная реакция вырабатывается у рыб довольно быстро. Для интактных рыб достаточно от двух до шести подкреплений для ее возникновений у ослепленных рыб после шести сочетаний волнообразования пищевого подкрепления вырабатывался устойчивый поисковый пищедобывающий рефлекс.
Большей чувствительностью к поверхностной волне отличаются Мелкие пелагические планктонофаги, меньшей - крупные донные рыбы. Так, ослепленные верховки при высоте волны всего 1- 3 мм уже после первого предъявления стимула демонстрировали ориентировочную реакцию. Для морских донных рыб характерна чувствительность к сильному волнению на поверхности моря. На глубине 500 м их латеральная линия возбуждается, когда высота волны достигает 3 м и длины 100 м. Как правило, волны на поверхности моря порождают качку Поэтому при волнении в возбуждение приходит не только боковая линия рыбы, но и ее лабиринт. Результаты экспериментов по, казали, что полукружные каналы лабиринта реагируют на вращательные движения, в которые водяные потоки вовлекают тело рыбы. Утрикулюс рецептирует линейное ускорение, возникающее в процессе качки. Во время шторма меняется поведение как одиночных, так и стайных рыб. При слабом шторме пелагические виды в прибрежной зоне опускаются в придонные слои. При сильном волнении рыбы мигрируют в открытое море и уходят на большую глубину, где влияние волнения менее заметно. Очевидно, что сильное волнение оценивается рыбами как неблагоприятный или даже опасный фактор. Он подавляет пищевое поведение и вынуждает рыб совершать миграции. Алогичные изменения в пищевом поведении наблюдаются и у видов рыб, обитающих во внутренних водоемах. Рыболовы знают, что при волнении моря клев рыбы прекращается.
Таким образом, водоем, в котором обитает рыба, является источником разнообразной информации, передаваемой по нескольким каналам. Такая информированность рыбы о колебаниях внешней среды позволяет ей своевременно и адекватно реагировать на них локомоторными реакциями и изменением вегетативных функций.
Сигналы рыб. Очевидно, что рыбы сами являются источником разнообразных сигналов. Они издают звуки в диапазоне частот от 20 Гц до 12 кГц, оставляют химический след (феромоны, кайромоны), имеют собственные электрические и гидродинамические поля. Акустические и гидродинамические поля рыбы создают различными способами.
Издаваемые рыбами звуки довольно разнообразны, однако из-за низкого давления зафиксировать их можно лишь при помощи специальной высокочувствительной техники. Механизм формирования звуковой волны у разных видов рыб может быть различным (табл. 2.5).
|
2.5. Звуки рыб и механизм их воспроизведения |
Звуки рыб видоспецифичны. Кроме того, характер звука зависят от возраста рыбы и ее физиологического состояния. Звуки, исходящие от стаи и от отдельных рыб, также хорошо различимы. Например, звуки, издаваемые лещом, напоминают хрипы. Звуковая картина стаи сельдей ассоциируется с писком. Морской петух Черного моря издает звуки, напоминающие кудахтанье курицы. Пресноводный барабанщик идентифицирует себя барабанной дробью. Плотва, вьюн, щитовка издают писки, доступные для восприятия невооруженным ухом.
Пока трудно однозначно охарактеризовать биологическое значение издаваемых рыбами звуков. Часть из них является шумовым фоном. Внутри популяций, стай, а также между половыми партнерами издаваемые рыбами звуки могут выполнять и коммуникативную функцию.
Шумопеленгация успешно применяется в промышленном рыболовстве. Превышение звукового фона рыб над окружающими шумами составляет не более 15 дБ. Шумовой фон судна может десятикратно превышать рыбный звуковой пейзаж. Поэтому пеленг рыб возможен только с тех судов, которые могут работать в режиме "тишины", т. е. с заглушенными двигателями.
Таким образом, известное выражение "нем, как рыба" явно не соответствует действительности. Все рыбы имеют совершенный аппарат звуковой рецепции. Кроме того, рыбы являются источниками акустических и гидродинамических полей, которыми они активно пользуются для общения внутри стаи, обнаружения жертвы, предупреждения сородичей о возможной опасности и других целей.