Интересные факты о костных рыбах

Костные рыбы отличаются от других видов рыб наличием настоящих костей – смеси кальция, фосфатов и карбонатов – в их скелетах. Другими отличиями являются модификации в строении и расположении чешуи и плавников, а также наличие специфических зубов и гораздо более широкого спектра пищевых адаптаций. В совокупности эти особенности помогли им использовать гораздо более широкий диапазон мест обитания и кормления.

Костным рыбам требуется много энергии для жизни

Рыбы дышат и кормятся, чтобы получить достаточно энергии для удовлетворения своих повседневных физических потребностей. Значительная часть энергии расходуется на плавание, поиск пищи и партнера, а также на избегание хищников. Для экономии энергии костные рыбы создали специальный плавательный пузырь, который представляет собой камеру, заполненную газом. У большинства современных рыб газы попадают в плавательный пузырь прямо из системы кровообращения. Этот пузырь обеспечивает плавучесть и помогает удерживать рыбу в невесомости в толще воды. Благодаря этой системе рыбы могут оставаться на одном и том же уровне воды в течение нескольких часов, не затрачивая слишком много ценной энергии.

У костных рыб есть специальные жаберные камеры

За редким исключением, всем костным рыбам требуется постоянный источник кислорода для дыхания. Растворенный кислород свободно доступен в соленой и пресной воде, и для его извлечения рыбы пропускают воду через специальные жаберные камеры, которые обильно снабжены кровеносными сосудами. Когда вода проходит по сильно извитой поверхности жабр, кислород через тонкие мембраны попадает в красные гемоглобиновые клетки кровотока.

Их размеры варьируются от нескольких сантиметров до нескольких метров

Тысячи видов костных рыб имеют длину менее нескольких сантиметров. Среди самых маленьких – находящийся под угрозой вымирания карликовый бычок (Pandaka pygmaea). Взрослые самцы достигают 15 мм в длину, а взрослые самки – около 9 мм.

Некоторые виды могут достигать огромных размеров – намного больше человеческого роста. Самая длинная костная рыба – ремень-рыба (Regalecus glesne), вырастающая до 11 метров в длину. Среди самых тяжелых костных рыб – обыкновенная океаническая рыба-солнце (Mola mola), которая обитает в теплых и умеренных морях по всему миру. Большая рыба-солнце может достигать 3,3 метров в длину и весить 2 300 кг.

Многие осетровые (семейство Acipenseridae) вырастают очень большими. Самый крупный из них – белуга (Huso Huso), обитающая в Черном, Каспийском и Адриатическом морях. Она может достигать 5 метров в длину и весить 2 000 кг. Черный марлин (Makaira indica) вырастает до 4,7 метров и весит 750 кг. Европейский сом (Silurus glanis) достигает 5 метров в длину и весит около 300 кг.

Костные рыбы являются самыми многочисленными из всех видов рыб

Группа костных рыб (Osteichthyes) включает в себя наибольшее количество живых видов из всех научных классов позвоночных, более 28 000 видов, включая 50 видов реликтовых или анахроничных видов, которые доминировали в ихтиофауне много миллионов лет назад. Сюда входит около 96% всех видов рыб. Вероятно, что многие другие, включая некоторые глубоководные виды, еще предстоит идентифицировать.

Классификация костных рыб сложна. До сих пор ведутся споры о том, как следует их делить. На данный момент ученые признают более 500 различных семейств костных рыб и выделяют три подкласса: Actinopterygii, Crossopterygii и Dipnoi.

Лучепёрые рыбы – самый большой класс костных рыб

Класс Actinopterygii содержит несколько дополнительных небольших групп рыб, таких как Polypteridae (бихиры), Acipenseridae (осетровые), Polyodontidae (веслоногие рыбы) и Lepisosteidae (щуки). На сегодняшний день насчитывается более 20 000 видов подобных рыб, идентифицированных в широком диапазоне сред обитания – водных, морских и наземных. Хотя эти виды значительно различаются по размеру, внешнему виду и строению, для всех лучепёрых рыб характерны плавники, поддерживаемые костными элементами, называемыми лучами. Считается, что костные насекомые произошли от ранних лучепёрых рыб, родственных реликтовым видам, живущим сегодня.

Самая маленькая из известных лучепёрых рыб – филиппинский бычок (Pandaka pygmaea), длина которого составляет всего 12 мм. Самый крупный из них – арапамия (Arapamia gigas) из водных путей Амазонки, размер которой составляет 5 метров.

Кистепёрые рыбы появились 400 миллионов лет назад

Несколько примитивных представителей костных рыб все еще встречаются в природе и для таксономических целей их сгруппировали вместе в подкласс Crossopterygii. Одна из них – латимерия (Latimera chalumnae), большая сине-серая рыба, длина которой может достигать двух метров. Многие из ее черт сходны с ископаемыми видами, наиболее примечательными из которых являются расположение плавников. Лучи второго спинного плавника, анального плавника и парных плавников опираются на мускулистую покрытую чешуей лопасть, а мощный хвостовой плавник имеет симметричный вид. Раньше ученые думали, что весь этот подкласс рыб вымер. Но в 1938 году у берегов Юго-Восточной Африки была обнаружена живая латимерия (Latimeria chalumnae). С тех пор было собрано несколько экземпляров. Считается, что ранние кистепёрые рыбы дали начало земноводным в девонский период, примерно 360-400 миллионов лет назад.

Двоякодышащие рыбы выживают и в засуху

Другие необычные виды этой же групп – двоякодышащие рыбы из Африки, Австралии и Южной Америки, единственные живые представители широко распространенной группы рыб, живших на Земле около 350 миллионов лет назад. У некоторых из них спинной, анальный и хвостовой плавники срослись и образовали непрерывный срединный плавник. Для представителей подкласса Dipnoi также характерно сращение верхней челюсти с мозговой оболочкой, сращенные зубы и наличие органа дыхания воздухом, который открывается в пищевод. Их брюшные и грудные плавники длинные и трубчатые.

Некоторые виды выходят на поверхность, чтобы глотнуть воздух, в то время как другие разработали систему жабр, которая позволяет им дышать в воде. В периоды засушливой погоды африканские и южноамериканские виды глубоко зарываются в грязь у подножия озер и болот и покрываются толстым слоем слизи. Когда слизь высыхает, она обеспечивает рыбу защитным покровом, позволяя ей пережить засуху в зимний сезон. После возвращения дождей слизистая оболочка размягчается, и рыба снова выплывает.

Найденные окаменелости рыб датируются 550 миллионами лет

Первобытные рыбы относятся к кембрийскому периоду, примерно 550 миллионов лет назад. Эти бесчелюстные рыбы жили относительно без изменений в течение следующих 100 миллионов лет. Девонский период, примерно 360-400 миллионов лет назад, известен как «Эпоха рыб» из-за обилия и разнообразия рыб, появившихся в этот период. В девоне у них стали развиваться челюсти и парные плавники. У них была жесткая кожа, которая часто укреплялась массивной чешуей, позволяющей выдерживать периоды неблагоприятной погоды или избегать чрезмерного нападения хищников. Все четыре живых класса рыб и три подкласса Osteichthyes появились к середине девона. Многие виды рыб, которые жили во время девона, в настоящее время вымерли. Однако костные рыбы продолжали развиваться после девонского периода. Большинство современных отрядов костных рыб, вероятно, возникли в триасовый период, около 200 миллионов лет назад.

Костные рыбы – доминирующие позвоночные в океанах и пресноводных системах

Костную рыбу можно найти в пресных и соленых водах по всему миру, в отличие от хрящевой рыбы, обитающей только в соленой воде. Морские костные рыбы живут во всех тропических, умеренных и полярных морях и океанах, от мелководья до глубоководья. Некоторые виды обитают на глубине 11 км, другие виды населяют озера на высоте до 5 км над уровнем моря.

Они адаптированы к разным местам обитания: каменистые берега, коралловые рифы, леса водорослей, реки и ручьи, озера и пруды. Около 58% всех видов костных рыб (более 13 000 видов) обитают в морской среде. Хотя пресная вода составляет всего 0,01% воды на Земле, на пресноводных рыб приходится около 42% видов костных рыб (более 9 000 видов).

Костные рыбы выживают при низких и высоких температурах. Ярким примером их адаптации к экстремальным условиям является антарктическая ледяная рыба, живущая в настолько холодной воде, что антифризные белки (молекулы гликопротеина) беспрерывно циркулируют по ее телу, не допуская замерзания. Некоторые пустынные карпозубики (Cyprinodon macularius) живут в горячих источниках Калифорнии, температура которых достигает 45 °C.

У большинства костных рыб небольшие домашние ареалы

Наличие пищи в среде обитания, воспроизводство, экологические циклы и изменение температуры могут стать причинами миграции некоторых видов. Практически все виды тунцов мигрирующие. Альбакор (Thunnus alalunga) мигрирует через Тихий океан от Калифорнии к побережью Японии на расстояние более 8 500 км. Данные исследований по мечению альбакоров показывают, что они преодолевают в среднем 26 км в день.

Некоторые виды костных рыб диадромны, то есть они мигрируют между пресной и морской средой. Другие являются катадромными, то есть они живут в пресноводной среде, но мигрируют вниз по реке в океан для нереста. Пресноводные угри (семейство Anguillidae) развиваются в морской среде, а затем уплывают жить в пресноводные реки. Проходные рыбы большую часть жизни живут в океане, но мигрируют в пресноводную среду для нереста. Нерка (Oncorhynchus nerka) может преодолевать более 3 600 км вверх по реке для нереста.

У костных рыб веретенообразная форма

Костные рыбы демонстрируют большое разнообразие форм тела, но «типичная» форма тела рыб имеет примерно цилиндрическую форму, суженную с обоих концов. По сравнению с другими формами тела, веретенообразная форма создает меньшее сопротивление при движении.

Некоторые виды изменили типичную веретеновидную форму тела из-за среды обитания. Сжатая с боков (сплющенная из стороны в сторону) форма тела обычна для костных рыб, обитающих в плотном покрове или в коралловых рифах. Такая форма характерна, например, для рыб-бабочек (семейство Chaetodontidae). У донных рыб часто встречается вдавленная (приплюснутая сверху вниз) форма. В качестве примеров могут служить гусь-удильщик (семейство Lophidae) и морские летучие мыши (семейство Ogcocephalidae). Встречается у костных рыб и удлиненная угреобразная форма тела, например, у мурены из семейства Muraenidae.

У большинства видов есть пигментация

Пигмент в основном содержится в клетках, называемых хроматофорами. Большинство рыб могут сокращать и расширять свои хроматофоры для изменения цвета. Светоотражающие клетки, называемые иридоцитами, могут быстро менять цвет. Поскольку световые волны различной длины поглощаются на разных глубинах, рыбы под водой обычно выглядят иначе, чем на поверхности. У некоторых рыб, таких как стеклянный сомик (Kryptopterus bicirrhis), вовсе отсутствует пигментация.

Окраска хорошо замаскирует рыбу. У большинства видов спинная поверхность темнее брюшной. Когда свет идет сверху, животное кажется незаметным. Затененная спинная сторона рыбы сливается с темными океанскими глубинами или дном, если смотреть сверху. Вентральная сторона сливается с более светлой поверхностью моря, если смотреть снизу. Такую рыбу сложнее обнаружить хищникам и добыче. Некоторые рыбы окрашены так, чтобы гармонировать с окружающей средой. Окраска многих донных рыб совпадает с субстратом, они даже меняют цвет при переходе на новое место. Цвета северной щуки (Esox lucius) гармонично сочетаются с зарослями водорослей, где она подстерегает добычу.

Многие рыбы имеют деструктивную окраску. Их цвет и узор затемняют очертания рыбы, противореча форме тела животного. У некоторых рыб также есть ложное глазное пятно, которое может обмануть хищника и заставить его нанести удар в неправильном направлении, позволяя рыбе ускользнуть. У некоторых видов окраска становится ярче в период размножения, чтобы привлечь потенциальных партнеров.

Костные рыбы иногда меняют окраску по мере взросления. Молодые гарибальди (Hypsypops rubicundus), например, имеют темно-оранжевый цвет с ярко-синими пятнами; взрослые особи ярко-оранжевые. Некоторые виды могут менять пол, что сопровождается изменением цвета. Примеры включают в себя рыб-ангелов (семейство Pomacanthidae) и большинство видов губанов (семейство Labridae). Изменение цвета может быть временным. Например, встревоженные рыбы часто меняют цвет. Некоторые донные рыбы почти мгновенно меняют цвет в соответствии с субстратом.

У некоторых видов есть люциферины, которые при окислении излучают свет. У других рыб свет производят бактерии, живущие внутри них или на чешуе. В зависимости от вида биолюминесценция может привлекать партнеров, отпугивать или сбивать с толку хищников, привлекать добычу или действовать как «свет фар», помогая рыбе видеть в темноте.

Пищеварительная система костных рыб подходит для переработки разных видов пищи

Пищевод у костных рыб короткий и расширяемый, поэтому они могут проглотить большой предмет. Стенки пищевода наслоены мышцами. У большинства видов есть желудок, представляющий собой изогнутую мышечную трубку U-образной или V-образной формы. Желудочные железы выделяют вещества, которые расщепляют пищу, подготавливая ее к пищеварению. В конце желудка у многих косных рыб есть слепые мешочки, называемые пилорическими каналами. Это приспособления для увеличения площади кишечника.

Большая часть всасывания пищи происходит в кишечнике. Длина кишечника костных рыб сильно различается. Виды, питающиеся растениями, обычно имеют длинный извитый кишечник. У хищных костных рыб кишечник короче.

Костные рыбы имеют самые разные пищевые предпочтения

Они могут быть травоядными, плотоядными, всеядными или детритофагными (питаются разлагающимися растениями и животными). В целом костные рыбы способны поедать растения и животных любого размера, от микроскопического планктона до самых крупных морских животных. В их рационе часто встречаются кольчатые черви, морские улитки, мидии, моллюски, кальмары, ракообразные, насекомые, земноводные и другие рыбы.

Количество пищи, которую съедает костная рыба, напрямую зависит от ее размера, скорости обмена веществ и температуры окружающей среды. У более мелких особей обычно более высокий уровень метаболизма, чем у крупных особей того же вида. Тепловодным рыбам, как правило, требуется больше еды, чем холодноводным аналогичного размера. Некоторые костные рыбы могут долгое время обходиться без еды. Пресноводные угри способны прожить без еды более года!

Большинство видов костных рыб обнаруживают добычу по звуку

У них нет внешних ушных отверстий. Звуковые волны проходят через мягкие ткани к ушам. У костных видов рыб наблюдаются большие различия в чувствительности слуха, полосе пропускания и верхней границе частоты. Чувствительность около 20 Гц, вероятно, типична для большинства видов костных рыб.

У некоторых видов плавательный пузырь связан с адаптацией к усиленному восприятию звука на более высоких частотах. В ряде случаях плавательный пузырь прилегает к уху и действует как усилитель, улучшая обнаружение звука. У других видов, таких как золотая рыбка (Carassius auratus), плавательный пузырь и ухо соединяет серия мелких костей. Диапазон слышимости золотой рыбки составляет от 5 до 2 000 Гц, а пиковая чувствительность – около 400 Гц.

Недавно исследователи обнаружили, что американский шэд (Alosa sapidissima) и некоторые родственные ему виды могут улавливать звуки от 200 до 180 000 Гц. Ученые предполагают, что этот ультразвуковой слух – адаптация, позволяющая избежать эхолокации дельфинов, которые обычно производят щелчки с частотой около 100 000 Гц.

Боковая линия костных рыб воспринимает вибрации

Система боковой линии представляет собой серию заполненных жидкостью каналов, расположенных чуть ниже головы и по бокам тела. Каналы с сенсорными клетками открыты для окружающей воды через крошечные волосовидные поры. Движение воды, создаваемое турбулентностью, течениями или вибрациями, смещает эти волосовидные выступы и стимулирует сенсорные клетки. Они в основном предназначены для обнаружения низкочастотных вибраций и направленного потока воды, а также для восприятия расстояния.

Глаза костных рыб имеют различные структурные приспособления

Глаза костной рыбы состоят из палочек и колбочек. Они, вероятно, обладают цветовым зрением. Зрительные клетки специализируются на определенных длинах волн и интенсивности света. Как правило, у глубоководных рыб большие глаза, что позволяет им поглощать как можно больше света в темноте. У мелководных рыб глаза обычно меньше. Зрачки некоторых видов, например, угрей, сужаются и расширяются в зависимости от условий освещения. Однако у большинства видов зрачки не могут сокращаться или расширяться. У костных рыб большие линзы, позволяющие максимально использовать доступный свет.

Зрение у некоторых видов костных рыб может быть хорошо развитым. Золотая рыбка (Carassius auratus) обладает отличной остротой зрения на расстоянии до 4,8 метров. У других видов глаза вовсе отсутствуют. Слепые пещерные рыбы (семейство Amblyopsidae) не обладают зрительным восприятием.

На половую зрелость влияет возраст, пол и размер

В целом мелкие виды начинают размножаться в более раннем возрасте, чем крупные. Некоторые костные рыбы при рождении достигают половой зрелости. Самцы карликового окуня (Micrometrus minimus) могут нереститься сразу после рождения. Большинство костных рыб становятся половозрелыми в возрасте от одного до пяти лет. Некоторые достигают репродуктивного возраста в 10-15 лет.

У большинства видов сперма и яйца развиваются у отдельных особей мужского и женского пола. Некоторые виды гермафродиты: одна особь производит и сперму, и яйца. Последовательные гермафродиты рождаются одного пола и меняют его в течение жизни. У некоторых видов возможно самооплодотворение.

На размножение костной рыбы могут влиять различные факторы: изменение продолжительности солнечного света, присутствие противоположного пола, течения, приливы, фазы луны и наличие нерестилищ. Размножение обычно циклично. Продолжительность циклов может составлять от четырех недель до многих лет. Некоторые виды нерестятся непрерывно в течение весны и лета. Другие могут воспроизводиться только один раз в течение своей жизни.

Оплодотворение и эмбриональное развитие зависит от вида

Некоторые костные рыбы производят и «разбрасывают» икру. Одни яйца дрейфуют сквозь толщу воды. Плавать им помогают капли масла. Другие созревают на дне океана. Икра некоторых костных рыб липкая или имеет усики, которые опутывают их среди растений и других живых или неживых материалов в окружающей среде. В ряде случаях родители защищают свои яйца до тех пор, пока эмбрионы не разовьются, а детеныши не научатся плавать.

Яйцекладущие костные рыбы откладывают яйца во рту, на коже, плавниках или жабрах, а развивающийся эмбрион питается желточным мешком, образовавшимся до оплодотворения. Яйца обычно имеют шаровидную форму. Мягкая мембрана защищает яйцо. Большинство из них имеют диаметр от 0,4 до 3,0 мм.

У живородящих рыб самка сохраняет оплодотворенные яйца в яичнике или матке, а развивающийся эмбрион питается за счет связи с матерью. Личинки рыб развиваются из вылупившихся зародышей. На переходной стадии личинки многих видов выглядят и ведут себя иначе, чем взрослые особи. На ранних стадиях развития они питаются планктоном, бактериями или органическими остатками.

Периоды беременности сильно различаются у разных видов – от нескольких дней до нескольких месяцев. В пределах определенного вида температура воды влияет на скорость развития эмбриона. Число потомков обратно пропорционально шансам одного яйца достичь зрелости и воспроизвести. Обычная океаническая рыба-солнце, которая «разбрасывает» неоплодотворенные яйца, может произвести более 28 миллионов яиц за один сезон!

Вы знали?

• Мозг костной рыбы разделен на три части: передний, средний и задний мозг. Передний мозг отвечает за обоняние, средний мозг – за зрение, обучение и двигательные реакции, а задний мозг (продолговатый мозг и мозжечок) координирует движения, мышечный тонус и равновесие. Спинной мозг и матрица нервов обслуживают остальное тело.
• Некоторые костные рыбы из семейств Electrophoridae, Gymnotidae и Mormyridae вырабатывают электрический ток низкого напряжения. Электрическое поле нужно для навигации в мутной воде, обнаружения или оглушения добычи.
• Среди самых медленно плавающих костных рыб – угри. Самая быстрая костная рыба – парусник (Istiophorus platypterus) – развивает скорость 109 км/ч.
• Многие костные рыбы издают звуки, связанные с репродуктивным, социальным, территориальным или агрессивным поведением. Они могут издавать звук, потирая зубы друг о друга, вибрируя плавательным пузырем или сгибая и сокращая мышцы. Большинство звуков, издаваемых костными рыбами, ниже 10 000 Гц.
• У крупных видов и рыб, обитающих в холодных водах, обычно самая продолжительная жизнь. Некоторые мелкие виды живут всего несколько месяцев. Другие, такие как исландский берикс (Hoplostethus atlanticus), могут жить дольше 100 лет. Специалисты, исследовав годичные кольца на чешуе и позвонках, могут оценить возраст рыбы.