Как известно, рыбы в своей подводной среде обитания дышат с помощью жабр. Вода, которую рыба поглощает через рот, пропускается рыбой через жаберные щели, освобождаясь от растворенного в ней кислорода.
Кислород же усваивается организмом рыбы очень эффективно, гораздо эффективнее, чем даже у наземных млекопитающих.
Правда, не все рыбы дышат исключительно жабрами. Некоторые из них всасывают кислород сквозь кожу. Есть и такие рыбы, которые могут дышать даже на поверхности воды.
Легких у них нет, зато есть особенный орган - жаберный лабиринт. Он дает возможность рыбе дышать воздухом. Но есть один существенный минус: да, такая рыба может выжить и на суше, но постоянно находиться в воде она тоже не может, потому что, чтобы дышать, ей необходим воздух.
Любому живому существу, в том числе и рыбе, для осуществления жизнедеятельности кислород необходим. Он позволяет происходить в теле рыбы химическим реакциям по разложению органических веществ. В результате этих реакций высвобождается энергия, которая дает жизнь всему организму.
Как обеспечить достаточным кислородом аквариумных рыбок? В принципе кислород попадает в воду из соприкасающегося с ней воздуха. Можно активизировать этот процесс, искусственно создавая в воде волны, перекаты и пороги при помощи микрокомпрессора. Также растения, которыми обычно украшают аквариум, находятся в непрерывном процессе фотосинтеза, во время которого в воду выделяется кислород. Но минус в том, что в растения выделяют кислород только в дневное время, в ночное же они, как и все живые существа, его поглощают. Не нужно забывать, что кислород в аквариуме используется не только непосредственно для дыхания рыб, но и для разложения различных органических отходов. Так что регулярная чистка аквариума - это не только эстетическое мероприятие, но и полезная для самочувствия рыбок процедура.
Потребность рыб в кислороде может зависеть от их вида и габаритов, окружающей их температуры и даже от времени года за окном.
Особенно сильным фактором, оказывающим влияние на объем кислорода, содержащегося в воде аквариума, является ее температура. Все знают, что газ растворяется в воде тем хуже, чем выше ее температура. В принципе самым удовлетворительным количеством кислорода для большинства аквариумных рыб является около 0,60 миллилитров на сто грамм воды. Такое содержание кислорода возможно в воде, температура которой не превышает двадцати пяти градусов по Цельсию.
Чем выше температура воды, тем меньше в ней становится кислорода, тем больше его требуется рыбам. Поэтому такое устройство, как аквариумный компрессор, — частый гость в наших городских квартирах. Он позволяет вполне эффективно снабжать кислородом немалое количество рыб.
Все, конечно, зависит от вида рыбок, которых вы держите в своем аквариуме. Например, золотые рыбки свежий воздух любят особенно. А вот рыбки, естественная среда обитания которых - тропические водоемы, привыкли к теплу, высокой влажности и низкому содержанию кислорода в воде. Таким рыбкам микрокомпрессор в аквариуме не нужен. Вообще здесь подход индивидуальный: рыбам, привыкшим к водоемам с течением, быстро сменяющимися массами воды, свежий кислород необходим буквально, как воздух. А вот тем рыбкам, которые в природе живут в водоемах со стоячей водой, специальная аэрация аквариумной воды не требуется.
Часто говорят о том, что большое количество подводных растений способно насытить кислородом целый аквариум без всякой дополнительной аэрации. Но это не совсем так. Конечно, во всех зеленых растениях происходит процесс фотосинтеза, в результате которого в воду выделяется кислород. Но происходит это только при солнечном свете, то есть днем. Ночью же они начинают кислород поглощать. В этом случае при большом количестве растений в аквариуме рыбы могут там просто задохнуться. Так что аэрация воды все-таки необходима, пусть даже только ночная.
Как и всем живым созданиям, рыбам необходим кислород. Большинство рыб получает его при помощи специальных решетообразных органов, которые называются жабрами.
Жабры находятся прямо за ротовой полостью по обеим сторонам головы и, как правило, защищены полупрозрачной пластинкой - жаберной крышкой, или оперкулумом. Под оперкулумом располагается четыре ряда частично перекрывающих друг друга кроваво-красных жабер. Жабры состоят из костных дуг, которые поддерживают многочисленные жаберные лепестки - пары тонких мягких отростков, напоминающих плотно посаженные зубья расчески. Каждый лепесток содержит крошечные мембраны, или ламеллы, сотканные из миллиардов кровеносных капилляров. Стенки мембран настолько тонки, что текущая по ним кровь экстрагирует кислород непосредственно из водного потока, омывающего жабры. Затем ламеллы выводят из крови в воду углекислый газ. Вода, как и воздух, на 1/30 состоит из кислорода, и этот газовый обмен - кислорода и углекислого газа является ключевым компонентом подводной жизни.
Жесткие жаберные тычинки , расположенные на жаберной дуге, фильтруют поступающую воду. Кровеносные сосуды в жаберных лепестках снабжают кровью и осушают капилляры в ламелле.
Вода, проходящая по жаберным лепесткам , обогащает артериальную кровь кислородом. После этого кровь по венозным сосудам поступает в мембрану, где она освобождается от углекислого газа.
Поступление воды в жабры
Нормальная жизнедеятельность рыб обеспечивается непрерывным поступлением в жабры насыщенной кислородом воды. У большей части костных рыб рот и жабры работают во взаимодействии по принципу насоса: сначала жабры плотно закрываются, рот распахивается, а его стенки расширяются, затягивая внутрь воду. Затем ротовая полость сжимается, рот захлопывается, а жабры раскрываются, выталкивая воду изо рта. Такой способ дыхания, позволяющий воде проникнуть в жабры, даже если рыба находится в состоянии покоя, характерен для малоподвижных рыб, таких, как карп, камбала и палтус.
Дыхание начинается , когда рот рыбы раскрывается, а ротовая полость расширяется, всасывая воду.
Затем рот рыбы закрывается, и открываются оперкулумы, выталкивая воду из жаберной полости через жабры.
Правильнее дышать ртом
Активным рыбам - макрели, тунцу и некоторым видам акул - необходимо больше кислорода, чем их медлительным собратьям, таким, как камбала, угорь, электрический скат и морские коньки. Вот почему подводные рыбы часто плавают с открытыми ртами: это позволяет им пропустить через жабры значительно больший объем воды, а значит, и кислорода. Кроме того, жабры у этих видов рыб крупнее и толще, с тесно расположенными мембранами, что заметно повышает их респираторную способность. Эти рыбы вынуждены плавать даже во время сна, иначе они погибнут от недостатка кислорода (от удушения).
Примитивные жабры есть у . У большинства высших эти расположены на боковых стенках тела и верхних отделах грудных ног. Водные личинки насекомых имеют трахейные жабры, представляющие собой тонкостенные выросты на разных частях тела, в которых имеется сеть трахей.
Из иглокожих жабры имеют морские звезды и морские ежи. Все первичноводные хордовые животные (рыбы) имеют ряды парных отверстий (жаберные щели), расположенные в глотке. У кишечнодышащих (подвижных донных животных), оболочников (мелких морских животных с мешковидным телом, покрытым оболочкой) и бесчерепных (особая группа беспозвоночных животных) газообмен производится во время прохождения воды сквозь жаберные щели.
Как животные дышат жабрами
Жабры состоят из листочков (нитей), внутри них находится сеть кровеносных сосудов. Кровь в них отделена от внешней среды очень тонкой кожей, при этом создаются нужные условия для обмена между газами, растворенными в воде, и кровью. Жаберные щели у рыб разделены дугами, от которых отходят жаберные перегородки. У некоторых костных и хрящевых видов лепестки жабр расположены на наружной стороне дуг в два ряда. Активно плавающие рыбы имеют жабры с гораздо большей поверхностью, чем малоподвижные водные животные.
У многих беспозвоночных, молодых головастиков эти органы дыхания находятся на внешней стороне тела. У рыб и высших ракообразных они спрятаны под защитные приспособления. Часто жабры расположены в особых полостях тела, они могут быть прикрыты специальными складками кожи или кожистыми крышками (жаберными крышечками) для защиты от повреждений.
Жабры также выполняют функцию кровеносной системы.
Движение жаберной крышки при дыхании производится одновременно с движением (открыванием и закрыванием) рта. При дыхании рыба открывает рот, втягивает внутрь воду и закрывает рот. Вода воздействует на органы дыхания, проходит через них и выходит наружу. Кислород поглощается капиллярами кровеносных сосудов, расположенными в жабрах, а использованный углекислый газ выходит через них в воду.
- Читать: Рыбы дышат кишечником!
Без пищи животные могут прожить очень долго, а без кислорода - всего лишь несколько минут.
А как же быть рыбам? Ведь в воде трудно, казалось бы невозможно, дышать. В ней в двадцать раз меньше кислорода, чем в воздухе. Но, оказывается, это не так уж существенно. В легкие наземных животных кислород попадает тоже не непосредственно из атмосферы. Сперва он растворяется в жидкости, омывающей стенки легких, и только затем поступает в кровь. Выходит, что наземные животные тоже дышат кислородом, растворенным в воде.
Но почему в таком случае они не могут жить в воде, как рыбы? Да потому, что как только их легкие заполняются водой, растворенный в ней кислород мгновенно поглощается, а новый не поступает - и животное задыхается. Вот если бы вода в легких непрерывно заменялась свежей, то, скажем, собака или лошадь могли бы дышать в воде не хуже, чем в воздухе.
Для того чтобы нормально дышать в воде, нужны жабры. Жабры состоят из жаберных дуг с множеством лепестков. К жаберным дугам поступает отработанная кровь; здесь она отдает в воду углекислоту и обогащается кислородом.
Для нормального дыхания к жабрам тоже все время должна поступать свежая вода. Когда рыба плывет, вода входит в рот, омывает жабры и выходит через жаберные щели. Когда рыба стоит, она все время открывает и закрывает рот, приподнимает и опускает жаберные крышки, засасывая свежую и выталкивая старую воду.
Лучше использовать содержащийся в воде кислород помогают жабры, имеющие огромную поверхность. Например, у окуня поверхность жабр почти в 30 раз больше поверхности его тела. 
Форма и величина поверхности жабр, а также строение жаберных щелей зависят от образа жизни рыб. У пелагических рыб, то есть у рыб, живущих в толще воды, большой рот и широкие жаберные щели, это способствует лучшему проникновению в жабры свежей воды.
У рыб, обитающих на дне, жаберные щели маленькие,- ведь иначе жабры засорились бы песком и илом. При таком строении щелей вода в жабрах обновляется плохо, поэтому у донных рыб имеются приспособления для принудительного обмена воды.
Например, угорь при «вдохе» раздувает щеки и засасывает воду через рот, при «выдохе» он закрывает рот и, сжимая щеки, выталкивает воду через жаберные Щели. У камбал есть особая жаберная перепонка, выталкивающая воду, как поршень. Еще своеобразнее дышат скаты. У них в верхней части головы имеется отверстие, снабженное клапаном. При «вдохе» клапан открывается и вода свободно проходит через отверстие, поступая к жабрам; при выдохе клапан захлопывается и вода выходит через жаберные щели.
Небольшая азиатская рыбка гиринохелус имеет привычку присасываться ртом к донным предметам. И вот для того, чтобы приток воды к жабрам не прекратился, у этой рыбки имеется две пары жаберных отверстий. Когда рот закрыт, вода поступает через верхние отверстия и выходит через нижние.
Однако как ни удивительно приспособлены жабры к окружающим условиям, они далеко не всегда обеспечивают рыбе нормальное дыхание. В одних водоемах постоянно не хватает кислорода, в других его содержание резко падает в определенные времена года. Летом кислородный голод наблюдается во время засухи, когда непроточные водоемы начинают пересыхать, и по ночам, когда водные растения усиленно поглощают кислород. Зимой доступ кислорода из атмосферы в воду резко сокращается, так как водоемы покрываются толстым слоем льда и снега.
Рыбы по-разному реагируют на количество растворенного кислорода в воде. Одни нуждаются в очень высоком его содержании (лосось, сиг, форель, судак), другие менее требовательны (плотва, окунь, щука), третьи удовлетворяются совершенно ничтожным количеством (карась, линь). Для каждого вида рыб существует как бы определенный порог содержания кислорода в воде, ниже которого они становятся вялыми, почти не перемещаются, плохо питаются и в конце концов погибают.
Одни рыбы не терпят даже малейшего «кислородного голодания» и населяют водоемы только с прозрачной, холодной, богатой кислородом водой. Другие живут даже в болотах.
Наверное, многие замечали, что при недостатке кислорода в аквариуме рыбы поднимаются на поверхность и начинают захватывать атмосферный воздух.
Но так дышать атмосферным воздухом в течение долгого времени рыбы не могут, поэтому некоторые из них приспособились дышать другими органами.
Карп, карась, линь часто обитают в прудах с затхлой водой; одних жабр им не хватает, и они дышат также поверхностью кожи. Карась и угорь в корзине с сырой травой, в холодное время, могут жить более двенадцати часов.
Еще дольше обходится без воды илистый прыгун. Охотясь за насекомыми, он проводит на суше много часов. Пойманных прыгунов держали по шесть суток на влажном песке, и они чувствовали себя вполне нормально. Дышат прыгуны, помимо жабр, кожей и полостью рта. Кроме того, жаберные крышки у них плотно прижимаются к телу, и жабры долгое время остаются влажными. Некоторые натуралисты считают, что прыгуны могут дышать и хвостом. Не зря эта рыбка часто лежит на прибрежном песке, окунув хвост в воду.
В.Сабунаев, "Занимательная ихтиология"
Без пищи животные могут прожить очень долго, а без кислорода - всего лишь несколько минут.
А как же быть рыбам? Ведь в воде трудно, казалось бы невозможно, дышать. В ней в двадцать раз меньше кислорода, чем в воздухе. Но, оказывается, это не так уж существенно. В легкие наземных животных кислород попадает тоже не непосредственно из атмосферы. Сперва он растворяется в жидкости, омывающей стенки легких, и только затем поступает в кровь. Выходит, что наземные животные тоже дышат кислородом, растворенным в воде.
Но почему в таком случае они не могут жить в воде, как рыбы? Да потому, что как только их легкие заполняются водой, растворенный в ней кислород мгновенно поглощается, а новый не поступает - и животное задыхается. Вот если бы вода в легких непрерывно заменялась свежей, то, скажем, собака или лошадь могли бы дышать в воде не хуже, чем в воздухе.
Для того чтобы нормально дышать в воде, нужны жабры. Жабры состоят из жаберных дуг с множеством лепестков. К жаберным дугам поступает отработанная кровь; здесь она отдает в воду углекислоту и обогащается кислородом.
Для нормального дыхания к жабрам тоже все время должна поступать свежая вода. Когда рыба плывет, вода входит в рот, омывает жабры и выходит через жаберные щели. Когда рыба стоит, она все время открывает и закрывает рот, приподнимает и опускает жаберные крышки, засасывая свежую и выталкивая старую воду.
Лучше использовать содержащийся в воде кислород помогают жабры, имеющие огромную поверхность. Например, у поверхность жабр почти в 30 раз больше поверхности его тела.
Форма и величина поверхности жабр, а также строение жаберных щелей зависят от образа жизни рыб. У пелагических рыб, то есть у рыб, живущих в толще воды, большой рот и широкие жаберные щели, это способствует лучшему проникновению в жабры свежей воды.
У рыб, обитающих на дне, жаберные щели маленькие,- ведь иначе жабры засорились бы песком и илом. При таком строении щелей вода в жабрах обновляется плохо, поэтому у донных рыб имеются приспособления для принудительного обмена воды.
Например, угорь при «вдохе» раздувает щеки и засасывает воду через рот, при «выдохе» он закрывает рот и, сжимая щеки, выталкивает воду через жаберные щели. У камбал есть особая жаберная перепонка, выталкивающая воду, как поршень. Еще своеобразнее дышат скаты. У них в верхней части головы имеется отверстие, снабженное клапаном. При «вдохе» клапан открывается и вода свободно проходит через отверстие, поступая к жабрам; при выдохе клапан захлопывается и вода выходит через жаберные щели.
Небольшая азиатская рыбка гиринохелус имеет привычку присасываться ртом к донным предметам. И вот для того, чтобы приток воды к жабрам не прекратился, у этой рыбки имеется две пары жаберных отверстий. Когда рот закрыт, вода поступает через верхние отверстия и выходит через нижние.
Однако как ни удивительно приспособлены жабры к окружающим условиям, они далеко не всегда обеспечивают рыбе нормальное дыхание. В одних водоемах постоянно не хватает кислорода, в других его содержание резко падает в определенные времена года. Летом кислородный голод наблюдается во время засухи, когда непроточные водоемы начинают пересыхать, и по ночам, когда водные растения усиленно поглощают кислород. Зимой доступ кислорода из атмосферы в воду резко сокращается, так как водоемы покрываются толстым слоем льда и снега.
Рыбы по-разному реагируют на количество растворенного кислорода в воде. Одни нуждаются в очень высоком его содержании (лосось, сиг, ), другие менее требовательны ( , окунь, ), третьи удовлетворяются совершенно ничтожным количеством ( , ). Для каждого вида рыб существует как бы определенный порог содержания кислорода в воде, ниже которого они становятся вялыми, почти не перемещаются, плохо питаются и в конце концов погибают.
Одни рыбы не терпят даже малейшего «кислородного голодания» и населяют водоемы только с прозрачной, холодной, богатой кислородом водой. Другие живут даже в болотах.
Наверное, многие замечали, что при недостатке кислорода в аквариуме рыбы поднимаются на поверхность и начинают захватывать атмосферный воздух.
Но так дышать атмосферным воздухом в течение долгого времени рыбы не могут, поэтому некоторые из них приспособились дышать другими органами.
Карась, линь часто обитают в прудах с затхлой водой; одних жабр им не хватает, и они дышат также поверхностью кожи. Карась и угорь в корзине с сырой травой, в холодное время, могут жить более двенадцати часов.
Еще дольше обходится без воды илистый прыгун. Охотясь за насекомыми, он проводит на суше много часов. Пойманных прыгунов держали по шесть суток на влажном песке, и они чувствовали себя вполне нормально. Дышат прыгуны, помимо жабр, кожей и полостью рта. Кроме того, жаберные крышки у них плотно прижимаются к телу, и жабры долгое время остаются влажными. Некоторые натуралисты считают, что прыгуны могут дышать и хвостом. Не зря эта рыбка часто лежит на прибрежном песке, окунув хвост в воду.
Как ни странно, но у рыб в дыхании иногда принимает участие и кишечник.
Южноамериканские сомики дорас захватывают ртом воздух и подают его в кишечник, к стенкам которого подходит масса кровеносных сосудов. Здесь-то и происходит дополнительное обогащение крови кислородом. Американские панцирные сомы имеют в желудке слепой отросток. Он наполняется воздухом, который, при надобности, используется для дыхания.
У ост-индской рыбы, мешкожаберного сома, вдоль всего позвоночника тянется вырост жаберной полости в виде мешка. Сом при недостатке кислорода в воде набирает в него атмосферный воздух и пользуется им для дыхания.
Небольшая рыбка, населяющая многие заболоченные водоемы, может дышать и жабрами, и поверхностью кожи, и с помощью кишечника. А пересохнет водоем - он впадет в спячку, что еще более снижает потребность организма в кислороде. В сильную засуху вьюны зарываются в ил. На поверхности ила часто образуется такая плотная корка, что по ней можно ехать на телеге. А вьюнам хоть бы что. Они не погибают и после дождей вновь перебираются в воду. Интересно отметить, что не только при спячке, но и при любом ином понижении жизненных процессов потребность в кислороде резко падает. Если сазану или стерляди положить в рот комочек ваты, смоченной коньяком, рыба впадает в оцепенение и при низкой температуре может прожить без воды двое суток.
У некоторых рыб для дыхания атмосферным воздухом образовались особые органы.
На Дальнем Востоке водится рыба змееголов, названная так из-за формы головы, которая похожа у нее на змеиную. Это хищная рыба, достигающая семи килограммов веса. Живет она в илистых затонах и мелководных озерах, сообщающихся с Амуром. Летом здесь мало кислорода. Но змееголова это не страшит. У него над жабрами есть полость, богатая кровеносными сосудами. Когда дышать в воде становится трудно, змееголов захватывает ртом воздух и перегоняет его в наджаберный орган. Там и происходит обогащение крови кислородом.
Сколько времени змееголов может жить вне воды, неясно: по одним данным 7-8 часов, по другим - до семи суток.
Индийскую рыбу анабас не зря называют сухопутным путешественником. На суше во влажном воздухе анабас может жить несколько суток. Его перевозят без воды в корзинах или глиняных сосудах. Для дыхания он пользуется лабиринтовым аппаратом, расположенным рядом с жабрами. Проходя через извилистый лабиринт, проглоченный воздух отдает в кровь анабаса кислород.
Тропические рыбы - макроподы, бойцовые, гурами, - обитающие в пересыхающих водоемах, а иногда и в канавах на рисовых полях, тоже пользуются для воздушного дыхания лабиринтовым аппаратом. Эти рыбы, так же как анабас, настолько приспособились к воздушному дыханию, что если лишить их возможности пользоваться атмосферным воздухом, то они через несколько часов погибнут.
Рыбы используют для дыхания и плавательный пузырь. У одних он - резервуар для сбережения кислорода про запас. Ведь хищным рыбам в погоне за добычей приходится развивать огромную скорость. Кислорода в это время расходуется очень много, и жабры с работой не справляются. Тогда-то эти рыбы и используют кислород из плавательного пузыря.
У других рыб плавательный пузырь превратился в специальный орган дыхания. Он бывает ячеистым, пористым или состоит из множества отдельных камер. Воздух в плавательный пузырь, заменяющий легкие, поступает через рот или через носовые отверстия. Именно так устроен пузырь у многопера, амии и панцирной щуки.
Многопер водится в водоемах экваториальной Африки. Достигает метровой длины. Свое название он получил оттого, что спинной плавник у него состоит из отдельных небольших плавничков. У многопера вкусное мясо, и местное население с энтузиазмом охотится на него. Обнаружить многопера легко по шуму, который он производит, заглатывая атмосферный воздух.
Амия живет в реках и озерах Северной Америки. Это очень прожорливый хищник, она нападает даже на добычу, превышающую ее по размерам.
Панцирная щука - крупная рыба до шести метров длиной, населяет пресноводные водоемы Кубы. В небольших количествах сохранилась также в Северной и Центральной Америке. Интересна как объект спортивного рыболовства. Настоящие легкие образовались из плавательного пузыря у двоякодышащих рыб. Известно три вида этих рыб из трех различных семейств.
В илистых, часто пересыхающих водоемах Австралии живет метровая двоякодышащая
рыба рогозуб. Название говорит само за себя - у этой рыбы роговые зубы. Летом,
когда кислорода в воде становится мало, рогозуб начинает дышать легкими, но
на берег выползать не может.
Исключительно долго без воды может жить африканская двоякодышащая рыба протоптерус. Когда водоемы пересыхают, она устраивает из ила и слизи, выделяемой телом, особый кокон с крышечкой. В нем протоптерус личинки многопёра, вьюна, проводит все засушливое время водяного слона. года, то есть около шести месяцев. В таких коконах его перевозят на тысячи километров. Протоптерус может находиться в спячке более трех лет! Если кокон положить в теплую воду, он растворится- и рыба начинает плавать как ни в чем не бывало. Третья двоякодышащая рыба - американский чешуйчатник. Обитает в заболоченных участках Амазонки и в жаркое время года впадает в спячку. В воде, лишенной кислорода, может жить более двух недель.
Ни одна выклюнувшаяся из икринки рыбка не может дышать атмосферным воздухом. А кислорода только что родившейся рыбке требуется значительно больше, чем взрослой. Как же дышат личинки в водоемах, где мало кислорода? Оказывается, природа предусмотрела и это. Одни личинки дышат всей поверхностью кожи, у других обильно развивается кровеносная система, у третьих образуются наружные органы дыхания, исчезающие по мере роста рыбы.
В. Б. Сабунаев
"Занимательная ихтиология"