浮き袋。 浮き袋と魚の流体力学的特徴

特性脊索動物：

• 3層構造;
• 二次体腔;
• 和音の外観;
• すべての生息地（水、陸-空気）の征服。

進化の過程で、臓器は改善されました：

• 動き;
• 育種;
• 呼吸;
• 血液循環;
• 消化;
• 感情;
• 神経質（すべての臓器の働きを調節および制御する）;
• ボディカバーが変更されました。

すべての生物の生物学的意味：

一般的な特性

住む-淡水貯留層; 海の水で。

寿命-数ヶ月から100年。

寸法-10mmから9メートルまで。 （魚座は一生成長します！）。

重み-数グラムから2トンまで。

魚は最も古い主要な水生脊椎動物です。 彼らは水中でしか生きることができず、ほとんどの種は泳ぎが上手です。 進化の過程にある魚のクラスは、 水生環境、それに関連付けられています 特徴これらの動物の構造。 並進運動の主なタイプは、尾側領域または全身の筋肉組織の収縮による横方向の波のような運動です。 胸筋と腹筋の対になったひれは、スタビライザーの機能を果たし、体を上下させ、停止を回し、スムーズな動きを遅くし、バランスを維持します。 対になっていない背びれと尾びれは竜骨のように機能し、魚の体を安定させます。 皮膚の表面にある粘膜層は、摩擦を減らし、急速な動きを促進し、細菌性および真菌性疾患の病原体から体を保護します。

魚の外部構造

側線

側線の器官はよく発達しています。 側線は水流の方向と強さを感知します。

このため、目が見えなくても、障害物にぶつかることはなく、動く獲物を捕まえることができます。

内部構造

スケルトン

骨格は、よく発達した横紋筋をサポートします。 一部の筋肉セグメントは部分的に再構築され、頭、顎、鰓蓋、胸鰭などに筋肉のグループを形成しました。 （目、上顎および下顎筋、対になったひれの筋肉）。

浮き袋

腸の上には薄壁の嚢があります。これは、酸素、窒素、二酸化炭素の混合物で満たされた浮き袋です。 泡は腸の成長から形成されました。 浮き袋の主な機能は静水圧です。 浮き袋内のガスの圧力を変えることで、魚は浸漬の深さを変えることができます。

浮き袋の容積が変わらなければ、魚は水柱にぶら下がっているように同じ深さになります。 泡の体積が増えると、魚が浮き上がります。 下げると、逆のプロセスが発生します。 一部の魚の浮き袋は、ガス交換に参加したり（追加の呼吸器官として）、さまざまな音の再生の共鳴器として機能したりすることができます。

体腔

臓器系

消化器

消化器系は口から始まります。 スズキと他の肉食動物 硬骨魚顎と多くの骨に 口腔獲物を捕らえて保持するのに役立つ小さな鋭い歯がたくさんあります。 筋肉質の舌はありません。 咽頭を通って食道に入ると、食物は大きな胃に入り、そこで塩酸とペプシンの作用で消化され始めます。 部分的に消化された食物は小腸に入り、そこで膵臓の管と肝臓が流れます。 後者は胆嚢に蓄積する胆汁を分泌します。

小腸の初めに、盲目のプロセスが小腸に流れ込みます。これにより、腸の腺と吸収の表面が増加します。 消化されなかった残留物は後腸に排泄され、肛門から外側に排出されます。

呼吸器

呼吸器（鰓）は、真っ赤な鰓フィラメントの列の形をした4つの鰓アーチにあり、鰓の相対的な表面を増やす非常に薄い折り目で外側が覆われています。

水は魚の口に入り、鰓スリットを通してろ過され、鰓を洗い、鰓蓋の下から投げ出されます。 ガス交換は多くの鰓毛細血管で起こり、鰓を取り巻く水に向かって血液が流れます。 魚は水に溶けている酸素の46-82％を吸収することができます。

鰓フィラメントの各列の反対側には、白っぽい鰓篩があります。 非常に重要魚に餌を与えるために：適切な構造のろ過装置を形成するものもあれば、獲物を口腔内に留めるのに役立つものもあります。

循環器

循環器系は、2室の心臓と血管で構成されています。 心臓には心房と心室があります。

排泄物

排泄システムは、ほぼ全身の体腔に沿って脊柱の下にある2つの暗赤色のリボンのような腎臓によって表されます。

腎臓は、尿の形で血液から老廃物をろ過します。尿は、2つの尿管を通って膀胱に入り、膀胱は肛門の後ろで外側に開きます。 有毒な崩壊生成物（アンモニア、尿素など）のかなりの部分が、魚の鰓フィラメントを介して体から排泄されます。

緊張

神経系は前が太くなった中空の管のように見えます。 その前端は脳を形成し、前部、間脳、中脳、小脳、延髄の5つのセクションがあります。

さまざまな感覚器官の中心は、脳のさまざまな部分にあります。 脊髄内の空洞は脊柱管と呼ばれます。

感覚器官

味蕾、または味蕾は、口腔の粘膜、頭、触角、ひれの細長い光線にあり、体の表面全体に散らばっています。 触覚体と熱受容体は皮膚の表層に散らばっています。 主に魚の頭に、電磁感覚の受容体が集中しています。

二 大きな目 頭の側面にあります。 レンズは丸く、形を変えず、平らにされた角膜にほとんど触れます（したがって、魚は近視眼で、10〜15メートルしか見えません）。 ほとんどの硬骨魚では、網膜に桿体と錐体が含まれています。 これにより、変化する光の状態に適応できます。 ほとんどの硬骨魚は色覚を持っています。

聴覚器官頭蓋骨の後ろの骨の左右にある内耳、または膜迷路によってのみ表されます。 水生動物にとって、音の向きは非常に重要です。 水中での音速の伝播速度は、空気中のほぼ4倍です（魚の体組織の透音率に近い）。 したがって、比較的単純な聴覚器官でさえ、魚は音波を知覚することができます。 聴覚器官は、解剖学的にバランス器官に関連しています。

頭から尾びれまで、一連の穴が体に沿って伸びています- 側線。 穴は皮膚に浸された運河に接続されており、それは頭で強く枝分かれし、複雑なネットワークを形成しています。 側線は特徴的な感覚器官です。そのおかげで、魚は水の振動、流れの方向と強さ、さまざまな物体から反射される波を知覚します。 この器官の助けを借りて、魚は水の流れの中を移動し、獲物や捕食者の動きの方向を認識し、かろうじて透明な水中で固体の物体にぶつかることはありません。

再生

魚は水中で繁殖します。 ほとんどの種は産卵し、受精は体外受精、時には体外受精であり、これらの場合、出生が観察されます。 受精卵の発達は数時間から数ヶ月続きます。 卵から出てきた幼虫には、卵黄嚢が残っています。 栄養素。 最初は不活性で、これらの物質だけを食べ、次にさまざまな微視的なものを積極的に食べ始めます 水生生物。 数週間後、幼虫は鱗状で成魚のような稚魚に成長します。

魚の産卵はで行われます 別の時間今年の。 多数 淡水魚中に卵を産む 水生植物浅瀬で。 魚の繁殖力は、平均して陸生脊椎動物の繁殖力よりもはるかに高く、これは卵と稚魚の大量死によるものです。

浮き袋はほとんどの硬骨魚の特徴です。 胚的に、それは消化管の背側の副産物として発生します。 多くの種では、膀胱と食道の間の接続が失われます（閉じた膀胱の魚）が、一部の種では、それは一生残ります（開いた膀胱の魚）。 浮き袋は主に静水圧機能を果たします。これは膀胱内のガスの量の変化によるものであり、その結果、魚の体密度の変化につながります。 膀胱を開いた魚では、膀胱の体積の変化は、膀胱を圧縮するか、逆に、空気を飲み込んだときに膀胱を拡張することによって達成されます。 閉じた小胞では、吸収によって、または逆に、ガス腺の毛細血管の特別なネットワーク（奇跡的な神経叢）によるガスの放出によって。 浮き袋を満たすガスは主に窒素です。 一部の魚では、浮袋は骨のシステム（いわゆるウェーベル装置）によって内耳（膜迷路）に接続されています。 その参加により、水柱内の魚の位置の変化に関連する膀胱の体積の変化は、内耳の半規管に伝達されます。 バランスの器官。 さらに、ウェーベル装置は音を送信します。 これらは体の表面によって知覚され、浮き袋と共鳴し、聴覚器官（膜迷路）に伝達されます。 一般に、浮き袋の外観は、おそらく骨の骨格の形成による魚の体の重さによるものです。

浮き袋と魚の流体力学的特徴

魚の浮力（魚の体の密度と水の密度の比率）は、中立（0）、正または負のいずれかになります。 ほとんどの種では、浮力は+0.03から-0.03の範囲です。 正の浮力で魚は浮き上がり、中性浮力で水柱に浮き、負の浮力で沈みます。

米。 10.コイ科の浮き袋。

魚の中性浮力（または静水圧平衡）が達成されます：

1）浮き袋の助けを借りて;

2）筋肉に水をまき、骨格を軽くする（ 深海魚)

3）脂肪の蓄積（サメ、マグロ、サバ、ヒラメ、ハゼ、ドジョウなど）。

ほとんどの魚は浮き袋を持っています。 その発生は、硬骨魚の割合を増加させる骨骨格の出現に関連しています。 軟骨魚類には浮き袋がありません。硬骨魚類の中には、底魚（ハゼ、ヒラメ、ランプフィッシュ）、深海、およびいくつかの速く泳ぐ種（マグロ、カツオ、サバ）には存在しません。 これらの魚の追加の静水圧適応は、筋肉の努力によって形成される持ち上げ力です。

浮袋は食道の背壁の突出の結果として形成され、その主な機能は静水圧です。 浮き袋はまた、圧力の変化を感知し、聴覚器官に直接関係しており、音の振動の共振器および反射器です。 ドジョウでは、浮袋は骨のカプセルで覆われ、静水圧機能を失い、変化を知覚する能力を獲得しました。 大気圧。 ハイギョや骨のあるガノイドでは、浮き袋が呼吸の機能を果たします。 一部の魚は浮き袋（タラ、メルルーサ）の助けを借りて音を出すことができます。

浮き袋は、腎臓の下にある比較的大きな弾性嚢です。 それは起こります：

1）対になっていない（ほとんどの魚）;

2）ペア（ハイギョとマルチフェザー）。

多くの魚では、浮袋は単一チャンバー（鮭）であり、一部の種では2チャンバー（コイ科）または3チャンバー（間違い）であり、チャンバーは互いに連絡しています。 浮き袋の多くの魚では、ブラインドプロセスが広がり、それを内耳（ニシン、タラなど）に接続します。

浮き袋は、酸素、窒素、二酸化炭素の混合物で満たされています。 魚の浮き袋内のガスの比率は、魚の種類、生息地の深さ、生理学的状態などによって異なります。深海魚では、浮き袋には、表面近くに生息する種よりもかなり多くの酸素が含まれています。 。 浮き袋のある魚は、オープンブラダーとクローズドブラダーに分けられます。 開いた膀胱の魚では、浮袋は空気ダクトによって食道に接続されています。 これらには、ハイギョ、マルチフェザー、軟骨および骨のガノイド、骨からのニシン、コイのような、パイクのようなものが含まれます。 タイセイヨウニシン、スプラット、カタクチイワシには、通常の空気ダクトに加えて、肛門の後ろに浮き袋の後ろを接続する2番目のダクトがあります。 外部環境。 閉じた膀胱の魚には、空気管がありません（スズキのような、タラのような、ボラのようななど）。 魚の浮き袋が最初にガスで満たされるのは、幼虫に飲み込まれたときです。 大気。 したがって、コイの幼虫では、これは孵化後1〜1。5日で発生します。 これが起こらなければ、幼虫の発育が妨げられて死んでしまいます。 閉じた膀胱の魚では、浮袋は最終的に外部環境との接触を失います。開いた膀胱の魚では、空気ダクトは生涯にわたって持続します。 閉じた袋の魚の浮き袋のガス量の調整は、次の2つのシステムを使用して行われます。

1）ガス腺（膀胱を血液からのガスで満たします）;

2）楕円形（膀胱から血液にガスを吸収します）。

ガス腺-浮き袋の前にある動脈と静脈の血管のシステム。 筋肉の括約筋に囲まれた薄い壁の浮袋の内殻の楕円形の領域は、膀胱の後ろにあります。 括約筋が弛緩すると、浮袋からのガスが壁の中間層に入り、そこに静脈毛細血管があり、血液への拡散が起こります。 吸収されるガスの量は、楕円形の開口部のサイズを変更することによって調整されます。

閉じた浮き袋が潜るとき、浮き袋内のガスの量は減少し、魚は負の浮力を獲得しますが、特定の深さに達すると、ガス腺を通して浮き袋にガスを放出することによってそれに適応します。 魚が上昇すると、圧力が低下すると、浮袋内のガスの量が増加し、過剰なガスが楕円形から血液に吸収され、鰓から水中に除去されます。 膀胱を開いた魚には楕円形がなく、余分なガスが空気ダクトから排出されます。 ほとんどのオープンバブルフィッシュにはガス腺（ニシン、サーモン）がありません。 血液から膀胱へのガスの分泌はほとんど発達しておらず、膀胱の内層にある上皮の助けを借りて行われます。 多くの膀胱外魚は、深部で中性浮力を確保するために、ダイビング前に空気を取り入れます。 しかし、強いダイビングではそれだけでは不十分で、浮き袋は血液からのガスで満たされます。

釣り人のお気に入りの珍味の1つは、火で揚げた魚の浮き袋です...しかし、もちろん、自然は人間の娯楽のためにこの器官を作成しませんでした。 そして何のために？

答えは明らかです。魚が泳ぐには浮き袋が必要です。より正確には、特定の深さにとどまるためです。 これは、自然の静水圧センサーのようなものです。

魚が少し深く沈んだと想像してみてください。 彼女の体の水圧はすぐに上昇しました。 圧力の上昇により、浮き袋が収縮し始め、空気を押し出します。これは自動的に発生し、魚はこのプロセスを任意に制御できなくなります。

学校の物理学のコースで覚えているように、空気は水よりも軽いです。 したがって、膀胱内の空気量を減らすと、魚はやや重くなり、潜りやすくなります。 彼女の体重が一定であるならば、彼女は沈むために多くの努力をしなければならないでしょう、しかしあなたは泡が彼女のために半分の仕事をしていると言うことができます。

膀胱を貫通する神経終末は中央に伝達されます 神経系適切な信号。これにより、魚は深さ、圧力を感じ、それに応じて動きを調整します。

魚が上昇すると、すべてが正反対に起こります。魚の体の水圧が低下し、浮き袋が膨張して空気を吸い込みます。 魚の体重が減り、上がりやすくなります。

浮き袋のこの機能は、深海魚や底生生物を導く魚がなぜそれを持っていないのかを説明しています-彼らが浮上しようとしないのになぜそれが必要なのですか？

ただし、静水圧が主な機能ですが、浮袋の機能はこれだけではありません。 うお座は沈黙の「モデル」であると考えられていますが、魚類学者はこれに決して同意しません。 魚は、水の振動を音波に変換して、独自の種類の信号を送ることができます。これは、浮き袋の助けを借りて行われます。

魚はどのようにしてそのような有用な獲得を獲得したのでしょうか？

この質問は、胚の発達によって答えられます。 浮袋は、腸管の副産物から形成されます。 一般に、これは驚くべきことではありません。なぜなら、最も古い多細胞生物で最初に形成されたのは腸腔であり、他の臓器は何らかの形でそこから来なければならなかったからです。 しかし、さらなるオプションが可能です。腸と浮き袋の間の通路は、一部の魚種では大きくなりすぎますが、他の魚種では維持されます。 これは魚の分類に反映されています。最初の科学者は物理学者（閉じた泡）と呼び、2番目の科学者はフィソストーム（開いた泡）と呼びます。 生理検査医では、ガスは血液から赤い体を通って膀胱に入ります-その壁に毛細血管が蓄積します-そして生理筋では-腸を通って、それらは単に空気を飲み込みます。

ちなみに、空気を吸い込んだ状態での膨張、空気を押し出した状態での圧縮、そして開いた腹では、それも口からです...これは何かを思い出させますか？ もちろん、肺！ はい、浮き袋は、私たちを含む陸上動物が獲得した肺の進化の「祖先」です。

魚は水中に生息する脊椎動物の巨大なグループです。 彼ら 主な特徴えら呼吸です。 液体環境で移動するために、これらの動物は多種多様な適応を使用します。 浮き袋は、浸漬の深さを調節する最も重要な静水圧器官であり、呼吸や音の発生にも関与しています。

浮き袋は、魚の浸漬の深さを調節する最も重要な静水圧器官です。

静水圧器官の発達と構造

魚の浮き袋の形成は、発達の初期段階で始まります。 一種の副産物に変更された直腸のセクションの1つは、最終的にガスで満たされます。 これを行うために、稚魚が現れ、口で空気を捕らえます。 時間の経過とともに、一部の魚では膀胱と食道の接続が失われます。

空気室で魚を釣る 2つのタイプに分けられます：

1. 開いた膀胱は、腸と接続している特別なチャネルの助けを借りて充填を制御することができます。 彼らはより速く上昇し沈むことができ、必要に応じて、彼らの口を通して大気から空気を取ります。 このタイプには、ほとんどの硬骨魚が含まれます。たとえば、コイやパイクなどです。
2. 閉じた気泡には、外界と直接連絡しない密閉されたチャンバーがあります。 ガスレベルはによって制御されます 循環系。 魚の浮き袋は毛細血管のネットワーク（赤い体）で編まれており、ゆっくりと空気を吸収または放出することができます。 このタイプの代表はタラ、スズキです。 急激な深さの変化を許容することはできません。 水から瞬時に抽出することで、そのような魚は大きく膨らみます。

魚の浮き袋は、透明な弾性壁を備えた空洞です。

それらの構造に従って、それらは区別します：

• シングルチャンバー;
• 2室;
• 3室。

原則として、ほとんどの魚ではこの器官は1つですが、ハイギョでは対になっています。 深い景色は非常に小さな泡で通り抜けることができます。

浮き袋の機能

魚の体の浮き袋は、ユニークで多機能な器官です。 それは人生をはるかに楽にし、多くのエネルギーを節約します。

主な機能は静水圧効果だけではありません。 一定の深さでホバリングするには、体の密度がに対応している必要があります 環境。 空気室のない水鳥は、ひれの絶え間ない働きを利用するため、不必要なエネルギー消費につながります。

チャンバーキャビティは任意に伸縮することはできません。 浸漬すると、体への圧力が増加し、収縮し、ガスの量が減少し、総密度が増加します。 魚は簡単に希望の深さに沈みます。 魚が水の上層に上がると、圧力が解放され、泡が風船のように膨張して、動物を押し上げます。

チャンバーの壁にかかるガスの圧力は、筋肉とひれの代償的な動きを引き起こす神経インパルスを生成します。 そのようなシステムを使用して、 特別な努力適切な深さで泳ぎ、最大70％のエネルギーを節約します。

追加機能：

このような単純な一見したところ、臓器は不可欠で不可欠な装置です。

空気室のない魚

浮き袋の説明から、 それがどれほど完璧で用途が広いか。 それにもかかわらず、それなしで簡単にできる人もいます。 で 水中の世界静水圧装置を持たない動物がたくさんいます。 移動するには、別の方法を使用します。

深海の種は一生を底で過ごし、水の最上層に上がる必要性を感じません。 巨大な圧力のために、空気室があったとしても、それは即座に収縮し、すべての空気がそこから出てきます。 別の方法として、水の密度よりも密度が低く、圧縮されない脂肪の蓄積が使用されます。

一部の魚は浮き袋なしで簡単に行うことができます。

非常に速く動き、深さを変える必要がある魚の場合、泡は傷つくだけです。 海洋動物（サバ）のそのような代表は、筋肉の動きだけを使用します。 これによりエネルギー消費量は増加しますが、機動性は向上します。

軟骨魚また、自分で物事を行うことに慣れていました。 それらはその場でホバリングすることはできません。 彼らの骨格には骨がないため、比重が低くなっています。 さらに、サメの肝臓は非常に大きく、3分の2が脂肪で構成されています。 一部の種はその割合を変更し、それによって体を重くしたり軽くしたりすることができます。

クジラやイルカなどの水生哺乳類は、皮膚と空気で満たされた肺の下に脂肪組織の厚い層を備えています。

地球上の生命は海洋の水生環境に端を発し、私たちは皆魚の子孫です。 進化の過程で科学的な仮定があります 呼吸器陸上動物は正確に魚の浮き袋に由来します。