Глава 1. Рыбы и среда их обитания

Биологические особенности рыб и их анатомия

Из 40-41 тыс. видов позвоночных животных, существующих на земле, рыбы - наиболее богатая видами группа: v она имеет свыше 20 тыс. живущих представителей. Такое множество видов объясняется, прежде всего тем, что рыбы - одни из самых древнейших на земле животных,- они появились 400 млн. лет назад, т. е. тогда, когда на земном шаре еще не было ни птиц, ни земноводных, ни млекопитающих. За этот период рыбы приспособились жить в самых разнообразных условиях: обитают в Мировом океане, на глубинах до 10000 м, и в высокогорных озерах, на высоте до 6000 м, одни из них могут жить в горных реках, где скорость воды доходит до 2 м/с, а другие - в стоячих водоемах.

Из 20 тыс. видов рыб 11,6 тыс. относятся к морским, 8,3 тыс.- к пресноводным, а остальные - к проходным. Все рыбы, относящиеся к ряду рыб, на основании их сходства и родства разделяются по схеме, разработанной советским академиком Л. С. Бергом, на два класса: хрящевые и костные. Каждый класс состоит из подклассов, подклассы - из надотрядов, надотряды - из отрядов, отряды - из семейств, семейства - из родов, а роды - из видов.

Каждый вид имеет признаки, отражающие приспособленность его к определенным условиям. Все особи вида могут скрещиваться и давать потомство. Каждый вид в процессе развития приспособился к известным условиям размножения и питания, температурному и газовому режимам и другим факторам водной среды.

Очень разнообразна форма тела, которая вызвана приспособлением рыб к различным, иногда очень своеобразным, условиям водной среды (рис. 1.). Наиболее распространены следующие формы: торпедовидная, стреловидная, лентовидная, угревидная, плоская и шаровидная.

Рис. 1. Формы рыб: 1 - скумбрия; 2 - сарган; 3 - лещ; 4 - луна-рыба; 5 - камбала; 6 - угорь; 7 - морская игла; 8 - сельдяной король; 9 - кузовок; 10 - рыба-еж; 11 - морской конек; 12 - скат

Тело рыбы покрыто кожей, которая имеет верхний слой - эпидермис и нижний - кориум. Эпидермис состоит из большого числа эпителиальных клеток; в этом слое находятся слизоотделительные, пигментные, светящиеся и ядоотделительные железы. Кориум, или собственно кожа, представляет собой соединительную ткань, пронизанную кровеносными сосудами и нервами. Здесь же находятся скопления больших пигментных клеток и кристаллов гуанина, придающих коже рыб серебристую окраску.

У большинства рыб тело покрыто чешуей. Ее нет у рыб, плавающих с незначительными скоростями. Чешуя обеспечивает гладкость поверхности тела и предотвращает возникновение складок кожи на боках.

Рыбы пресноводных водоемов имеют костную чешую. По характеру поверхности различают два типа костной чешуи: циклоидную с гладким задним краем (карповые, сельдевые) и ктеноидную, задний край которой вооружен шипиками (окуневые). По годовым кольцам костной чешуи определяют возраст костистых рыб (рис. 2).

Рис. 2. Типы костных чешуи: 1 - сельдь; 2 - лещ; 3 - окунь

Возраст рыбы определяют также по костям (кости жаберной крышки, челюстная кость, большая покровная кость плечевого пояса-клейструме, срезы жестких и мягких лучей плавников и др.) и отолитам (известковые образования в ушной капсуле), где, как и на чешуе, образуются наслоения, соответствующие годовым циклам жизни.

Тело осетровых рыб покрыто особым видом чешуи - жучками, они расположены на теле продольными рядами, имеют коническую форму.

Скелет рыб может быть хрящевой (осетровые рыбы и миноги) и костный (все остальные рыбы).

Плавники рыб бывают: парные - грудные, брюшные и непарные - спинной, анальный, хвостовой. Спинной плавник может быть один (у карповых), два (у окуневых) и три (у тресковых). Жировой плавник без костных лучей представляет собой мягкий кожный вырост на задней части спины (у лососевых). Плавники обеспечивают равновесие тела рыб и движение ее в разных направлениях. Хвостовой плавник создает движущую силу и выполняет роль руля, обеспечивая маневренность рыбы при поворотах. Спинной и анальный плавники поддерживают нормальное положение, тела рыбы, т. е. выполняют роль киля. Парные плавники поддерживают равновесие и являются рулями поворотов и глубины (рис. 3).

Рис. 3. Схема обмера и расположения плавников рыбы

Дыхательным органом являются жабры, которые расположены по обе стороны головы и прикрыты крышками. При дыхании рыба заглатывает воду ртом и выталкивает ее через жабры наружу. Кровь от сердца поступает в жабры, обогащаясь кислородом, и разносится по кровеносной системе. Карп, карась, сом, угорь, вьюн и другие рыбы, населяющие озерные водоемы, где часто не хватает кислорода, способны дышать кожей. У некоторых рыб плавательный пузырь, кишечник и специальные добавочные органы способны использовать кислород атмосферного воздуха. Так, змееголов, греясь на мелководье, может дышать воздухом через наджаберный орган. Кровеносная система рыб состоит из сердца и сосудов. Сердце у них двухкамерное (имеет лишь предсердье и желудочек), направляет венозную кровь через брюшную аорту к жабрам. Вдоль позвоночника проходят самые мощные кровеносные сосуды. У рыб только один круг кровообращения. Пищеварительными органами рыб являются рот, глотка, пищевод, желудок, печень, кишечник, заканчивающийся анальным отверстием.

Форма рта у рыб разнообразна. Рыбы, питающиеся планктоном, имеют верхний рот, питающиеся у дна - нижний рот, у хищных рыб - конечный рот. Многие рыбы имеют зубы. У карповых рыб имеются глоточные зубы. За ртом у рыб находится ротовая полость, куда первоначально поступает пища, затем она направляется в глотку, пищевод, желудок, где начинает перевариваться под действием желудочного сока. Частично переваренная пища попадает в тонкую кишку, куда впадают протоки поджелудочной железы и печени. Последняя выделяет желчь, которая скапливается в желчном пузыре. У карповых рыб желудок отсутствует, и пища переваривается в кишечнике. Не переваренные остатки пищи выводятся в заднюю кишку и через анальное отверстие удаляются наружу.

Выделительная система рыб служит для выведения продуктов обмена и обеспечения водно-солевого состава организма. Основными органами выделения у рыб являются парные туловищные почки с их выводными протоками - мочеточниками, через которые моча поступает в мочевой пузырь. В некоторой степени в экскреции (удаление из организма конечных продуктов обмена веществ) принимают участие кожа, жабры и кишечник.

Нервная система разделяется на центральную, к которой относятся головной и спинной мозг, и периферическую - нервы, отходящие от головного и спинного мозга. От мозга отходят нервные волокна, окончания которых выходят на поверхность кожи и образуют у большинства рыб ярко выраженную боковую линию, проходящую от головы до начала лучей хвостового плавника. Боковая линия служит для ориентации рыбы: определения силы и направления течения, наличия подводных предметов и т. д.

Органы зрения - два глаза - находятся по бокам головы. Хрусталик круглый, не изменяет формы и почти касается плоской роговицы, поэтому рыбы близоруки: большинство их различают предметы на расстоянии до 1 м, а максимально 1 видят не более чем на 10-15 м.

Ноздри расположены впереди каждого глаза, ведут в слепой обонятельный мешок.

Орган слуха рыб одновременно является органом равновесия, он расположен в задней части черепа, хрящевой, или костной, камере: состоит из верхнего и нижнего мешочков, в которых находятся отолиты - камешки, состоящие из соединений кальция.

Органы вкуса в виде микроскопических вкусовых клеток находятся в оболочке ротовой полости и на всей поверхности тела. У рыб осязание хорошо развито.

Половыми органами у самок являются яичники (ястыки), у самцов - семенники (молоки). Внутри ястыка находятся икринки, которые у различных рыб имеют разные размеры и цвет. Икра большинства рыб съедобна и является высокоценным пищевым продуктом. Наиболее высоким пищевым качеством отличается икра осетровых и лососевых рыб.

Гидростатическим органом, обеспечивающим плавучесть рыб, является плавательный пузырь, наполненный смесью газов и расположенный над внутренностями. У некоторых придонных рыб плавательный пузырь отсутствует.

Температурное чувство рыб связано с рецепторами, находящимися в коже. Простейшей реакцией рыб на изменение температуры воды является переход в места, где температура для них более благоприятна. Рыбы не имеют механизмов терморегуляции, температура их тела непостоянна и соответствует температуре воды или совсем незначительно отличается от нее.

Рыбы и внешняя среда

В воде живут не только различные виды рыб, только различные виды рыб, но и тысячи живых существ, растения и микроскопические организмы. Водоемы, где живут рыбы, отличаются друг от друга физико-химическими свойствами. Все эти факторы влияют на биологические процессы, протекающие в воде и, следовательно, на жизнь рыб.

Взаимоотношения рыб с внешней средой объединяют в две группы факторов: абиотические и биотические.

К биотическим факторам относится мир животных и растительных организмов, окружающих рыбу в воде и действующих на нее. Сюда же относятся внутривидовые и межвидовые отношения рыб.

Физические и химические свойства воды (температура, соленость, содержание газов и т. д.), действующие на рыб, называют абиотическими факторами. К абиотическим факторам также относятся размеры водоема и его глубина.

Без знания и изучения этих факторов невозможно успешно заниматься рыбоводством.

Антропогенным фактором называется воздействие на водоем хозяйственной деятельности человека. Мелиорация способствует повышению продуктивности водоемов, а загрязнение и забор воды снижают их продуктивность или превращают в мертвые водоемы.

Абиотические факторы водоемов

Водная среда, где обитает рыба, имеет определенные физические и химические свойства, изменение которых отражается на биологических процессах, протекающих в воде, а, следовательно, и на жизни рыб и других живых организмов и растений.

Температура воды. Разные виды рыб живут при разнообразной температуре. Так, в горах Калифорнии рыбка лукания живет в теплых источниках при температуре воды+50° С и выше, а карась проводит зиму в спячке на дне замерзшего водоема.

Температура воды является важным фактором для жизнедеятельности рыб. Она влияет на сроки икрометания, развитие икры, скорость роста, газообмен, пищеварение.

Потребление кислорода находится в прямой зависимости от температуры воды: при ее понижении потребление кислорода снижается, а при повышении - возрастает. Температура воды влияет и на питание рыб. При ее повышении скорость переваривания пищи у рыб растет, и наоборот. Так, карп наиболее интенсивно питается при температуре воды +23...+29°С, а при +15... +17°С уменьшает свое питание в три-четыре раза. Поэтому в прудовых хозяйствах постоянно наблюдают за температурой воды. В рыбоводстве широко используются бассейны при тепловых и атомных электростанциях, подземные термальные воды, теплые морские течения и др.

Рыбы наших водоемов и морей делятся на теплолюбивые (карповые, осетровые, сомовые, угревые) и холодолюбивые (тресковые и лососевые). В водоемах Казахстана в основном живут теплолюбивые рыбы, если не считать разводимых новых рыб, таких, как форель и сиговые, которые относятся к холодолюбивым. Отдельные виды - карась, щука, плотва, маринка и другие - выдерживают колебания температуры воды от 20 до 25°С.

Теплолюбивые рыбы (сазан, лещ, плотва, сом и др.) зимой концентрируются в определенных для каждого вида участках глубинной зоны, они проявляют пассивность, питание их замедляется или совершенно прекращается.

Рыбы, которые ведут активный образ жизни и в зимний период (лососевые, сиговые, судак и др.) относятся к холодолюбивым.

Распределение промысловых рыб в больших водоемах обычно зависит от температуры в разных районах этого водоема. Оно используется для ведения лова рыбы и промысловой разведки.

Соленость воды также действует на рыб, хотя большинство из них выдерживают ее колебания. Соленость воды определяется в тысячных долях: 1 промилле равно 1 г растворенных солей в 1 л морской воды, и оно обозначается знаком ‰. Отдельные виды рыб выдерживают соленость воды до 70‰, т. е. 70 г/л.

По местообитанию и по отношению к солености воды рыб подразделяют обычно на четыре группы: морские, пресноводные, проходные и солоновато-водные.

К морским относятся рыбы, живущие в океанах и прибрежных морских водах. Пресноводные рыбы постоянно живут в пресной воде. Проходные рыбы для размножения переходят либо из морской воды в пресную (лососи, сельди, осетровые), либо из пресной воды в морскую (некоторые угри). Солоновато-водные рыбы обитают в опресненных участках морей и во внутренних морях с пониженной соленостью.

Для рыб, обитающих в озерных водоемах, прудах и реках, важное значение имеет наличие растворенных в воде газов - кислорода, сероводорода и других химических элементов, а также запах, цвет и вкус воды.

Важным показателем для жизнедеятельности рыб является количество растворенного кислорода в воде. Для карповых рыб оно должно быть 5-8, для лососевых - 8-11 мг/л. При уменьшении концентрации кислорода до 3 мг/л карп чувствует себя плохо и хуже питается, а при 1,2-0,6 мг/л может погибнуть. При обмелении озера, при повышении температуры воды и при зарастании его растительностью кислородный режим ухудшается. В неглубоких водоемах, когда поверхность их зимой покрывается плотным слоем льда и снега, доступ атмосферного кислорода прекращается и через некоторое время, обычно в марте (если не сделать проруби), от кислородного голодания начинается гибель, или так называемый "замор", рыб.

Углекислый газ играет важную роль в жизни водоема, образуется в результате биохимических процессов (разложение органического вещества и т. п.), он соединяется с водой и образует угольную кислоту, которая, взаимодействуя с основаниями, дает бикарбонаты и карбонаты. Содержание углекислоты в воде зависит от времени года и глубины водоема. Летом, когда водные растения поглощают углекислоту, ее в воде очень мало. Высокие концентрации углекислоты вредны для рыб. При содержании свободной углекислоты 30 мг/л рыба питается менее интенсивно, рост ее замедляется.

Сероводород образуется в воде при отсутствии кислорода и вызывает гибель рыб, причем сила действия его зависит от температуры воды. При высокой температуре воды рыба от сероводорода быстро гибнет.

При зарастании водоемов и гниении водной растительности в воде повышается концентрация растворенных органических веществ и меняется цвет воды. В заболоченных водоемах (бурый цвет воды) рыба вообще не может жить.

Прозрачность - один из важных показателей физических свойств воды. В чистых озерах фотосинтез растений протекает на глубине 10-20 м, в водоемах с малопрозрачной водой - на глубине 4-5 м, а в прудах в летнее время прозрачность не превышает 40-60 см.

Степень прозрачности воды зависит от ряда факторов: в реках - в основном от количества взвешенных частиц и в меньшей степени от растворенных и коллоидных веществ; в непроточных водоемах - прудах и озерах - главным образом от хода биохимических процессов, например, от цветения воды. В любом случае снижение прозрачности воды связано с наличием в ней мельчайших взвешенных минеральных и органических частиц. Попадая па жабры рыб, они затрудняют их дыханию их дыхание.

Чистая вода - химически нейтральное соединение в равной степени как с кислотными, так и с щелочными свойствами. Ионы водорода и гидроксила, в ней присутствуют в равных количествах. Исходя из этого свойства чистой воды, в прудовых хозяйствах определяют концентрацию водородных ионов, для этой цели установлен показатель рН воды. Когда рН равен 7, то это соответствует нейтральному состоянию воды, меньше 7- кислотному, а выше 7- щелочному состоянию.

В большинстве пресных водоемов рН равен 6,5-8,5. Летом при интенсивном фотосинтезе наблюдается повышение рН до 9 и выше. Зимой при накоплении углекислоты подо льдом наблюдаются более низкие его значения; рН изменяется и в течение суток.

В прудовом и озерно-товарном рыбоводстве устанавливают регулярный контроль за качеством воды: определяют рН воды, цветность, прозрачность и ее температуру. Каждое рыбоводное хозяйство для ведения гидрохимического анализа воды имеет свою лабораторию, оснащенную необходимыми приборами и реактивами.

Биотические факторы водоемов

Биотические факторы имеют большое значение для жизни рыб. В каждом водоеме взаимно существуют иногда десятки видов рыб, которые отличаются друг от друга по характеру питания, по месторасположению в водоеме и другим признакам. Отличают внутривидовые, межвидовые взаимоотношения рыб, а также взаимоотношения рыб с другими водными животными и растениями.

Внутривидовые связи рыб направлены на обеспечение существования вида путем образования одновидовых группировок: стаи, элементарные популяции, скопление и др.

Многие рыбы ведут стайный образ жизни (атлантическая сельдь, хамса и др.), а большинство рыб в стаи собираются только в определенный период (в период нереста или нагула). Стаи образуются из рыб близкого биологического состояния и возраста и объединяются единством поведения. Стайность - приспособление рыб для поиска пищи, нахождения миграционных путей, защита от хищников. Стаю рыб часто называют косяком. Однако имеются отдельные виды, которые не собираются в стаи (сомы, многие акулы, пинагор и др.).

Элементарная популяция представляет группировку рыб в основном одного возраста, близких по физиологическому состоянию (упитанность, степень полового созревания, количество гемоглобина в крови и др.), и сохраняется пожизненно. Элементарными их называют потому, что они не распадаются ни на какие внутривидовые биологические группировки.

Стадо, или популяция,- одновидовая разновозрастная самовоспроизводящаяся группировка рыб, населяющая определенный район и привязанная к определенным местам размножения, нагула и зимовки.

Скопление - это временное объединение нескольких стай и элементарных популяций рыб, образующееся в результате ряда причин. К ним относятся скопления:

нерестовые, возникающие для размножения, состоящие почти исключительно из половозрелых особей;

миграционные, возникающие на путях движения рыб на нерест, нагул или зимовку;

нагульные, образующиеся на местах кормежки рыбы и вызываемые главным образом концентрацией пищевых объектов;

зимовальные, возникающие в местах зимовки рыб.

Колонии образуются как временные защитные группировки рыб, обычно состоящие из особей одного пола. Они образуются на местах размножения для защиты кладок икры от врагов.

Характер водоема и численность в ней рыб влияют на их рост и развитие. Так, в небольших водоемах, где много рыб, они мельче, чем в крупных водоемах. Это видно на примере сазана, леща и других видов рыб, которые стали более крупными на Бухтарминском, Капчагайском, Чардаринском и других водохранилищах, чем они были раньше в бывшем оз. Зайсан, Балхашско-Илийском бассейне и в озерных водоемах Кзыл-Ординской области.

Увеличение числа рыб одного вида часто приводит к уменьшению количества рыб другого вида. Так, в водоемах, где много леща, сокращается количество сазана, и наоборот.

Между отдельными видами рыб существует конкуренция из-за пищи. При наличии в водоеме хищных рыб пищей для них служат мирные и более мелкие рыбы. При чрезмерном повышении численности хищных рыб сокращается количество рыб, служащих для них пищей и вместе с тем ухудшается породное качество хищных, они вынужденно переходят на каннибализм, т. е. употребляют в пищу особей своего вида и даже своих потомков.

Питание рыб разное, в зависимости от их вида, возраста, а также времени года.

Кормами для рыб служат планктонные и бентосные организмы.

Планктон от греческого планктос - парящий - представляет собой совокупность растительных и животных организмов, обитающих в воде. Они совершенно лишены органов движения, либо имеют слабые органы движения, которые не могут противостоять движению воды. Планктон подразделяется на три группы: зоопланктон - животные организмы, представленные различными беспозвоночными; фитопланктон - растительные организмы, представленные разнообразными водорослями, и особое место занимает бактериопланктон (рис. 4 и 5).

Рис. 4. Фитопланктон: 1 - спирогира; 2 - зигнема; 3 - сценедесмус; 4 - целяструм; 5 - хлорелла; 6 - клостерий; 7 - навикула; 8 - фрагилярия; 9 - астерионелла; 10 - десмидий; 11 - анабена; 12 - микроцистис; 13 - глеотрихия

Рис. 5. Зоопланктон: 1 - аспланхна; 2 - нотолька; 3 - циклоп; 4 - диафанозома; 5 - дафния; 6 - босмина

Планктонные организмы, как правило, имеют небольшие размеры и обладают небольшой плотностью, что помогает им плавать в толще воды. Пресноводный планктон состоит в основном из простейших, коловраток, ветвистоусых и веслоногих рачков, зеленых, сине-зеленых и диатомовых водорослей. Многие из планктонных организмов являются пищей для молоди рыб, а некоторыми питаются и взрослые планктоноядные рыбы. Зоопланктон обладает высокими пищевыми качествами. Так, у дафний в сухом веществе организма содержится 58% белка и 6,5 % жира, а у циклопов - 66,8% белка и 19,8% жира.

Население дна водоема носит название бентоса, от греческого бентос - глубина (рис. 6 и 7). Бентосные организмы представлены разнообразными и многочисленными растениями (фито-бентос) и животными (зообентос).

Рис. 6. Фитобентос: 1 - рогоз; 2 - элодея; 3 - стрелолист; 4 - кувшинка; 5, 6 - рдест; 7 - роголистник

Рис. 7. Зообентос: 1 - прудовик; 2 - водный клещ; 3 - бокоплав; 4 - водяной ослик; 5 - личинка комара; 6 - личинка поденки; 7 - личинка веснянки; 8 - плавунец; 9 - его личинка; 10 - водомерка; 11 - гладыш; 12 - личинка стрекозы; 13 - хирономус

По характеру питания рыб внутренних водоемов делят на:

1. Растительноядные, которые в пищу употребляют в основном водную флору (белый амур, толстолобик, плотва, красноперка и др.).

2. Животноядные, которые употребляют в пищу беспозвоночных (вобла, лещ, сиги и др.). Они делятся на две подгруппы:

планктофаги, которые питаются простейшими, диатомовыми и некоторыми водорослями (фитопланктон), некоторыми кишечнополостными, моллюсками, яйцами и личинками беспозвоночных и др.;

бентофаги, которые питаются организмами, обитающими на грунте и в грунте дна водоемов.

3. Ихтиофаги, или хищные, которые питаются рыбой, позвоночными животными (лягушки, водоплавающие птицы и др.).

Однако такое деление условно.

Многие рыбы имеют смешанное питание. Например, карп - всеяден, питается как растительным, так и животным кормом.

Рыбы отличаются и по характеру откладки икры в период нереста. Здесь выделяют следующие экологические группы;

литофилы - размножаются на каменистом грунте обычно в реках, на течении (осетровые, лососевые и др.);

фитофилы - размножаются среди растений, откладывают икру на вегетирующие или на отмершие растения (сазан, карп, лещ, щука и др.);

псаммофилы - откладывают икру на песок, иногда прикрепляя ее к корешкам растений (пелядь, ряпушка, пескарь и др.);

пелагофилы - выметывают икру в толщу воды, где она и развивается (амур, толстолобик, сельдь и др.);

остракофилы - откладывают икру внутрь

мантийной полости моллюсков и иногда под панцири крабов и других животных (горчаки).

Рыбы находятся в сложных взаимоотношениях между собою, жизнь и их рост зависят от состояния водоемов, от биологических и биохимических процессов, протекающих в воде. Для искусственного разведения рыб в водоемах и для организации товарного рыбоводства необходимо хорошо изучить имеющиеся водоемы и пруды, знать биологию рыб. Рыбоводные мероприятия, осуществляемые без знания дела, могут нанести только вред. Поэтому в рыбохозяйственных предприятиях, совхозах, колхозах должны быть опытные специалисты-рыбоводы и ихтиологи.