Биологический лекторий аквариумиста

Aqua incognita (Крестовский М., Носов А.)

(Продолжение. Начало в №№ 9, 10, 11)

На сей раз речь пойдет о дыхании. Дыхание и питание - эти на первый взгляд разные процессы настолько тесно связаны друг с другом, что иногда даже сложно провести между ними границу: где кончается питание и начинается дыхание. Как же так, удивитесь вы, ведь с анатомической точки зрения все выглядит предельно четко: вот жабры (или, скажем, легкие) - органы дыхания, вот желудок, кишечник - пищеварительная система... Однако стоит нам углубиться на уровень клеток, не говоря уже о молекулярном уровне, как все оказывается не так просто.

Для чего мы питаемся? Детский вопрос, скажете вы. Естественно, для того, чтобы получить из пищи энергию и частично "задействовать" обломки молекул, входящих в состав пищи, в качестве "стройматериалов" для собственного организма. А для чего мы дышим? Что происходит с кислородом, который мы (или наши рыбы) вдыхаем, отдавая природе взамен углекислый газ? В самом общем виде ответ знают многие - органические вещества, реагируя с кислородом, разлагаются до СО₂ и Н₂О, при этом высвобождается энергия, которая-то и нужна организму. Конечно, процесс этот - сложный, многоступенчатый, и неправильно представлять его как одну простенькую реакцию: С₆Н₁₂О₆+6О₂=6СО₂+6Н₂О. Такая реакция, кстати, тоже возможна: это горение. Иначе говоря, дыхание можно сравнить с медленным, многостадийным горением.

Итак, вывод: и у питания, и у дыхания есть по крайней мере одна общая цель - добыча энергии. Процессы питания и дыхания идут в каждой клетке; анатомические же системы органов ответственны за "поставку" кислорода (дыхательная) и материала для окисления - органики (пищеварительная).

Заметим, что все вышесказанное относится к так называемому аэробному дыханию - идущему с участием молекулярного кислорода. Для водных сообществ этот тип дыхания - основной. У некоторых микроорганизмов в роли окислителя органики выступают другие агенты, например, сульфат- или нитрат-ионы. Это - анаэробный тип дыхания. Целый ряд бактерий обходится брожением - собственно, первой стадией дыхания у всех организмов, когда органика расщепляется не полностью, до углекислого газа и воды, а до органических же соединений, но более просто устроенных. При этом расщеплении тоже выделяется энергия, но ее выход значительно меньше, чем при дыхании "по полной схеме". Им, впрочем, вполне хватает и этого.

Как дышать в воде

Как же приспособляются гидробионты к извлечению из воды столь необходимого им кислорода? Ведь у многих из них - простейших, кишечнополостных, губок - нет ни жабр, ни легких, да вообще никаких органов дыхания? Такие организмы дышат всей поверхностью тела. Это, конечно, не так эффективно, как дыхание с помощью специальных органов; приходится компенсировать "низкую производительность труда" большой удельной поверхностью тела (отношением площади к объему). Самый простой способ увеличить удельную поверхность - это уменьшить объем, общие размеры тела. Вспомните геометрию: при уменьшении объема, скажем, куба в 8 раз его общая площадь уменьшится лишь в 4 раза. Это - путь простейших, коловраток, мелких рачков. Интересные данные были получены на известном всем аквариумистам мотыле: у мелких личинок относительно общих размеров тела жабры меньше, чем у крупных.

Есть и другие пути. Увеличить поверхность тела, непосредственно соприкасающуюся с внешней водной средой, а значит, и с растворенным в ней кислородом, можно с помощью сильного расчленения тела, образования всяческих выростов, лопастей (кстати, планктонные формы зачастую убивают этим двух зайцев: с одной стороны - больше поверхность для дыхания, с другой - легче поддерживать себя во взвешенном состоянии, не идешь на дно).

Можно еще вытянуться или расплющиться, на худой конец. Не менее известный трубочник так и делает. С падением концентрации кислорода от 5 до 1 мл/л длина его тела может увеличиваться в пять раз. Может быть, вы замечали, как "тянутся" гидры в аквариуме с затхлой водой. Это - явление того же порядка.

Проникновение газов, в частности, кислорода, в организм зависит не только от площади поверхности тела, но и от толщины покровов, которые молекулам газа необходимо преодолеть. Следовательно, можно попробовать пойти по этому пути, и, заодно сэкономив на покровных тканях, облегчить проникновение кислорода, утончив свои покровы. Некоторые водные обитатели настолько в этом преуспели, что могут регулировать толщину покровов в зависимости от нужд газообмена. В частности, такое "умение" свойственно рыбьей икре.

Обновление воды

Хорошо обитателям аквариума! Обеднеет вода кислородом, "выдышат" все - придет хозяин и сменит ее. А как обстоят дела в природе? Ведь не все же гидробионты живут в проточной воде, где проблема ее замены просто не стоит!

Посмотрите, как колышутся черви-трубочники. Как степной ковыль - только ковыль колеблем ветром, трубочники же колышутся сами по себе. Зачем? А именно затем, чтобы отогнать воду, из которой кислород уже "изъят", и пригнать новую - короче, сменить себе воду.

Взгляните, как вытягивают вверх свой сифон ампуллярии: вверху вода богаче кислородом.

Иные обитатели стоячих вод, отчаявшись, и вовсе перешли на дыхание атмосферным воздухом, на легочное дыхание. Такие есть, например, среди брюхоногих моллюсков, в частности, из частых гостей аквариумов - прудовик. Ампуллярии умудряются сочетать водное и воздушное дыхание. Их мантийная полость разделена на две части: одна, верхняя, работает как легкое, а внутри нижней располагается дыхательный орган жаберного типа. Ну, а про двоякодышащих рыб и так все знают...

(Продолжение следует)

В странах Юго-Восточной Азии, особенно Китае, традиции рыбоводства насчитывают тысячелетия. Практичные китайцы разводили рыб не только в специально предназначенных для этого прудах, но и на залитых водой рисовых чеках.

В средневековой Европе многие монастыри и замки крупных феодалов имели свои прудовые хозяйства по разведению карпа.