Плавательный пузырь

Плавательный пузырь — это непарный или парный орган рыб, расположенный в полости тела под позвоночником, представляющий собой вырост передней части кишечника, заполненный газом. Основная функция плавательного пузыря — гидростатическая: он позволяет рыбе регулировать свою плавучесть, удерживаясь на определённой глубине без активных затрат энергии. Плавательный пузырь также выполняет ряд дополнительных функций, включая участие в дыхании, звукоизвлечении и восприятии звуковых колебаний.

Строение и расположение

Плавательный пузырь представляет собой эластичный мешок, стенки которого состоят из нескольких слоёв: наружного — соединительнотканного, среднего — гладкомышечного и внутреннего — эпителиального. Внутренняя поверхность может быть гладкой или ячеистой, что увеличивает площадь газообмена. У большинства костистых рыб пузырь непарный, однако у некоторых примитивных групп (например, у двоякодышащих) он парный, что отражает его эволюционное происхождение от лёгких.

Располагается пузырь в дорсальной части брюшной полости, непосредственно под позвоночником и почками, над кишечником. У большинства видов он соединён с пищеводом посредством специального канала — пневматического протока (ductus pneumaticus). Рыбы, сохраняющие эту связь на протяжении всей жизни, называются открытопузырными (физиостомы). К ним относятся карповые, лососёвые, сельдевые. У закрытопузырных рыб (физиоклисты) — окуневых, тресковых, камбаловых — связь с пищеводом утрачивается в процессе развития, и газообмен происходит только через кровеносные сосуды.

Функции

Гидростатическая функция

Основная роль плавательного пузыря — обеспечение нейтральной плавучести. Плотность тела рыбы (включая кости, мышцы и чешую) выше плотности воды, поэтому без специального органа она бы тонула. Плавательный пузырь, заполненный газом (в основном азотом, кислородом и углекислым газом), снижает среднюю плотность тела до плотности окружающей воды. Это позволяет рыбе парить в толще воды, не затрачивая энергию на активное плавание.

Регулировка объёма газа в пузыре осуществляется двумя механизмами:

• У открытопузырных рыб: газ заглатывается с поверхности воды и выводится через пищевод или специальные отверстия. При подъёме избыток газа стравливается через пневматический проток.
• У закрытопузырных рыб: газ выделяется из крови в пузырь через газовую железу (красное тело) и всасывается обратно через овальное окно — участок стенки пузыря, богатый капиллярами. Этот процесс более медленный, поэтому такие рыбы хуже переносят быстрые изменения глубины (например, при подъёме с глубины на поверхность).

Дыхательная функция

У некоторых групп рыб плавательный пузырь участвует в газообмене. У двоякодышащих рыб (например, рогозуб, протоптер) он преобразован в лёгкое, позволяющее дышать атмосферным воздухом в условиях пересыхания водоёмов. У кистепёрых рыб (латимерия) пузырь также выполняет дыхательную функцию, хотя и менее выраженную. У многих костистых рыб (например, у вьюновых) стенки пузыря пронизаны капиллярами, и он служит дополнительным органом дыхания при недостатке кислорода в воде.

Звукоизвлечение и слух

Плавательный пузырь играет роль резонатора и усилителя звуковых колебаний. У многих рыб (горбылёвые, окуневые, карповые) он соединён с внутренним ухом через систему косточек (веберов аппарат) или непосредственно прилегает к нему. Это позволяет улавливать звуки высокой частоты и определять направление их источника. Кроме того, сокращение мышц, прикреплённых к пузырю, вызывает его вибрацию, что используется для производства звуков (например, у морских петухов и горбылей).

Другие функции

• Барорецепция: восприятие изменения гидростатического давления.
• Запас питательных веществ: в стенках пузыря могут откладываться жиры и гликоген.
• Участие в выделении: через стенки пузыря могут выводиться некоторые продукты обмена.

Классификация по строению

По наличию и характеру связи с пищеварительным трактом выделяют два основных типа:

Эволюционное происхождение

Плавательный пузырь является гомологом (органом общего происхождения) лёгких наземных позвоночных. Согласно современным представлениям, он возник как вырост передней части кишечника у древних кистепёрых рыб. В процессе эволюции у одной ветви (двоякодышащие и четвероногие) этот вырост превратился в лёгкое, а у другой (лучепёрые рыбы) — в плавательный пузырь. У некоторых примитивных лучепёрых рыб (например, осетровых) пузырь сохраняет дыхательную функцию, что подтверждает его эволюционную связь с лёгкими.

Значение для человека

Плавательный пузырь имеет промысловое значение. Из него получают рыбий клей — вещество, используемое в пищевой, текстильной и полиграфической промышленности. В некоторых кухнях мира (например, в китайской и японской) плавательный пузырь считается деликатесом и используется для приготовления супов и соусов. В аквариумистике и рыбоводстве состояние плавательного пузыря является важным показателем здоровья рыбы: его повреждение или нарушение газообмена приводит к потере плавучести (рыба тонет или всплывает на поверхность).

Патологии

Нарушения работы плавательного пузыря часто встречаются у аквариумных рыб. Основные причины:

• Перекармливание (особенно сухим кормом) — приводит к заглатыванию воздуха и вздутию пузыря.
• Бактериальные инфекции — вызывают воспаление стенок пузыря.
• Травмы (удары, падения) — приводят к разрыву или смещению пузыря.
• Генетические дефекты — у некоторых пород золотых рыбок (например, у телескопов) пузырь может быть аномально развит.

Симптомы нарушения: рыба плавает вверх брюхом, на боку, не может опуститься на дно или, наоборот, тонет.

Источники

1. Жизнь животных. Том 4. Рыбы / Под ред. Т. С. Расса. — М.: Просвещение, 1983.
2. Иванов А. А. Физиология рыб. — М.: Колос, 2003.
3. Никольский Г. В. Экология рыб. — М.: Высшая школа, 1974.
4. Шмидт-Нильсен К. Физиология животных: приспособление и среда. — М.: Мир, 1982.
5. Биологический энциклопедический словарь / Гл. ред. М. С. Гиляров. — М.: Советская энциклопедия, 1986.