Jaký orgán ryb jim pomáhá plavat?

Kapr (Cyprinus carpio carpio) může spolknout trochu vzduchu tím, že vyplave na hladinu, a z jícnu se úzkým kanálem dostane do plaveckého měchýře. Fotografie Sergeje Gorlanova.

U okouna mořského (Sebastes sp.), stejně jako u okouna říčního, je močový měchýř uzavřen a zcela oddělen od střeva. Foto: jovibor.

Žralok písečný (čeleď Odontaspididae) nemá plavecký měchýř. Jeho roli plní samostatná část žaludku. Foto: Richard Ling / Wikimedia Commons / CC-BY-SA-2.0.

Platýs, stejně jako mnoho jiných ryb žijících u dna, se vůbec obejde bez plaveckého měchýře. Na fotografii: platýs leopardí, nebo Bothus skvrnitý (Bothus pantherinus). Foto: © Sergey Dubrov / Fotobanka Lori.

Každý ví, alespoň z dobrodružných a válečných filmů, jak ponorka manévruje v hloubce. Má speciální nádrže, kde můžete čerpat mořskou vodu nebo ji vytlačit stlačeným vzduchem. Více vody znamená, že loď je těžší a klesá hlouběji, což znamená, že se vznáší nahoru.

Mnoho ryb dělá totéž. Pouze jejich nádrž je elastická a mění svůj objem – to je plavecký měchýř, který leží v břišní dutině. Pravděpodobně jste to viděli, pokud jste někdy sledovali čištění čerstvých ryb.

Typická ryba je asi o 5 % těžší než voda. Pokud se nebude snažit, klesne na dno. Plavecký měchýř vyrovnává specifickou hmotnost ryby se specifickou hmotností vody, což umožňuje rybě viset nehybně, aniž by se vznášela nebo se potápěla. A aby se hloubka mírně změnila, stačí mírně pracovat s ploutvemi. Hloubku je samozřejmě potřeba upravit za pochodu. Fyziologové zjistili, že plavecký měchýř, který udržuje vztlak při nízkých rychlostech, ušetří rybě až 60% úsilí a při rychlém pohybu více než 5%. Mimochodem, když člověk dýchá mělce, má stejnou měrnou hmotnost jako voda a po hlubokém nádechu se stává lehčím než voda. Takže pro nás není tak snadné se utopit.

V evoluci vznikl plavecký měchýř ze střev. Část jícnu nebo žaludku se izolovala a začala sloužit nikoli k výživě, ale k regulaci specifické hmotnosti ryb. V této fázi vývoje je například žralok písečný: nemá plavecký měchýř, ale část žaludku je oddělena v podobě kapsy, do které žralok polyká trochu vzduchu, aby se neutopil.

U některých ryb (například losos, sleď, kapr) zůstává mezi plaveckým měchýřem a jícnem úzký kanál. Po vyplavení na hladinu mohou spolknout vzduch do bubliny, což jim umožní zůstat v horních vrstvách nádrže. Pokud se potřebujete ponořit hlouběji, ryba může trochu vydechnout.

U ostatních ryb (treska, okoun, štikozubec) je močový měchýř zcela uzavřen a oddělen od střeva. Abyste jej mohli mírně nafouknout nebo vyfouknout, potřebujete pumpu. Tyto ryby mají dokonce dvě pumpy a jsou umístěny v samotném močovém měchýři. Speciální žláza lstivým biochemickým mechanismem odebírá z krve plyny (a ty se tam dostávají žábrami z vody – vždyť vzdušné plyny se ve vodě rozpouštějí i ve velkých hloubkách) a odvádí je do močového měchýře. Na druhém konci močového měchýře je oblast posetá krevními cévami. Jejich prostřednictvím se plyny v případě potřeby přenášejí zpět do krve. Oba procesy jsou poměrně pomalé.

Proč ryby vůbec potřebují měnit hloubku? Především při honbě za potravou, například planktonem, který se buď vznáší, nebo klesá. Také se schovat před predátory čekajícími v určité hloubce. Některé druhy vylézají nebo se ponořují, aby se rozmnožily, a mimo období rozmnožování žijí v jiné hloubce.

Konečně, mnoho ryb vůbec nemá plavecký měchýř. Jedná se o druhy žijící u dna, jako je platýs, který tiše plave u dna a sbírá z něj potravu. Chrupavčité ryby, jako jsou žraloci a rejnoci, nemají plavecký měchýř. Snad proto, že jejich kostra sestávající z chrupavek je lehčí než kostěná kostra jiných ryb. Rychle plavající dravé ryby, jako je tuňák a makrela atlantická, se obejdou i bez močového měchýře (jeho vrhací rychlost dosahuje 77 km/h). Mohutné svaly těchto predátorů jim umožňují rychle měnit hloubku a odolávat potápění. Ale je docela těžké odvodit nějaké obecné pravidlo o tom, kdo má bublinu a proč a kdo ne. Ze dvou blízce příbuzných druhů s podobným životním stylem nemusí mít jeden močový měchýř, zatímco druhý jej může mít plně vyvinutý.

Ryby mají jiné způsoby, jak snížit svou měrnou hmotnost, aby se nepotopily. Například hromadit tuk, protože je lehčí než voda. U jednoho druhu žraloka se tedy játra skládají ze 75 % tuku (u savců obsahují játra 5 % tuku). Další možností je využít aktivní práce ledvin k zbavení se těžkých solí v krvi a dalších tekutin uvnitř těla. Ne nadarmo ztroskotaní námořníci, pokud došly zásoby čerstvé vody v lodi, pijí šťávu vymačkanou z mořských ryb: je téměř čerstvá.

Ale má-li živý organismus nějaký orgán, je třeba jej využívat co nejširší, aby neseděl nadarmo. Některé ryby vydávají zvuky močovým měchýřem, jiné jej používají jako rezonátor ke zvýšení citlivosti sluchu. Močový měchýř může sloužit jako hloubkový senzor: při stoupání se jeho objem zvětšuje, při potápění se zmenšuje a nervová zakončení to vnímají. Konečně mohou ryby využít vzduch z močového měchýře jako rezervu pro dýchání při sprintovém trhnutí.

A tady je to zajímavé: z plaveckého močového měchýře ryb vznikly plíce suchozemských obratlovců, včetně lidí.

Mnoho tvorů žijících na Zemi umí plavat. Jsou to obojživelníci, plazi, savci a ptáci. Samozřejmě ne každý druh má schopnost pohybovat se ve vodě, ale nepotřebují to. Další věcí jsou ryby. Příroda jim neposkytuje žádný jiný způsob existence. Způsob, jakým ryby nyní plavou, je výsledkem mnoha let evoluce.

Podtřídy zvířat

Paralelně se vyvinuly dva typy mechanismů, které umožňovaly pohyb ve vodě, takže všechny zástupce vodních obratlovců lze rozdělit do dvou skupin:

• v břišní dutině je plavecký měchýř;
• nemají plavecký měchýř.

Díky tomuto orgánu ryby regulují svou polohu v prostoru. A druhy, které nemají plavecký měchýř, jsou nuceny vypořádat se s pomocí svalů a ploutví.

Kostnatá ryba

Většina zástupců kostnaté třídy má plavecký měchýř. Jedná se o speciální orgán – dva vaky z průhledné fólie, naplněné plynem, oddělené propojkou. Během evoluce z nich vznikly plíce vyvinutějších živočichů.

Bublina slouží k tomu, aby se pohybovala po vertikále nádrže, to znamená, že klesá do hloubky nebo stoupá k hladině. Poloha závisí na objemu orgánu a tento objem je zase regulován dýcháním.

Pokud ryba potřebuje dolů, stlačí měchýř a uvolní z něj vzduch. Objem samotné ryby se zmenšuje, takže se pohybuje dolů. Chcete-li kynout, musíte pytle naplnit větším množstvím vzduchu. Plyn tlačí na tělo zevnitř a zvětšuje objem, který zabírá. Zvíře plave vzhůru.

Fungování tohoto přirozeného mechanismu vysvětluje Archimédův zákon. Když je ryba v hloubce a její tělo vytlačí objem vody, je stlačena zvedací silou. Objemy těla a vody se opět stávají nerovnými, a proto se zvíře potápí. Totéž platí pro zvedání.

Je to vzduch, který se používá k pohybu, protože je mnohem lehčí než voda. Tuk má stejnou vlastnost, a proto s ním plavou některé druhy vodních obratlovců.

Jak hmyz vidí svět kolem sebe

Chrupavčité druhy

Do třídy chrupavčitých patří ryby, které měly tu smůlu, že dostaly vzduchové vaky a silnou vrstvu tuku z evoluce. Kvůli tomu jsou nuceni být v neustálém pohybu, aby kontrolovali hloubku svého ponoru.

Pokud se svalová práce zastaví, tělo klesá níž a níž, takže např. žraloci neustále pohybují ocasem. Jinak se mohou utopit.

Způsob plavání zástupců chrupavčité třídy je podobný způsobu plavání lidí a všech ostatních zvířat, pro které voda není trvalým životním prostředím.

Zeštíhlení těla

Většina ryb má vřetenovité tělo. Jejich těla jsou stavěna tak, že se při pohledu ze strany a shora zužují v oblasti hlavy a ocasu. Tomu se říká proudnicový tvar těla. Je nutné snížit síly odporu vůči pohybu v hustém vodním prostředí.

Šupiny, ploutve a žaberní kryty jsou natočeny tak, aby se setkaly v klínu. Tento klín je nasměrován ostrou stranou. ve směru pohybu jsou tyto části těla také pokryty speciálním hlenem, který snižuje tření a odpor.

Tělo je kluzké, hladké a aerodynamické. To vše umožňuje vynaložit minimální množství energie na pohyb.

Pohybového aparátu

Evoluce usiluje o to, aby tělo bylo vyvinutější a hospodárnější. Formy života v hydrosféře, které předcházely rybám – mihule a hagfish – neměly ploutve, které by v těsném spojení se svaly mohly pohybovat tělem, takže starověká zvířata musela používat pouze svalovou kostru.

Životní podmínky největších ptáků světa

Moderní vodní obratlovci získali pár ploutví v hrudní a břišní oblasti, stejně jako jednu hřbetní, řitní a ocasní ploutev. Každý z nich má svůj vlastní úkol:

1. Hřbet je zodpovědný za ostré zatáčky a brzdění. A pokud jsou na těle dva, pak je druhý potřebný pro škubání.
2. Anální ploutev je rybí brzda.
3. Vzestup nastává kvůli těm břišním. Podílejí se také na brzdění.
4. Hřbety zajišťují horizontální pohyb vpřed a rychlost v zatáčkách.

Pro otočení do svislé polohy je třeba použít hřbetní a anální ploutev. Ocas udává hlavní pohyb těla, působí jako motor a kormidlo zároveň.

Pohyb ploutví, a tedy i samotného zvířete, nastává v důsledku svalové kontrakce. Ale samotný svalový rám je také zapojen do procesu pohybu. Střídavým namáháním pravé a levé strany těla se ryba stává jako lezoucí had – kroutí se stejně. Díky tomu se pohybuje.

Červená a bílá svalová vlákna jsou zodpovědná za klidné a rychlé plavání. Díky této stavbě těla se ryba může pohybovat ve vodním sloupci po vodorovných i svislých rovinách a je schopna obratů.

Další funkce

S váhami není vše tak jednoduché. Podél těla většiny ryb je pruh šupin, které se liší barvou a velikostí. Tento pruh se nazývá postranní čára. Někdy se mu dokonce říká smyslový orgán.

Obyvatelé hlubokého moře: nejneobvyklejší ryby a zvířata

Boční čára je řada malých otvorů. Ryba s jejich pomocí cítí pohyby ve vodním sloupci, i jeho nejmenší výkyvy. To vám umožní vycítit, když jsou predátoři poblíž, kterým směrem se proud pohybuje, vyhýbat se překážkám a lovit ve tmě.

Boční čára je místo, kde je soustředěna většina receptorů, ale jsou i na jiných částech těla. Jejich účelem je zachytit elektromagnetické signály, tlak a teplotu. Stav vodního prostředí ovlivňuje schopnost plavat, takže je potřeba s ním neustále počítat.

Žábry jsou potřeba nejen k dýchání. Vystřikují z nich proudy vody a vrhají tělo opačným směrem. Uvolněním vody ze žaberních štěrbin ryba trhne nebo jednoduše nabere rychlost.

Specifické vlastnosti

Anatomie zástupce vodních obratlovců je ovlivněna podmínkami prostředí, ve kterém žili jeho předci a kde žije nyní, takže se druhy liší tvarem těla, velikostí, počtem ploutví a silou motorických svalů.

Způsoby plavání dostupné lidem jsou vypůjčeny od pyskounů. Tyto perciformes dělají krouživé pohyby s párem prsních ploutví. Styl, při kterém člověk takto otáčí paže, se nazývá motýlek.

Conger úhoř se musí obejít bez kormidla – ocasní ploutev, ale přizpůsobili se spodním vodám pomocí odlišného ocasního rysu. S jeho pomocí se úhoř může odrazit od stacionární podpory, aby v krátké době zrychlil a předběhl kořist. Stejným ocasem se zvíře drží ve své díře zdi nebo kamene, aby se jedním pohybem stáhlo zpět.