Большая часть поверхности нашей планеты покрыта водой. Вода - это жизнь; без воды не может существовать ни человек, ни какое-либо живое существо или растение. Именно вода явилась своеобразной колыбелью всего живого на Земле. В ней зародилась жизнь, которая через многие миллионы лет развилась до тех форм, которые мы наблюдаем сейчас. Однако обо всем многообразии жизни в водной среде нам пока известно сравнительно немногое. В воде же обитает множество разнообразных живых существ и растений, начиная от самых примитивных одноклеточных, и вплоть до весьма сложных организмов.
Древнейшие окаменелые останки настоящих рыб найдены в ордовикских отложениях. Они еще не имели важного для рыб признака — челюстей, но уже приобрели хрящеватый и плотный, в виде панциря или мелких пластинок и шипиков, наружный скелет на передней части тела, чешуйчатую хвостовую часть, а некоторые - и подобие плавников. По совокупности известных нам признаков они получили название бесчелюстных панцирных рыбообразных - Agnatha. Следующие четыре периода (силур, девон, миссисипий и пенсильваний) называют «веком рыб» - это были самые крупные и разнообразные на Земле животные. В более поздние геологические эпохи их видовое богатство и численность остались высокими, но появились более эволюционно продвинутые группы.
Рыбы и рыбообразные принадлежат к типу Хордовых (Chordata), т. е. к наиболее высокоорганизованной группе животных, но занимают среди других представителей этого типа (земноводных, рептилий, птиц и млекопитающих) наиболее примитивное положение. К хордовым относится более 40 тысяч видов, причем рыбы составляют приблизительно половину, т. е. около 20 тысяч видов. Общим признаком всех хордовых является спинная хорда (chorda dorsalis), прободение стенок глотки жаберными щелями и нахождение центральной нервной системы на спинной стороне, над хордой.
Классификация рыб достаточно сложна. В общем виде она заключается в следующем. Рыбы делятся на два класса: костные (Osteichthyes) и хрящевые (Chondrichthyes) рыбы. Класс костные рыбы распадается на 2 подкласса: лопастеперые (хоановые) и лучеперые и состоит из 38 отрядов, подразделяющихся на множество семейств и видов. Лучеперые рыбы составляют свыше 95% живущих рыбообразных и рыб. К хрящевым рыбам принадлежит 14 отрядов, которые также состоят из нескольких семейств и видов. Помимо разделения по типу скелета, рыб разделяют так же по наличию черепа (черепные, бесчерепные), челюсти (бесчелюстные, челюстноротые) и другим особенностям строения.
По характеру обитаемых вод различают пресноводных рыб, морских рыб и проходных рыб.
- Морские рыбы подразделяются на прибрежные, океанические и глубоководные формы. Океанические рыбы обитают в открытых морях до глубин 90-150 м. Они называются пелагическими. Еще глубже обитают батипелагические виды с мелкими глазами и светящимися органами, например стомиевые (Stomiatidae) и глубоководные удильщики (Ceratiidae). Абиссальные рыбы, в частности долгохвостые (Macrouidae), всю жизнь проводят на океанических глубинах у дна.
- Для пресноводных рыб важным фактором является проточность воды. Различают рыб реофильных, живущих в течении рек, и лимнофильных, обитающих в стоячей воде, в озерах, омутах, прудах.
- Проходные рыбы в основном принадлежат к двум типам: - рыбы, живущие море и только в период нереста идущие в реки (анадромная миграция - например, лосось); - рыбы, проводящие большую часть жизни в реках, а на время нереста уходящие в море (так называемая катадромная миграция, например, угорь).
Рыбы занимают почти все водные место обитания. Они встречаются в полярных и тропических морях, в холодных горных озерах и ручьях и в горячих источниках с температурой до 43C. Многие виды живут в открытом море, вдали от берегов, некоторые — на огромных океанических глубинах, в полной темноте. Рыбы обитают в зарослях водной растительности, расщелинах скал и среди камней; они могут зарываться в ил, песок и гальку. Некоторые ведут ночной образ жизни, но большинство охотится днем. Несколько видов обитает в темных пещерах: они почти или полностью слепы.
Внешнее строение рыб очень разнообразно. В принципе, каждая структура организма обеспечивает его приспособление к конкретным условиям обитания. Различают несколько типов строения:
- Торпедообразный тип строения тела. Характерен для большинства рыб. Обеспечивает наибольшую скорость движения.
- Стреловидный тип. Отличительными особенностями данного типа является удлиненная форма тела, заостренное рыло и отодвинутые назад парные плавники. Такой тип строения встречается обычно у рыб, неподвижно стоящих в воде и настигающих добычу или спасающихся от врага внезапным броском — таковы, например, щука, барракуда, сарган, сайра. Разновидностью стреловидного типа является лентовидная форма тела. При такой форме увеличивается площадь отталкивания. Лентовидную форму тела имеют мурены, цеполы, вогмеры, некоторые глубоководные угри (авоцеттина), личинки угрей — лептоцефалы.
- Шаровидная форма тела или форма неправильного параллелепипеда характерна для прибрежных или сплывающих по течению иглобрюхов, глубоководных удильщиков, кузовков. Передвигаются эти рыбы при помощи волнообразных движений непарных плавников и гребных движений грудных плавников.
- Высокое, сжатое с боков тело имеют рыбы, живущие вблизи крутых склонов, а также в пелагиали морские караси, морские лещи, помпано. У луны-рыбы тело имеет форму толстого диска.
- Для донных рыб характерно тело, сплющенное в горизонтальном направлении. Глаза обычно направлены вверх. Такую форму имеет тело у бычков, керчаков, плоскоголовов и других придонных рыб.
Независимо от типа строения тело рыбы разделяется на три части: голова (от кончика рыла до конца жаберной щели), туловище (от жаберной щели до заднепроходного (анального) отверстия) и хвост. Тело покрыто чешуей, шипиками и костными пластинками или голое (например, у сома). Чешуя бывает: плакоидная - в виде кожных зубов (у акул и скатов), ганоидная - ромбическая (у ископаемых кистепёрых, панцирной щуки), циклоидная - в виде тонкой пластинки с гладким краем (например, у лососёвых, карповых), ктеноидная - в виде тонкой пластинки с шипиками на наружном крае (у большинства окунеобразных).
Кожа рыб отличается развитием надкожицы со слизистыми и пигментными (хроматофоры) клетками, последние отвечают за окраску рыбы. Окраска рыб весьма разнообразна. Почти у всех рыб спина темнее боков, а самой светлой частью является брюхо. Такая окраска имеет защитное значение, скрывая рыбу как при взгляде из воздушной среды на кажущуюся сверху темной поверхность воды, так и при взгляде снизу, навстречу свету. У рыб, живущих в зарослях или среди камней, на теле обычно имеются поперечные полосы или пятна, делающие их малозаметными. Чёрная продольная полоса или пятно на боку тела помогают стайным рыбам ориентироваться друг на друга. Пигменты, соответствующие черным и коричневым оттенкам, называются меланинами. Яркие цвета обеспечивают жирорастворимые липоиды. Оба типа пигментов находятся в специальных клетках, хроматофорах, в глубине кожи. Кроме того, особые отражающие гранулы — иридоциты — придают рыбам молочно-белую и серебристую окраску. Способность хроматофоров расширяться и сжиматься позволяет рыбам изменять узор на теле, что помогает маскироваться. Кроме того, у многих рыб в период размножения окраска специфически изменяется, стимулируя изменения в поведении самца и самки, ухаживание и нерест. Изменения окраски служат также для отпугивания более слабого соперника.
Окраска зависит и от глубины, на которой обитает рыба. Например на глубине 100-200 метров большинство рыб имеет серебристую окраску. Красноватые рыбы обитают на глубинах 200-500 метров. На больших глубинах встречаются бурые, фиолетово-черные и черные рыбы. Наконец, у придонных рыб очень больших глубин кожа нередко не окрашена вовсе. И также вовсе не имеют окраски слепые рыбы пещерных вод.
Кроме разнообразных форм тела и окраски, рыбы обладают и различными адаптациям. Они ходят, плавают и летают (планируют). Некоторые способны видеть и в воде, и в воздухе, излучать свет и даже генерировать сильный электрический заряд. Каждая структура выполняет свое назначение - служит для защиты, добывания пищи или размножения.
Способность излучать холодный свет или люминесценция рыб встречается у разных, не связанных между собой близким родством групп морских рыб. Данная способность наблюдается у рыб обладающих специальными железами, расположенными в коже или на чешуе. Железы состоят из светящихся клеток, позади которых может находиться отражатель, а спереди — линза. Местоположение светящихся органов различно. У большинства глубоководных рыб они собраны группами и рядами на боках, брюхе и голове. Назначение этого холодного свечения не до конца ясно.
Генерировать электрический заряд способны рыбы пяти групп: морские звездочеты (Astroscopus), живущие в Африке пресноводные гимнархи (Gymnarchus) и электрические сомы (Malapterurus), морские электрические скаты (Tetronarce) и знаменитый южноамериканский электрический угорь (Electrophorus electricus). Последний может генерировать напряжение в 600 вольт с интервалами 2-3 секунды, после чего заряд слабеет на несколько часов.Напряжение, генерируемое электрическими сомами и скатами, намного меньше, а у звездочетов и гимнархов оно еще слабее.Электрические органы этих рыб состоят обычно из преобразованных частей мышц и построены по принципу вольтова столба.
Некоторые рыбы способны жалить не менее опасно, чем ядовитые змеи. Действие их яда сходно с укусом кобр, гремучих змей или пчел. Наиболее известные из таких рыб — скаты-хвостоколы (Dasyatidae), скорпеновые (Scorpaenidae), рыбы-жабы (Batrachoididae) и драконовые (Trachinidae). Менее ядовиты сомы, тропические окунеобразные из Тихого океана, относящиеся к семейству Siganidae, некоторые акулы (Squalus, Heterodontus) и химеры.
По внутреннему строению рыбы сходны с другими позвоночными. Тело билатерально (двусторонне) симметрично, если не считать пищеварительного тракта. Последний состоит из рта, челюстей, обычно покрытых зубами, языка, глотки, пищевода, желудка, кишечника, пилорических придатков, печени, поджелудочной железы, селезенки, прямой, или толстой, кишки и заднепроходного, или анального, отверстия.
Рот может быть направлен вниз, как у акул, вперед, как у лососей, или вверх, как у звездочетов. Губы бывают покрыты длинными волосовидными выростами, как у волосозуба (Trichodon), который, закопавшись в грунт, при помощи этого фильтра очищает вдыхаемую воду от песка.
Челюсть рыбы может не иметь зубов вообще, а может быть снабжена длинными и острыми резцами. Нередко зубы расположены и на нёбных костях, на сошнике, на языке, на костях жаберного аппарата (глоточные зубы).
В кишечнике акул и некоторых других примитивных рыб находится спиральный клапан, уникальный орган, увеличивающий «рабочую» поверхность пищеварительного тракта без увеличения его длины. У хищных рыб кишечник обычно короткий, образующий одну-две петли, в то время как у растительноядных видов он длинный, извитой, со множеством петель.
Печень с желчным пузырем имеется всегда, поджелудочная железа часто отсутствует. Почки у рыб имеют вид темно-красных лент, располагающихся сейчас же под позвоночником и простирающихся вдоль всего спинного края полости тела. Выделительные органы в виде 2 лент тянутся вдоль позвоночника, мочеточники иногда образуют мочевой пузырь. У большинства рыб анальное и мочеполовое отверстия разделены. Клоака имеется у акул и двоякодышащих.
За счёт выпячивания кишечника образуются "лёгкие" двоякодышащих и плавательный пузырь, который у одних рыб (лососёвых, карповых и др.) соединён протоком с кишечником, у других (например, окунёвых) - не соединён. Плавательный пузырь - гидростатический орган, хотя у некоторых рыб он несёт и дополнительные функции (орган дыхания, резонатор и др.).
У рыб сердце, состоящее из предсердия и желудочка, расположено в передней части полости тела — в области, соответствующей горлу рыбы. Через него проходит только венозная кровь, нагнетаемая сердцем в жабры. Оттуда же после обогащения кислородом в жаберных лепестках кровь поступает в различные органы тела. У рыб один круг кровообращения. Только у двоякодышащих рыб, в связи с наличием легких, кровеносная система сложнее, а сердце предсердие частично поделено перегородкой.
Основной орган дыхания взрослых рыб - жабры. Дыхательная система состоит из жаберных дуг, покрытых нежными мясистыми жаберными лепестками, обильно снабжаемыми кровью по капиллярам и более крупным сосудам. В передней части рта расположены особые оральные клапаны, препятствующие обратному выходу воды. Когда рот закрыт, вода после попадения глотку, протекает между жаберными дугами, омывает жаберные лепестки и выходит наружу через жаберные щели (у хрящевых рыб) или отверстие под жаберной крышкой (у костных рыб). Жаберные отверстия бывают двух типов. Для
акул и скатов типичны пять наружных жаберных щелей, а для костных рыб - четыре или пять отверстий, прикрытых жаберной крышкой, которая направляет проталкиваемую через жабры воду в одну общую открывающуюся наружу щель. У личинок рыб для дыхания служит кровеносная сеть, развитая на желточном мешке и в плавниковой складке.
В нервную систему рыб, как и других позвоночных, входит головной и спинной мозг. Мозг состоит из обонятельных долей, полушарий переднего мозга, промежуточного мозга с гипофизом, зрительных долей (среднего мозга), мозжечка и продолговатого мозга. От этих отделов отходят десять черепно-мозговых нервов. У акулообразных особенно сильно развиты передний мозг и мозжечок; очень велики также обонятельные доли. Кора переднего мозга, служащая у высших позвоночных ассоциативным центром, у костных рыб вовсе неразвита в отличие от акул, у которых она состоит из мозговой ткани.
У рыб развиты обоняние (химическое чувство), осязание, слух и зрение, а также чувство восприятия водных колебаний. Орган обоняния у большинства костных рыб имеет вид слепого мешка, открывающегося наружу одной или двумя ноздрями на конце рыла или впереди глаз. Только у двоякодышащих рыб и немногих придонных костных рыб обонятельный мешок имеет и внутреннюю ноздрю — хоану, сообщающуюся и с ротовой полостью. Органы вкуса или ощущения (химизма) воды представлены группами чувствующих клеток, расположенных в коже усиков, губ, рта.
Глаз состоит из роговицы, хрусталика, радужной оболочки, сетчатки, а у акул есть еще веко — мигательная перепонка, которая может надвигаться снизу на роговицу. В сетчатке у рыб присутствуют и палочки, и колбочки, из чего можно заключить, что они различают цвета. Рыбы могут воспринимать звуки и инфразвуки. Многие рыбы могут даже издавать звуки в диапазоне частот от 20—50 гц до 10—12 кгц при пределах слышимости человеческого уха от 16 гц до 20 кгц. Но некоторые издаваемые рыбами звуки человеческое ухо может ясно расслышать за много метров. Происхождение издаваемых звуков различно. У некоторых сомов движение газа в плавательном пузыре взад-вперед заставляет вибрировать туго натянутые мембраны. Ронки трут друг об друга глоточные зубы. Горбыли и Барабанщики производят особенно громкий шум с помощью колебаний плавательного пузыря: раздается что-то вроде приглушенного стука отбойного молотка о тротуар. Некоторые спинороги издают звуки, вращая плавниковыми лучами. Издавая различные причудливые звуки рыбы сигнализируют друг другу о наличии пищи, об опасности, угрозе, готовности к нересту.
Органы слуха и равновесия у рыб представлены внутренним ухом, наружное ухо у них отсутствует. Внутреннее ухо состоит из трех полукружных каналов с ампулами, овального мешочка и круглого мешочка с выступом (лагеной). Рыбы — единственные позвоночные с двумя или тремя парами отолитов, или ушных камешков, которые помогают поддерживать определенное положение в пространстве. У многих рыб имеется связь внутреннего уха с плавательным пузырем посредством цепи специальных косточек (веберов аппарат карповых, вьюновых и сомовых рыб) или с помощью доходящих до слуховой капсулы идущих вперед отростков плавательного пузыря (сельди, анчоусы, треска, многие морские караси, каменные окуни).
Непосредственно примыкают к органам слуха по происхождению и функции органы боковой линии, или сейсмосенсорного чувства. Система боковой линии развита у всех рыб — костных и хрящевых, а также у водных амфибий. Она состоит из рядов чувствующих кожных органов (плакод или купул), обычно помещающихся в особых каналах, сообщающихся порами с внешней средой или непосредственно выступающих на поверхности тела. Это специальные органы водных животных, служащий для восприятия низкочастотных колебаний, что позволяет обнаруживать движущиеся объекты.
Половозрелыми некоторые рыбы становятся на первом году жизни (гамбузия, некоторые бычки и др.), другие, например белуга, в возрасте 12-20 лет. Большинство рыб размножается несколько раз в жизни, но некоторые мечут икру только 1 раз, после чего погибают. Плодовитость рыб колеблется от нескольких десятков икринок (у некоторых арктических рогаток, у бычков) до 1—9 миллионов икринок (у камбаловых и тресковых) и даже 28 миллионов (у луны-рыбы). Но из этого огромного количества икринок только единичные особи достигают взрослого состояния.
У рыб часто выражен половой диморфизм. Самки обычно крупнее самцов; иногда самка в несколько раз больше самца, например у глубоководных удильщиков. Только у тех рыб, самцы которых охраняют своё потомство (сомы, лжепескарь и др.), они крупнее самок.
Способы размножения рыб различны. Некоторые живородящие — из тела матери выходит активная молодь. Живорождение обеспечивается путем внутреннего оплодотворения и развития икринок внутри яичника, в отличие от хрящевых рыб, у которых зародыши развиваются в расширениях яйцеводов. В особенности развито оно у карпозубых рыб (пецилиевых и других), встречается также у полурылов и в нескольких семействах колючеперых рыб — у эмбиевых, бельдюговых, бротуловых, скорпеновых (морских окуней).
Яйцекладущие мечут икру, оплодотворяемую во внешней среде. У одних рыб вся икра вымётывается сразу, у других - икрометание порционное. Время икрометания так же различно. У одних - весна, у других - лето, у третьих - осень и зима. Некоторые рыбы вымётывают икру в толщу воды, и она проходит своё развитие в плавающем состоянии. Многие рыбы приклеивают икру к растениям или к камням. Некоторые рыбы закапывают икру в грунт. В зависимости от условий развития икра имеет разное строение. Икринки, которые развиваются в условиях, неблагоприятных для дыхания, обычно ярко окрашены за счёт развития "дыхательных" каротиноидных пигментов. У пелагических икринок (плавающих в толще воды) обычно сильно увеличивается оболочка или вокругжелтковое пространство, что обеспечивает лучшую плавучесть икры.
Многие рыбы охраняют свою икру. Инкубационный период продолжается от нескольких часов (у многих тропических Р.) до 3-4 месяцев (у некоторых лососей). Выходящие из икры личинки обычно сначала малоподвижны и имеют еще остаток желточного мешка (личинки с желточным мешком или предличинки), затем желток всасывается, и личинка переходит к активному питанию. Тело личинки претерпевает ряд изменений, у некоторых групп (например, камбаловых, угрей, сельдей) очень значительных. Окончательное приобретение личинкой облика, близкого к облику взрослой рыбы, происходит обычно с момента появления на ее теле чешуи,— с этого времени личинка становится мальком. Мальков, имеющих возраст менее года, обычно называют сеголетками.