Жизнедеятельность животных, в том числе и рыб, становится возможной благодаря наличию адекватных (ответных) реакций организма на изменения, происходящие во внешней среде и в самом организме. Получение определенной информации о физических и химических характеристиках среды называется рецепцией, структуры организма, воспринимающие информацию, называются рецепторами.
Рецептор - это по существу начало любой рефлекторной дуги. Рецептор воспринимает раздражение и преобразует (трансформирует) энергию раздражения в нервные импульсы. Анатомически рецепторы представляют собой нервные окончания, которые имеют высокую специфичность к раздражителям. Каждый вид рецепторов реагирует только на определенный раздражитель.
Различают три основных группы рецепторов:
1.Экстерорецепторы - рецепторы, возбуждающиеся под влиянием раздражителей из окружающей среды (рецепторы кожи, глаза, боковой линии, слизистой оболочки ротовой полости).
2.Интерорецепторы - рецепторы, воспринимающие раздражения из внутренней среды организма (рецепторы внутренних органов и сосудов).
3. Проприорецепторы - рецепторы, реагирующие на изменение положения тела в пространстве (рецепторы мышц, связок).
Рыбы обладают всеми тремя видами рецепторов. Указанные группы рецепторов обуславливают следующие виды рецепции:
1.Фоторецепция - реакция на свет и внешний вид объектов.
2.Терморецепция - реакция на температуру воды.
3.Хеморецепция - вкус, обоняние, т.е. воспринимает химические вещества.
4.Слух - воспринимает колебания среды.
5.Проприорецепция - анализирует позу и положение тела.
6.Тактильная рецепция - реакция на прикосновение, удар, давление.
7.Электрорецепция - реагирует на электрический ток.
На радиоактивное излучение рыбы, как и другие живые организмы, не реагируют, так как у них нет специальных органов или рецепторов, фиксирующих радиацию.
Физиология органов зрения
Основным органом зрения у рыб, как и у других высших позвоночных животных, является глаз (зрительный анализатор). Значение глаза заключается в восприятии предметов внешней среды, т.е. освещенности, цвета, величины, формы, расположения в пространстве, а также в определении расстояния до предмета.
Кроме глаз, светочувствительную функцию у рыб могут выполнять фоторецепторы, расположенные в самых разнообразных отделах тела. Так, у миног фоторецепторы имеются в области хвостового плавника. К восприятию света способна железа внутренней секреции - эпифиз.
Развитие органов зрения зависит от той роли, которую оно играет в жизни данного вида (у миксин и пещерных рыб глаза недоразвиты, у рыб, живущих на больших глубинах, глаза очень большие по размерам, а у некоторых они недоразвиты, хорошо развиты глаза у рыб, обитающих в среде с хорошей освещенностью (тунец, скумбрия), у придонных видов (вьюн, сом) глаза имеют небольшие размеры).
В зависимости от расположения глаз, рыб подразделяют на 2 типа зрения:
1. Монокулярное зрение - поля зрения двух глаз не перекрещиваются;
2. Бинокулярное зрение - поля зрения двух глаз перекрещиваются.
У большинства рыб глаза двигаются согласованно. У некоторых рыб (камбала, морские иглы) несогласованно, т.е. независимо друг от друга. Особенностью строения глаз рыб, связанной с водным образом жизни, является отсутствие век и слезных желез. Лишь у акул имеется мигательная перепонка, а у некоторых сельдей - жировое веко.
Строение глаза рыб сходно со строением глаз позвоночных с некоторыми изменениями.
Рассмотрим строение глаза рыбы:
свет проходит в глаз через прозрачную роговицу, далее зрачок – отверстие в радужной оболочке – пропускает его на хрусталик, а хрусталик передает фокусирует свет на внутреннюю стенку глаза сетчатку, где и происходит его непосредственное восприятие (рис. 1). Сетчатка состоит из светочувствительных (фоторецепторные), нервных, а также опорных клеток.
Периферическим отделом зрительного анализатора являются фоторецепторы -палочки и колбочки. Палочки функционируют при дневном свете и сумерках, колбочки - только при сильном дневном освещении, т.е. палочки более чувствительные образования.
Кроме рецепторного аппарата в состав глаза входит оптическая система. У рыб, как и у других позвоночных, она представлена роговой оболочкой, хрусталиком и стекловидным телом. Значение оптической системы заключается в сборе световых лучей, обеспечивающем действительное изображение предметов на сетчатке, но в уменьшенном и обратном виде (негатив). Световые лучи поступают в глаз рыбы, проходят через оптическую систему и попадают на сетчатку. Для ясного видения предмета необходимо чтобы лучи от всех его точек попали на сетчатку. Приспособление глаза к ясному видению разноудаленных предметов называется аккомодацией. У млекопитающих аккомодация осуществляется за счет изменения кривизны хрусталика. У рыб аккомодация осуществляется за счет галлерова органа - специальной мышцы, которая изменяет положение хрусталика по отношению к сетчатке.
При сокращении галлерова органа глаз рыб становится дальнозорким, т.е. изображение предмета проектируется за сетчаткой, в результате чего изображение получается расплывчатым. В спокойном состоянии глаза рыб установлены на бесконечность, т.е. на дальнозоркость. При сильном расслаблении галлерова органа глаз рыб становится близоруким, т.к. благодаря перемещению хрусталика вперед изображение фокусируется перед сетчаткой, а на сетчатке вместо точки возникает круг светорассеяния.
При попадании света на сетчатку в ней происходят следующие процессы:
1.фотохимические
Электрические
3. ретиномоторные.
Фотохимические процессы заключаются в распаде пигментов - родопсина содержащегося в палочках и родопсина, содержащегося в колбочках. Колбочки возбуждаются при действии длинноволновой части спектра, палочки – при действии коротковолновой части спектра. Палочки в 1000 раз чувствительнее к свету, чем колбочки. При интенсивном освещении преобладают процессы распада зрительных пигментов, при затемнении - восстановительные процессы. Распад и восстановление пигментов происходит в течение нескольких секунд.
Электрические явления заключаются в том, что продукты распада зрительных пигментов приводят фоторецепторы в возбуждение, т.е. рецепторы сетчатки генерируют нервные импульсы - биотоки. Биотоки поступают на нервные клетки сосудистой оболочки, а с них по зрительным нервам поступают в центральную нервную систему и, частности, в средний мозг, где происходит их переработка (анализ), и возникают зрительные ощущения (формы, размеры, цвета, расположение в пространстве предметов).
Ретиномоторные явления у водных пойкилотерных животных, в том числе и рыб, заключаются в перемещении фоторецепторов (палочек и колбочек) в зависимости от интенсивности освещения. При слабом свете и темноте палочки подтягиваются к наружной мембране, а колбочки не прикрываются пигментными клетками серебристой оболочки. При сильном освещении светочувствительные элементы палочек и колбочки покрываются пигментными клетками.
Следует отметить, что фоторецепторы в глазах рыб воспринимают раздражение и возбуждаются только при сильном изменении их освещенности. Если освещенность не меняется, то фоторецепторы не возбуждаются и информация не поступает в зрительный центр головного мозга и зрительные образы становятся невидимыми. Поэтому рыбы лучше воспринимают движущиеся объекты, что необходимо учитывать при их промысле.
Разрешающая способность глаз рыб ограничена, т.к. у них имеется достаточно большой рефрактерный период (т.е. временная потеря чувствительности после рабочего времени - время отдыха). Критическая частота мельканий у рыб колеблется от 14 Гц (у верховки) до 67 Гц, у человека (18-24 Гц).
Экспериментально доказано, что многие костистые рыбы обладают цветным зрением. У рыб, как и у человека, в сетчатке имеются три вида фоточувствительных колбочек, воспринимающих определенные цвета (красный, зеленый и синий). Одинаковое и одновременное раздражение всех трех типов цветовоспринимающих элементов сетчатки дает ощущение белого цвета.
Механорецепция
Все клетки живых тканей животных, в том числе и рыб, чувствительны к механическим воздействиям. Они реагируют на сжатие, растяжение, смещение, деформацию и т.д. Рецепторы, воспринимающие механические воздействия называются механорецепторами или тактильными рецепторами. Простейшими тактильными рецепторами у рыб являются свободные нервные окончания, разбросанные в кожном покрове, плавниках и сухожилиях. Тактильные рецепторы поверхности тела рыбы воспринимают инфразвук или вибрацию частотой от 0,1 до 16 Гц при контакте с предметами.
Кроме того, у рыб имеются специальные органы, воспринимающие механические раздражения. К ним относятся: