Поступательное движение и внешние особенности рыб

Многие думают, что рыба плавает при помощи плавников. Ведь и само слово «плавник» означает орган, осуществляющий плавание, движитель в жидкой среде.

Даже в некоторых учебниках сказано, что рыба плавает, выполняя хвостовым плавником гребные движения, т. е. занося его вперед, а затем с силой распрямляя.

Такое объяснение механизма плавания рыб совершенно неверно. Ведь отводя хвостовой плавник в сторону для очередного «гребка», рыба оттолкнется назад примерно настолько же, насколько затем продвинется вперед при распрямлении хвоста. «Гребные движения» означали бы непрерывное ерзание, буксование на одном месте.

Попробуем полностью отрезать хвостовой плавник; оказывается, рыба сохраняет способность плыть вперед с прежней скоростью. Кроме того, у многих рыб вообще нет хвостового плавника в обычном смысле этого слова: тело оканчивается жгутовидной нитью, которая никак не может служить для гребных движений.

Тем не менее эти рыбы плавают достаточно быстро. А вот если зажать тело рыбы между двумя тонкими планочками, обвязанными нитью, т. е. как бы заключить рыбу в лубки, оставив хвостовой плавник совершенно свободным, то рыба окажется неспособной к поступательному движению. Чтобы плыть вперед, рыба должна волнообразно изгибать тело, подобно тому как это делает, например, плывущий уж.

Непрерывная волна, пробегающая от головы к хвосту, — вот основной механизм движения и ужа, и рыбы. Только у ужа волнообразные изгибания идут от самого перед-него конца тела, а у большинства рыб — примерно от середины. Впрочем, некоторые рыбы со змеевидным телом, например угри, выполняют точно такие же плавательные движения, как уж. Сходный характер плавания свойствен и миноге, и пиявке — только у последней тело изгибается не в стороны, а вверх и вниз.

Какова же все таки роль хвостового плавника? После его удаления движение рыбы не замедляется, но становится несколько неровным; рыба как бы «рыскает». Следовательно, хвостовой плавник помогает мягкому «сбрасыванию» волн, пробегающих по телу рыбы, выравнивает поступательное движение.

При крутых поворотах быстро плывущей рыбы хвост действует как руль: рыба отводит его в ту сторону, в которую поворачивает. Самые быстрые пловцы, например тунец, меч-рыба, обладают хвостовым плавником в виде узкого полумесяца, с очень длинными лопастями, почти отвесно расходящимися вверх и вниз.

Когда рыба быстро плывет, за нею образуется зона завихрения; однако у тунца и меч-рыбы концы хвостовых лопастей находятся вне этой зоны, что облегчает четкие повороты.
Скорость движения многих рыб поразительна. В лондонском музее хранится часть корабельного днища, насквозь пробитого меч-рыбой. Ее оружие — меч прошло сквозь медную обшивку корпус судна, дубовый шпангоут толщиной 30 см и обломалось. Известный математик А. Н. Крылов рассчитал, что такое пробивное усилие возможно при скорости движения около 90 км/час.

По современным данным, меч-рыба способна развить скорость до 130 км/час. Костяной вырост — меч служит ей не столько оружием, сколько приспособлением для рассекания воды, своеобразным «форштевнем». Иногда встречаются экземпляры, обломавшие свой меч, но успешно добывающие пищу; следовательно, это оружие не так уж необходимо для одоления жертвы.

Тунцы могут развить скорость около 90 км/час, некоторые акулы и лососи — до 45 км/час, сазаны — 12 км/час. Во всех случаях речь идет о движении на небольшом расстоянии, так сказать, на «спринтерской» дистанции.

Замечательно, что самые быстрые рыбы плавают примерно с той же скоростью, с какой летают самые быстрые птицы, хотя вода гораздо плотнее воздуха.
Человек только втрое-вчетверо уступает по скорости бега самым быстроногим наземным животным, а плавает примерно в двадцать раз медленнее, чем быстрейшие рыбы.
Интересно и то, что современные самолеты и автомобили намного превзошли в скорости птиц и четвероногих, однако обогнать меч-рыбу пока не может ни одно подводное судно.

Поступательное движение не единственный способ движения в мире рыб. Скаты, например, движутся вперед благодаря волнообразным колебаниям грудных плавников-крыльев. У некоторых пресноводных рыб двигательная волна пробегает по очень длинному спинному плавнику, причем не обязательно от головы к хвосту, но иногда и в обратном направлении, тогда рыба медленно плывет «задним ходом», т. е. хвостом вперед.

Красивая черноморская рыбка зеленушка может медленно плыть, совершая гребные движения грудными плавниками как поочередно, так и обоими вместе. Грудные плавники помогают рыбам также сохранять нормальное положение (спиной вверх). Ведь брюшная сторона рыбы, где находится полость тела, значительно легче, чем мясистая спинная. Другими словами, центр тяжести рыбы лежит выше центра плавучести; рыба всегда находится в неустойчивом равновесии, и мертвая или оглушенная переворачивается брюхом вверх.

Рыба, неподвижно парящая в воде, поддерживает нормальное положение тела непрерывными движениями грудных плавников. Впрочем, известны и рыбы, постоянно плавающие вверх брюхом; некоторые все время сохраняют вертикальное положение («свечкой»), например, морская щучка (паралепис), морской конек.

Грудными плавниками рыба пользуется как рулями глубины, выполняя повороты вверх или вниз во время движения. Неподвижная же рыба поворачивается вверх или вниз при помощи непарных плавников, например анального (расположенного на нижней стороне тела между заднепроходным отверстием и хвостом). Работая анальным плавником, рыба создает усилие, поворачивающее тело вокруг горизонтальной поперечной оси, с наклоном головы вниз.

Такое движение рыба выполняет, например, при захвате пищи со дна. Не случайно, у многих рыб, питающихся преимущественно донными животными, анальный плавник очень велик. А хватая добычу, находящуюся выше рта, например на поверхности воды, рыба работает спинным плавником, если он расположен далеко позади середины тела. Такой плавник создает вращательный момент, поворачивая рыбу вокруг горизонтальной оси, с подъемом головной части тела и опусканием хвостовой.

У многих рыб спинной плавник расположен посередине тела, а брюшные — непосредственно под ним. Такие рыбы, круто поворачивая в сторону во время плавания, поднимают спинной плавник и растопыривают брюшные; тем самым создается дополнительное сопротивление движению и гасится инерция. Так бегущий человек облегчает себе быстрый поворот, схватившись за какой-либо неподвижный предмет, например за дерево.

У некоторых рыб, например тресковых, брюшные плавники сидят впереди грудных и играют роль дополнительных рулей глубины. Существуют рыбы, которые наряду с плаванием пользуются и совершенно другими способами передвижения.

В тропических морях нередко встречаются летучие рыбы. Развив большую скорость, они расправляют огромные грудные плавники, отрываются от поверхности воды и могут свыше 15 секунд планировать, как на крыльях, покрывая расстояние более 100 м. Удлиненная нижняя лопасть хвостового плавника помогает летучей рыбе регулировать скорость и направление перед самым моментом взлета: уже когда тело вышло из воды, хвостовая лопасть еще погружена. Выныривая из воды, летучие рыбы спасаются от хищных рыб (тунцов, золотых макрелей и др.).

Рыба-прилипала при помощи расположенной на голове присоски прикрепляется к акулам, китам, черепахам и транспортируется ими на большие расстояния. В популярных книгах часто описывают, как туземцы ловят черепах с помощью рыбы-прилипалы: выпущенная в море на привязи, она крепко присасывается к панцирю черепахи, которую остается только втянуть в лодку.

Каспийская минога присасывается к лососю и путешествует вверх по реке, к местам своего икрометания. Рыба-ползун ночью вылезает на берег, упираясь в землю грудными плавниками, и ищет пищу, например дождевых червей. Другая удивительная рыба — илистый прыгун во время отлива взбирается на наклонные корни и стволы деревьев, а по земле передвигается скачками, опираясь на брюхо и грудные плавники.

С характером движения и вообще с образом жизни рыб очень тесно связана их окраска. Например, сельдь имеет темную спинку и при рассматривании сверху сливается с синевой морских глубин. Серебристые бока и брюшко делают сельдь почти неразличимой снизу, на фоне сверкающей поверхности моря. Пятнистая окраска щуки — средство маскировки в подводных зарослях, где обычно прячется хищница, подстерегая добычу.

Донные рыбы, например морская камбала, по расцветке поразительно схожи с грунтом. Переплыв с темного, илистого дна на светлое, песчаное, камбала быстро светлеет. Окраска регулируется зрением. Если поместить камбалу так, чтобы все ее тело лежало на темном дне, а голова — на светлом, рыба приобретает светлую окраску.

Каждый рыболов-любитель знает, что речной окунь, пойманный в чистом ручейке с песчаным дном, всегда гораздо светлее, чем его собрат из глубокого илистого омута, затененного деревьями. Морской окунь, только что поднятый с большой глубины, имеет ярко-алую окраску; полежав на палубе при дневном свете, он постепенно становится пепельно-серым, а убранный в темный трюм — снова краснеет.

Рыба с надетым на глаза черным чехлом, а также совсем ослепленная, вскоре приобретает темную окраску. Пестрой расцветкой блещут тропические рыбки, живущие в ярко освещенном море среди коралловых рифов. В северных морях распространены полосатая, пятнистая и синяя зубатки. Полосатая чаще всего встречается у побережья, среди подводной растительности; пятнистая — на илистом, каменистом или ракушечном дне; синяя подолгу плавает в толще воды. Как видим, и в этих случаях окраска рыбы хорошо соответствует среде обитания.

Однако окраска некоторых рыб издали бросается в глаза. Например, спинка электрического ската усеяна яркими пятнами. По всей вероятности, они играют роль предостерегающих знаков; ведь любой хищник, напавший на электрического ската, получает должный отпор. Предостерегающая окраска весьма обычна среди наземных животных, обладающих каким-либо эффективным средством защиты — вспомните хотя бы осу с ее ядовитым жалом и черно-желтым, издали заметным нарядом.

На серебристом боку пикши бросается в глаза крупное черное пятно. Есть основания думать, что оно играет роль опознавательного знака, помогая рыбам одной стаи передвигаться вместе. Как правило, пикша держится на мелководных участках с песчаным или ракушечным грунтом, где достаточно светло, чтобы видеть соседей по стае.

Некоторые рыбы, живущие в толще воды на больших глубинах, например светящийся анчоус, покрыты пятнами, испускающими голубоватое сияние. В Мексиканском заливе водится рыба, у которой светящиеся точки лежат ровной линией вдоль брюшной стороны тела, несколько напоминая ряд пуговиц на кителе. Эту рыбу так и прозвали «морской мичман». Количество и расположение светящихся пятен очень характерны для каждого вида — они помогают рыбам следить за собратьями по стае, находить друг друга в период размножения.

Чешуйчатый покров многих рыб ярко блестит. Чешую уклейки используют даже для изготовления жемчужного пата, которым покрывают стеклянные шарики, превращая их в искусственный жемчуг. Но основные особенности окраски рыбы зависят все же не от чешуи, в общем довольно прозрачной, а от красящего вещества — пигмента, находящегося в коже. Одни пигментные клетки придают коже желтый цвет, другие — красный, третьи — черный и т. д. Под влиянием зрительных восприятий центральная нервная система рыб посылает в кожу сигналы, заставляющие определенные пигментные клетки съеживаться или расширяться, вследствие чего меняется окраска рыбы.

Обычно считают, что чешуйчатый покров подобно панцирю «защищает рыбу от врагов». Но это совершенно неверно, потому что почти все рыбоядные хищники — например цапля или пеликан, тюлень или дельфин, щука или акула — проглатывают свою добычу целиком. Для тех же, которые поедают рыбу частями (например, речная выдра), чешуя — не помеха.

Роль чешуйчатого покрова совершенно иная: он придает телу рыб упругость, эластичность, необходимую для эффективных плавательных движений. У самых сильных и быстрых пловцов (тунца, меч-рыбы) на хвостовом стебле расположены даже особые «кили», нечто вроде жестких шарниров, способных совершать четкое поступательное движение. У рыб с удлиненным, змеевидным телом, плавающих сравнительно медленно, чешуя очень мелка или вовсе отсутствует; таковы угорь, налим, вьюн, зубатка, сом, песчанка, маслюк, люмпенус.

Если чешуя имеет защитное значение, то почему она отсутствует (или очень слабо развита) у всех перечисленных рыб? Слабее всего развит чешуйный покров на брюшной стороне тела, хотя расположенные там жизненно важные органы, казалось бы, особенно нуждаются в защите. У развивающегося малька чешуя появляется сначала в хвостовой части тела, что и понятно, так как именно хвостовой плавник служит «движителем» рыбы.

Количество чешуи на теле рыбы почти не меняется с возрастом и характерно для каждого вида. При описании рыб в учебниках, определителях и атласах обычно указывается количество чешуек в боковой линии. После переселения дальневосточной горбуши на европейский север местные рыбаки иногда смешивали ее с молодой семгой. Эти рыбы действительно сходны, однако у горбуши в боковой линии не менее 140 чешуй, у семги — не более 130.