ОСОБЕННОСТИ ПЕРЕДВИЖЕНИЯ (ПРЕОДОЛЕНИЯ ПРОСТРАНСТВА) В ВОДНОЙ СРЕДЕ

Передвижение в водной среде (плавание) лучше все­го изучено у водных позвоночных (рыб и млекопитаю­щих), так как их движения, связанные с деформациями тела, лучше всего могут быть подвергнуты биодинами­ческому и математическому анализу (Cray, 1933; Bain­bridge, 1961, Шулейкин, 1966 и др.).

При изучении этих явлений можно наметить три ас­пекта; 1) изучение морфологии рыбы —формы тела, обе­спечивающей наименьшее сопротивление в различных условиях обитания; 2) изучение механики движения — математический анализ двигательных актов, построен­ный на данных киноциклосъемки; 3) изучение энергети­ческих затрат при плавании с различной скоростью, яв­лений, связанных с производимой животным мышечной работой. Сочетание всех этих исследований позволяет вычислить для плавающих организмов коэффициент по­лезного действия и найти оптимальное значение скоро­стей в связи с величиной организма и особенностями биодинамики.

Эколого-морфологические особенности водных орга­низмов выражены очень ярко. Они касаются в равной мере как формы тела рыб, живущих в различных усло­виях, разного типа питания, так и различных по этим

Рис. 78. Различ­ные типы формы тела рыб (по Ни­кольско­му, 1963):

1— стрело­видный

(с; рган),

2— торпе- довндный

(скумбрия),

3— сплю­щенный с боков, ле- щевиднын (обыкно­

венный

лещ), 4— тип рыбы луны (лу­на-рыба),

5—тип кам­балы (реч­ная камба­

ла), 6— змеевид­ный

(угорь),

7—ленто­видный (сельдяной король), 3—шаро- ви 1.НЫЙ (кузовок), 9—плоский (скат)

же признакам морских млекопитающих. На рисунке 78 приведена различная форма тела рыб; передвижение их в воде значительно отличается и связано с условиями среды и скоростью плавания. Так, торпедовадная форма обеспечивает наиболее быстрое передвижение в откры­той воде, сплющенная с боков — возможность плавания в водоемах с густой растительностью; впрочем, этот тип формы тела встречается и среди живущих в толще воды, и среди придонных и донных.

Особое положение занимают в этом своеобразном ряду летучие рыбы, с громадной скоростью движущиеся в воде и завершающие этот двигательный акт своеобраз­ным полетом в воздухе. Здесь большое значение приобре­тают не только змеевидные движения туловища, но и большие боковые плавники, обеспечивающие своеобраз­ное парение в воздухе. Характерно, что до момента пол­ного отрыва летучей рыбы от воды скорость благодаря движениям хвоста продолжает нарастать. В воздухе ле­тучая рыба держится около 10 сек, пролетая за это вре­мя около 100 м (Никольский, 1963).

Своеобразной адаптацией рыб к существованию в водной среде и к перемещению на различные глубины является способность к изменению удельного веса тела. Это осуществляется при помощи плавательного пузыря, сокращение которого позволяет изменять количество га­за в пузыре или давление в нем. Наполнение плаватель­ного пузыря происходит либо за счет заглатывания воз­духа (у открытопузырных и у всех рыб на ранних стадиях постэмбрионального развития) или за счет вы­деления кислорода и СОг по типу секреции специальным образованием — красным телом. У рыб, живущих в тол­ще воды и быстро передвигающихся по вертикали (аку­лы, скумбриевые), плавательный пузырь отсутствует вовсе. Плавательный пузырь связан у рыб со слуховым лабиринтом и давление в пузыре регистрируется в цент­ральной нервной системе.

Приведенными примерами, конечно, не исчерпывает­ся ряд морфологических адаптаций рыб, обитающих в морях, реках и других водоемах (Никольский, 1963; Строганов, 1964).

Скорость перемещения рыб в воде очень различна. Наибольшей скоростью обладают некоторые акулы, тун­цы, меч-рыбы, лососевые. Так, тунец перемещается со скоростью 20 м/сек, голубая акула— 10 м/сек, лосось — 5 м/сек (Никольский, 1963). Поскольку скорость движе­ния зависит от длины тела, для сравнения рыб различ­ного размера принят так называемый коэффициент ско­рости, рассчитываемый по формуле—~ , где V — абсо-

Л—

лютная скорость, J L — корень квадратный от длины рыбы. Получаемые коэффициенты колеблются от 70 (акулы, тунцы) до 5 (луна-рыба). В таблице 36 приве­дены некоторые данные скоростей плавания рыб разных видов.