Федеральное государственноеобразовательное учреждение
высшегопрофессионального образования
«Камчатскийгосударственный технический университет»
Факультетзаочного обучения
Кафедра«Водных биоресурсов, рыболовства и аквакультуры»
Специальность110901.65 «Водные биоресурсы и аквакультура»
Дисциплина«Прикладная экология рыб»
Контрольнаяработа
по теме «Ролькислорода, света и звука в жизнедеятельности рыб»
Петропавловск-Камчатский,2011
Содержание
1. Роль кислорода в жизнедеятельностирыб
2. Роль света в жизнедеятельности рыб
3. Роль звука в жизнедеятельности рыб
Список литературы
1. Роль кислорода вжизнедеятельности рыб
Все рыбыдышат растворенным в воде кислородом, поэтому его содержание для них имеетрешающее значение. Дышать водным животным значительно тяжелее и не толькопотому, что в воде в 21 раз меньше кислорода, но и потому, что вода плотнеевоздуха в 800 раз.
Пелагические,речные и холодолюбивые рыбы более требовательны к кислороду, чем донные (Баклашова, 1980).
Кислороднеобходим рыбам для обеспечения аэробного энергообмена в индивидуальномразвитии, и они могут обходиться без него самое короткое время только на раннихстадиях. Гликолиз у рыб чаще всего имеет место в зрелых половых клетках и уэмбрионов, т.е. в самом начале становления новыхорганизмов.
Вподавляющем большинстве рыбы используют кислород, растворенный в воде, и лишьнекоторые виды способны дополнительно использовать атмосферный кислород (Баклашова, 1980).
По отношениюк кислороду рыб делят на следующие группы:
нуждающиеся ввысоком содержании кислорода (7-12 мг/л), приснижении его содержания до 5-6 мг/л дыханиеневозможно (форели, сиги);
нуждающиеся ввысоком содержании кислорода (5-8 мг/л), новыдерживающих его уменьшение до 5 мг/л(многочисленная группа пресноводных рыб: хариус, подуст, пескарь, налим);
менеетребовательные к содержанию кислорода, легко переносящие его уменьшение до 5 мг/л (окунь,карп, плотва, щука);
довольствующиесясодержанием кислорода в 2,0-0,5 мг/л (линь,сазан, карась).
Морские рыбы более чувствительны кпонижению содержания кислорода, чем речные, и задыхаются при уменьшении его содержаниядо 60-70% нормы (Котляр, 2007).
Потребление кислорода рыбами зависит от вида, возраста,подвижности, плотности посадки, физиологического состояния и солености воды.
Молодь рыб более чувствительна ксодержанию кислорода,чем старшие возрастные группы (Баклашова, 1980).
Подвижные рыбы больше потребляют кислорода, чем малоподвижные.
Перед нерестом потреблениекислорода рыбами возрастаетна 23-30% по сравнению с другимипериодами.
В холодной воде кислорода растворяется больше, чем втеплой, следовательно, при низкихтемпературах рыба нуждается в меньшемколичестве гемоглобина.
Рыбам вреден не только недостаток кислорода, но и его избыток который вызывает анемию и удушье (Котляр,2007).
Обогащение воды кислородом происходит в основном двумя путями: продуцированием кислорода фтосинтезирующими растениями и поступлением его из атмосферы. Расходуетсякислород на обеспечение процессов жизнедеятельности гидробионтов иокисление органических и минеральных веществ. Следовательно, любые воздействияна водоем, которые снижающие продуцирование кислородаили увеличивающие его расход, могут принести к нарушению кислородного режима водоема, к возникновению в нем кратковременного или длительного дефицита.
Дажев нормальных условиях концентрация растворенного кислорода в пресных водоемахпретерпевает значительные изменения в зависимости от интенсивности фотосинтезаи степени насыщения воды воздухом. В теплых поверхностных слоях, где фотосинтезидет особенно интенсивно, концентрация кислорода, как правило, выше, чем в болееглубоких слоях. В морях и океанах, где перемешивание более эффективно,концентрация кислорода и углекислого газа более постоянна, чем в пресныхводоемах.
Существенноевлияние на уровень насыщения воды кислородом оказывает температура, поскольку сее изменениями меняется величина растворимости кислорода. При прочихравных условиях растворимость кислорода в пресной воде выше, чем в соленой (Баклашова, 1980).
Помимотемпературы и солености, на содержание кислорода в воде влияют сезонные исуточные изменения интенсивности фотосинтеза водных растений, особенностидинамики потребления кислорода рыбами и другими водными животными, количествонаходящихся в воде легко окисляемых органических и минеральных веществ,сезонные особенности поглощения кислорода поверхностными слоями воды извоздуха. Вследствие этого в водоеме имеют место сезонные и суточные колебанияконцентрации растворенного в воде кислорода.
Кратковременные суточные измененияконцентраций кислорода в воде представляют для рыб меньшую опасность, чем болеедлительные сезонные изменения. Зимой, вследствие образования ледяного покрова,препятствующего поступлению кислорода из воздуха, содержаниерастворенного в воде кислорода во многих водоемахснижается до 50–25% нормы по сравнению с летнимпериодом (Баклашова, 1980).
Дефициткислорода приводит к массовымзаморам рыб, нередко заморы возникают летом, главнымобразом ночью, из-за усиленного потреблениякислорода водной растительностью или при массовом отмиранииводорослей, чаше всего в слабопроточных водоемах.
Ещеболее существенное воздействие на кислородный режим водоемовоказывают загрязнения, поступающие с промышленными, сельскохозяйственнымии бытовыми сточными водами. Большинство сточных вод, наряду с прямымтоксическим воздействием на рыбу, вызывает резкийдефицит растворенного в воде кислорода,ведущий к обеднению кормовой базы и исчезновению оксифильных видоврыб (Котляр, 2007).
Околополовины всех случаев массовой гибели рыб в загрязненных водоемахобусловлено резким дефицитом растворенного в воде кислорода, всвязи с усиленным его расходом на окисление органическихзагрязнений.
Устойчивостьрыб к дефициту кислорода определяется глубиной и длительностью наступившихизменений, температурой воды, ее химическим составом, видовыми и возрастнымиособенностями рыб.
Интенсивностьпотребления рыбой кислорода находится в прямойзависимости от температуры воды. При низких температурах потребность рыбв кислороде меньше, чем при высоких (Баклашова, 1980).
Чувствительностьрыб к недостатку кислорода у холодолюбивых рыб значительно выше, чем утеплолюбивых (карповых, окуневых), а устойчивость, напротив, у теплолюбивыхвыше, чем у холодолюбивых, хотя разрыв между пороговым напряжением кислорода,вызывающим гибель и критическим, при котором наступает реальное угнетениедыхания и снижение потребление кислорода, чрезвычайно мал, что делает рыб болееуязвимыми при резком изменении кислородного режима.
Рыбы способны выживать при концентрациикислорода ниже уровня нормального насыщения. Длительность выживания определяетсястепенью снижения содержания кислорода: чем существеннее отклонения, тем корочевремя выживания и, наоборот, чем менее значительны изменения концентрациикислорода, тем длительнее время выживания в дискомфортных условиях (Котляр,2007).
Хотя рыбы и способны переносить низкиеконцентрации кислорода более или менее длительный период не погибая, почтилюбое снижение содержания кислорода ниже уровня насыщения отрицательно влияетна рост и воспроизводство и другие физиологические функции рыб. Особенно великоотрицательное влияние пониженных концентраций кислорода на ранних этапахразвития и роста рыб (Баклашова, 1980).
При недостаточном содержании кислорода возникаютразличные нарушения в строении зародышей рыб. При снижении кислорода в воде,мальки не могут заполнить плавательный пузырь воздухом, подняться на плав иначать питаться. При этом вылупившиеся личинки имеют меньшую массу и размеры всравнении с личинками, развитие которых проходило при нормальном насыщениикислорода. Дальнейшее снижение концентрации кислорода заканчивается гибельювсех зародышей еще до завершения инкубации.
Низкое содержание кислорода в воде (0,5-3,0 мг/л)оказывает губительное действие на большинство видов рыб. При содержании в водерастворенного кислорода ниже 4 мг/л многие промысловые виды рыб испытываютзатруднения в дыхании, а у лососевых и осетровых угнетение дыхания можетнаступить даже при концентрации кислорода ниже 6 мг/л.
Большую угрозу для жизни рыбпредставляют сточные воды, содержащие быстро и медленно окисляющиеся вещества,которые весьма интенсивно поглощают кислород, вызывая тем самым снижение егосодержания в водоемах. Особенно опасны в этом отношении хозяйственные сточныеводы и стоки пищевых предприятий (мясокомбинатов, сахарных и картофелекрахмальных,винокуренных, дрожжевых) и кожевенных заводов. Обилие органики животного ирастительного происхождения в сточных водах этих предприятий, как правило,лишенных специфических токсических свойств,ведет к отложению их на дне и формированию донных отложений.Органические донные отложения со временемподвергаются процессам гниения, брожения и окисления. Эти процессы связаныс расходованием огромного количества кислорода, что приводит к резкому снижениюего содержания в воде. Не меньшую опасность представляют органические сточные воды соспецифическими токсическими свойствами, сбрасываемые кожевенными и целлюлозно-бумажнымипредприятиями. Они также вызывают дефицит кислорода за счет усиленного егопотребления на биохимические и окислительные процессы (Котляр,2007).
Дефицит кислорода в загрязненном рыбохозяйственномводоеме может возникать вследствие угнетения фотосинтетических процессов вводоеме. Показательны в этом отношении загрязнения водоемов нефтью инефтепродуктами.
Они образуют на поверхности водоемапленку, препятствующую нормальному газообмену между водой и атмосферой. Одна тонна нефти дает пленку в 10 км2.
Одновременно с этим нефтяная пленка затрудняет доступсолнечных лучей к фитопланктону, угнетая тем самым фотосинтез. Нефть инефтепродукты подвергаются биохимическому окислению с интенсивным расходованиемкислорода, ведущим к его дефициту в водоеме.
Нефть и нефтепродуктыв количестве 15 мг/л абсолютно смертельны для всех живых существ, вызывая паралич дыхательных нервов.
Снижение фотосинтеза фитопланктоном и поверхностно-активныевещества (ПАВ), некоторые тяжелые металлы, многие пестициды.
Многие гербициды и альгициды оказываютугнетающее действие на процессы фотосинтеза низших и высших водных растений,снижая тем самым образование кислорода и его содержание в водоеме (Котляр,2007).
Нулевоесодержание кислорода отмечается при поступлении гербицидов (монурона и диурона) вводоемы с большой биомассой макрофитов или при интенсивном развитии синезеленыхводорослей. Массовое развитие синезеленых водорослей иих последующее отмирание и разложение,связанное с огромным расходом кислорода, также ведут к его дефициту в водоеме имогут быть одной из причин гибели рыб в цветущих водоемах.
Рыбамвреден и избыток кислорода. При перенасыщении воды газами, рыба такжеперенасыщается газами. При этом выделение газовых пузырьков происходит в тканяхрыб. Пузырьки рвут кожу и плавники, выдавливают глаза, закупоривают кровеносныесосуды (Баклашова, 1980).
Перенасыщениеводы кислородом наблюдается в водоемах при сильном освещении и мощном развитиизеленых водорослей.
2. Роль света в жизнедеятельностирыб
рыба кислород свет звукжизнедеятельность
В жизни живыхорганизмов наиболее важную роль играет ультрафиолетовое излучение в диапазоне 295-380 нм, видимая часть спектра и ближнееинфракрасное излучение с длиной волны до 1100нм.
Процессы,протекающие под действием света в организме рыб, делятся на регуляторные,защитно-репаративные (возмещающие) и повреждающие. Два первых относятся кполезному эффекту световых воздействий, однако при определенных условиях могутприобретать противоположный характер повреждающего процесса (Котляр,2007).
Характеризменения регуляторных процессов зависит от дозы облучения, стадии развития исостояния облучаемого объекта.
Так облучениеэмбрионов ручьевой форели ультрафиолетом в течение 2-20 мин ускоряет развитие;40 минутное облучение вызывает гибель после вылупления; 80-160 мин приводит клетальному исходу непосредственно после воздействия.
Свет влияет на сезонные и суточные ритмыжизнедеятельности, поведение, физиологическое состояние, окраску рыб.
Освещениеимеет очень большое, как прямое, так и косвенное значение в жизни рыб. У большинства рыб орган зрения играетсущественную роль приориентировке во время движения, реакции на добычу, на хищника, на других особей того жевида в стае, на неподвижные предметы.
Рыбы, живущиев освещенном пространстве, ярко окрашены и хорошо различают цвета. Рыбы могут менятьсвою окраску в зависимости от цвета грунта и освещенности. Контролирует окраскузрительный нерв. Не различают цвет рыбы, живущие у дна (некоторые акулы, скаты,осетры).
Принятовыделять следующие основные виды окраски рыб, являющихся приспособлением копределенным условиям мест обитания:
пелагическая(сине-зеленая спинка, серебристое брюшко);
зарослевая(коричневатая, зеленовато-желтоватая с полосами и разводами);
донная(темная спинка, светлое брюшко) (Котляр, 2007).
Основныеотличия действия света на рыб от световых воздействий на наземных позвоночныхсвязаны со спецификой среды обитания. Вода по сравнению с воздухом для световыхволн является более плотной средой (в 800 раз). Так морская вода поверхностнымслоем в один метр поглощает до 63% солнечного света, если вода прозрачна, и до84% с повышенной мутностью. Даже в морях с наибольшей прозрачностью воды яркостьосвещения уменьшается с глубиной в среднем в 10 раз на каждые 50 м.
Погоризонтали видимость снижается до нуля на расстоянии 10-20 м. Аналогичная картина наблюдается в пресноводных водоемах, где дальность распространения световыхволн зависит от прозрачности воды, от угла падения солнечных лучей то есть отвысоты стояния солнца над горизонтом. Лучше всего свет проникает в воду, когдасолнце стоит в зените. Световой день в водной среде короче, чем на суше, аинтенсивность светового излучения на разной глубине меняется в течение светлоговремени суток. Особенно резко снижается естественная освещенность в закрытыхпомещениях, например на живорыбных заводах (Котляр,2007).
Поотношению к свету рыб делят на две большие группы:
1.Группа рыб, привлекаемая светом в промысловых количествах (рыбы, живущие восвещенном пространстве). Лучше всего эти рыбы привлекаются светом в периодинтенсивного питания (сельдевые, скумбриевые, корюшковые и т.д.).
Существуют три теории механизма привлечения светом(фототаксиса): теория Леба, теория Франца, теория Зуссер.
По теории Леба у рыб, обладающихдвусторонней симметрией, при неравномерном освещении правого и левого глазаизменяется тонус мускулатуры и рыба вынуждена двигаться к источнику света, необращая внимание на хищника и на жертву (Котляр, 2007) .
По Францу положительная реакция на свет выработалась умолоди на определенных этапах развития как защитная реакция от хищника и отзаморов в придонных слоях.
По Зуссер свет необходим планктофагам для поиска изахвата пиши.
2. Группа рыб, не реагирующихна свет, живущих у дна и питающихся донными организмами (акулы, скаты,осетровые):
группа темнолюбивых рыб, ведущих сумеречный образжизни;
группа рыб, уходящих от света (угорь, минога).
Лучше всего рыбы привлекаются импульсивным светом или движущимся светам вниз от его источника (так, как распространяются лучи солнца и луны) (Котляр,2007).
3. Роль звука в жизнедеятельностирыб
Известно, что скорость распространения звука в воде в 4,5 разабольше, чем в воздухе (1500 м/сек). Поглощение звука в воде в тысячу раз меньше,чем в воздухе. Кроме того, в силу определенных гидрологических условий вморских водоемах могут создаваться гидрологические коридоры протяженностью в тысячимиль, где звук, отражаясь от стенок, практически не глохнет.
Киты, совершающие трансокеанические миграции, следуютэтими гидрологическими коридорами, при этом самцы, двигающиеся впереди,постоянно «поют», издавая звуки мощностью 180 дцб.
Звукопроницаемость тканей рыб близка к звукопроницаемостиводы, поэтому даже такой слаборазвитый орган слуха, как внутренне ухо, обеспечивает восприятие значительной информации изокружающей среды.
У рыб нет наружной слуховой раковины и среднего уха, однакоимеется внутреннее ухо с лабиринтом и слуховой косточкой — отолитом. Со слухомсвязана нижняя часть лабиринта — саккулюс и лагена, а у сельдей, возможно, со слухом связан и утрикулюс.
Ввосприятии звука существенную рольиграет плавательный пузырь, выполняющий роль резонатора. У карповых и некоторыхдругих рыб плавательныйпузырь связан с внутренним ухом системой косточек Веберова аппарата. Усельдевых, анабантид и мормирид воздушные пузыри связаны с лабиринтомнепосредственно (Котляр, 2007).
Рыбы издают звуки силой от 20-50 Гц до 10-12 кГц и воспринимают какмеханические, так и инфразвуки (менее 20 Гц) и ультразвуки (более 20 кГц) органами боковой линиии слуховым лабиринтом.
Рыбы издают много разнообразных звуков. Они представляют собой колебания среды и являются результатамитех или иных движений тела рыбы или его частей. Некоторые звуки издаются рыбамиспециально для общения друг с другом. Есть звуки, сопровождающиежизнедеятельность рыб — это упругие волны и колебания, возникающие приплавании, питании, захвате воздуха, выдавливании воздуха из плавательногопузыря.
Спектрзвуков, связанных с движением, носит шумовой характер.
Некоторыезвуки связаны с газообменом. Многие виды рыб (карповые, лососевые,лабиринтовые) пользуются для дыхания и наполнения газового пузыря атмосфернымвоздухом.
Проталкиваниевоздуха через узкие отверстия (воздушный канал пузыря,пищевод, кишечник, анус) вызывает звуки, напоминающие слабый писк.
При захватедобычи хищниками (судаком, щукой и др.) раздается звук, напоминающий хлопок,удар или звук откупориваемой бутылки. Эти звуки имеют гидродинамическиенизкочастотные и высокочастотные компоненты от 100 Гц до 4 кГц.
Мирные ивсеядные рыбы при питании издают звуки, напоминающие причмокивание илиприглушенное цоканье. В результате перетирания пищи зубами возникают хрусты искрежеты, зависящие от качества корма.
Уряда рыб органы, издающие звуки, достигли определенного совершенства. Специальныебарабанные мышцыприкрепляются непосредственно к плавательному пузырю или к черепуи ребрам поблизости от плавательного пузыря и имеют высокуючастоту сокращений. Барабанная дробь имеет спектр от 75 Гц до 2 кГц.
Барабанщикамиявляются многие пресноводные и морские рыбы, например угри, сомы, триглы,тресковые. Жаба-рыба имеет в пузыре перепонку с отверстием, при помощи которойона издает звуки, напоминающие гудки.
Акустическаяактивность рыб может иметь годовую и суточную динамику, может быть приурочена кнерестовому периоду. У некоторых рыб звуки издают только самцы (Котляр,2007).
С цельюидентификации рыб по их звукам при акустической разведке издаются специальныеатласы с графическими записями характеристик звуков различных видов рыб.
Рыбы способныопределять направление звука, причем и беспузырные (акулы), и без связи пузыряс лабиринтом (треска, пикша), и имеющие такую связь (сельдевые, карповые).Треска и пикша определяют направление на источник звука с точностью в 8-21°.
Некоторыерыбы очень сильно реагируют на звуки, при этом одни звуки отпугивают, угнетаютрост, а другие — привлекают.
Ультразвукиработающих эхолотов вызывают резорбцию половых продуктов у рыб.
Имитируязвуки, издаваемые рыбами, можно либо привлекать, либо отпугивать их.
Разведка,освоение и эксплуатация подводных месторождений углеводородного сырья относитсяк числу мощных факторов антропогенного воздействия на окружающую среду, в томчисле на запасы рыб и других водных обитателей, являющихся объектами промысла,Это воздействие носит комплексный характер и проявляется уже на этапепроведения сейсморазведки. Использование источников звука приводят к изменениямповеденческих реакций рыб, гибели не только молоди, но и взрослых особей. На расстоянии 50 км от места проведения сейсморазведки с помощью воздушной пушки траловые уловы трески падают в два и более раз из-за того, чторыбы стремятся уйтиза пределы воздействия звука (Котляр, 2007 ).
Список литературы
Баклашова Т.А. Ихтиология. — М.: Пищ.пром-ть, 1980. —319 с.
Котляр О.А.,Мамонтова Р.П. Курс лекций по ихтиологии. — М: Колос, 2007. — 592 с.