Рыб можно встретить в болотах, озерах, морях и реках всех географических поясов планеты. Всю свою жизнь они проводят под водой, не испытывая при этом никаких трудностей с дыханием. У большинства из них нет необходимости всплывать на поверхность, чтобы заглотнуть очередную порцию воздуха. Чем дышат рыбы? Какие механизмы помогают им выживать в водной среде? О внутреннем строении рыб и природных хитростях этих водных животных мы и поговорим в нашей статье.
Потребность в кислороде
В водной среде рыбы являются преобладающей группой животных. В реках и океанах они проходят все стадии их биологического развития - от икринки до взрослой особи. При этом лишь немногие виды могут время от времени выныривать и вдыхать атмосферный воздух, большинство же приспособилось жить без него.
Но чем дышат рыбы, будучи постоянно в воде? Как и другим позвоночным, для нормальной жизнедеятельности им необходим кислород. Его они «добывают» не из воздуха, а прямо из воды, буквально фильтруя ее. Чтобы получить достаточное количество газа, им приходится «перерабатывать» огромное количество жидкости.
Содержание кислорода в водоеме крайне важно для их нормального функционирования, а недостаток вызывает у животных кислородное голодание и смерть. Однако нормы концентрации газа у каждого вида свои. Например, линь и сазан живут в стоячих водоемах и способны выживать даже при слабом присутствии кислорода (от 4 см 3 /л до 0,5 см 3 /л). Форель, лосось, судак, наоборот, очень требовательны. Они нуждаются в концентрации газа больше 7 см 3 /л.
Восприятие рыб изменяется с их возрастом, с переходом от сезона к сезону, а также в зависимости от их активности. Так, чем моложе и подвижнее особь, тем больше она нуждается в кислороде. Потребности сильно возрастают перед нерестом, когда рыбе необходимо много сил и энергии. В жару и при зимнем замерзании водоема возникает недостаток кислорода, отчего животные испытывают трудности с дыханием.
Чем дышат рыбы? Приспособления для газообмена
Точно так же, как и у нас, газообмен у рыб осуществляется при помощи кровеносной системы. Для этого у большинства из них существует всего один круг кровообращения и двухкамерное сердце, у двоякодышащих видов таких кругов два. К сердцу кислород поступает по сосудам, а к ним попадает через жабры, которые и отфильтровывают газ из воды.
Дыхательная система рыб, по сути, эффективнее человеческой. Она способна фильтровать из воды в два-три раза больше кислорода, чем легкие отделяют из атмосферы. В основном рыбы дышат жабрами, но иногда их работы недостаточно или условия не позволяют их нормально использовать. В таком случае к ним подключаются другие специальные органы.
Дополнительных или альтернативных способов дыхания у рыб довольно много. Абсолютно все виды помогают себе, частично осуществляя газообмен через кожные покровы. Некоторые также используют плавательный пузырь, другие - кишечник или слепой отросток в желудке. Некоторые виды приспособились к дыханию воздухом атмосферы, для этого они используют лабиринтовые или наджаберные органы.
Внутреннее строение рыб: как устроены жабры
Дыхание рыб начинается с заглатывания воды ртом. В глотке у них расположен жаберный аппарат, в котором и происходит дальнейший процесс. Аппарат состоит из жаберных дуг, расположенных по бокам животного. Их поддерживают жаберные лепестки и тычинки. Снаружи у костистых рыб дуги покрыты крышками.
Жабры у рыб соединены с многочисленными кровеносными сосудами. Попадая в глотку, вода проходит через жаберные дуги, омывает лепестки и отдает кислород прикрепленным к ним артериям. Обогащенная кровь направляется к сердцу и тканям, а оттуда возвращается в глотку, где отдает воде углекислый газ и выводит ее через жаберные щели наружу.
Двоякодышащие рыбы
Как было сказано выше, главным инструментом для газообмена являются жабры. Однако чем дышат рыбы, которых называют «двоякодышащими»? Эти животные сейчас представлены всего одним отрядом, который включает шесть видов. Обитают они возле Австралии, Африки и Южной Америки.
Из всех рыб именно они являются ближайшими родственниками четвероногих. Еще одна их особенность заключается в том, что кроме жабр, у них имеются упрощенные легкие. Такое приспособление позволяет им обитать в водоемах с очень маленьким количеством кислорода, а в случае необходимости получать его из атмосферного воздуха, выныривая на поверхность.
Лабиринтовые или ползуновидные рыбы
Лабиринтовые рыбы представляют отряд лучеперых. К ним относится много аквариумных видов, например ляпиус, гурами, сиамские петушки, макроподы, лябтозы и другие. В природе они обитают в пресных водах Африки и Азии.
Все они тоже умеют дышать воздухом. У них нет легких, но есть специальный орган в виде кармашка, состоящий из множества пластин. К его стенкам подходят капилляры, с которыми и происходит обмен газами. Лабиринтовый орган расположен над жабрами рыбы. Благодаря ему животные могут несколько дней существовать без воды. При этом «второе дыхание» не является удобным дополнением к жабрам. Не использовать лабиринтовый орган они не могут, поэтому вынуждены периодически выныривать из воды, иначе рискуют задохнуться.
- Читать: Рыбы дышат кишечником!
Без пищи животные могут прожить очень долго, а без кислорода - всего лишь несколько минут.
А как же быть рыбам? Ведь в воде трудно, казалось бы невозможно, дышать. В ней в двадцать раз меньше кислорода, чем в воздухе. Но, оказывается, это не так уж существенно. В легкие наземных животных кислород попадает тоже не непосредственно из атмосферы. Сперва он растворяется в жидкости, омывающей стенки легких, и только затем поступает в кровь. Выходит, что наземные животные тоже дышат кислородом, растворенным в воде.
Но почему в таком случае они не могут жить в воде, как рыбы? Да потому, что как только их легкие заполняются водой, растворенный в ней кислород мгновенно поглощается, а новый не поступает - и животное задыхается. Вот если бы вода в легких непрерывно заменялась свежей, то, скажем, собака или лошадь могли бы дышать в воде не хуже, чем в воздухе.
Для того чтобы нормально дышать в воде, нужны жабры. Жабры состоят из жаберных дуг с множеством лепестков. К жаберным дугам поступает отработанная кровь; здесь она отдает в воду углекислоту и обогащается кислородом.
Для нормального дыхания к жабрам тоже все время должна поступать свежая вода. Когда рыба плывет, вода входит в рот, омывает жабры и выходит через жаберные щели. Когда рыба стоит, она все время открывает и закрывает рот, приподнимает и опускает жаберные крышки, засасывая свежую и выталкивая старую воду.
Лучше использовать содержащийся в воде кислород помогают жабры, имеющие огромную поверхность. Например, у окуня поверхность жабр почти в 30 раз больше поверхности его тела. 
Форма и величина поверхности жабр, а также строение жаберных щелей зависят от образа жизни рыб. У пелагических рыб, то есть у рыб, живущих в толще воды, большой рот и широкие жаберные щели, это способствует лучшему проникновению в жабры свежей воды.
У рыб, обитающих на дне, жаберные щели маленькие,- ведь иначе жабры засорились бы песком и илом. При таком строении щелей вода в жабрах обновляется плохо, поэтому у донных рыб имеются приспособления для принудительного обмена воды.
Например, угорь при «вдохе» раздувает щеки и засасывает воду через рот, при «выдохе» он закрывает рот и, сжимая щеки, выталкивает воду через жаберные Щели. У камбал есть особая жаберная перепонка, выталкивающая воду, как поршень. Еще своеобразнее дышат скаты. У них в верхней части головы имеется отверстие, снабженное клапаном. При «вдохе» клапан открывается и вода свободно проходит через отверстие, поступая к жабрам; при выдохе клапан захлопывается и вода выходит через жаберные щели.
Небольшая азиатская рыбка гиринохелус имеет привычку присасываться ртом к донным предметам. И вот для того, чтобы приток воды к жабрам не прекратился, у этой рыбки имеется две пары жаберных отверстий. Когда рот закрыт, вода поступает через верхние отверстия и выходит через нижние.
Однако как ни удивительно приспособлены жабры к окружающим условиям, они далеко не всегда обеспечивают рыбе нормальное дыхание. В одних водоемах постоянно не хватает кислорода, в других его содержание резко падает в определенные времена года. Летом кислородный голод наблюдается во время засухи, когда непроточные водоемы начинают пересыхать, и по ночам, когда водные растения усиленно поглощают кислород. Зимой доступ кислорода из атмосферы в воду резко сокращается, так как водоемы покрываются толстым слоем льда и снега.
Рыбы по-разному реагируют на количество растворенного кислорода в воде. Одни нуждаются в очень высоком его содержании (лосось, сиг, форель, судак), другие менее требовательны (плотва, окунь, щука), третьи удовлетворяются совершенно ничтожным количеством (карась, линь). Для каждого вида рыб существует как бы определенный порог содержания кислорода в воде, ниже которого они становятся вялыми, почти не перемещаются, плохо питаются и в конце концов погибают.
Одни рыбы не терпят даже малейшего «кислородного голодания» и населяют водоемы только с прозрачной, холодной, богатой кислородом водой. Другие живут даже в болотах.
Наверное, многие замечали, что при недостатке кислорода в аквариуме рыбы поднимаются на поверхность и начинают захватывать атмосферный воздух.
Но так дышать атмосферным воздухом в течение долгого времени рыбы не могут, поэтому некоторые из них приспособились дышать другими органами.
Карп, карась, линь часто обитают в прудах с затхлой водой; одних жабр им не хватает, и они дышат также поверхностью кожи. Карась и угорь в корзине с сырой травой, в холодное время, могут жить более двенадцати часов.
Еще дольше обходится без воды илистый прыгун. Охотясь за насекомыми, он проводит на суше много часов. Пойманных прыгунов держали по шесть суток на влажном песке, и они чувствовали себя вполне нормально. Дышат прыгуны, помимо жабр, кожей и полостью рта. Кроме того, жаберные крышки у них плотно прижимаются к телу, и жабры долгое время остаются влажными. Некоторые натуралисты считают, что прыгуны могут дышать и хвостом. Не зря эта рыбка часто лежит на прибрежном песке, окунув хвост в воду.
В.Сабунаев, "Занимательная ихтиология"
Почему рыбы, вынутые на воздух, погибают? - Дети обычно отвечают, что у них высыхают жабры. Но ведь поверхность наших легких тоже соприкасается с сухим воздухом - почему же она не высыхает?
Дети говорят "мы дышим носом, и воздух там увлажняется". Молодцы. А когда зловещие физруки заставляют вас бежать 10 кругов - вы тоже дышите носом? Нет, вы дышите ртом, он широко открыт, и язык ваш лежит на плече.
Причина гибели рыб на воздухе - слипание (смыкание) жаберных лепестков: они рассчитаны на поддержку воды и на воздухе «опадают». Вы могли видеть такое, если вынимали «пушистые» водоросли из аквариума - на воздухе они сразу теряют свою пушистость и превращаются в склизкие комочки.
Решение проблемы - армировать жабры, то есть вставлять в жаберные лепестки скелетные элементы, чтобы лепестки не опадали. Почему рыбы этого не делают - понятно: они водные жители и, вообще-то говоря, на сушу не собираются.
Точно не собираются?
Беситься с жиру - человеческое занятие, а от рыб как-то ожидаешь более разумного поведения. И тут - нá тебе! Лезут! На сушу! ...Точно так же любой старый старикашка говорит про молодых выскочек: «Ишь, умный какой выискался!» - забывая, что 500 миллионов лет назад он сам был абсолютно таким же.
Палеонтологи говорят, что все наземные позвоночные являются дальними потомками рыб, когда-то выползших на сушу. - Поэтому мы и волнуемся так, и кричим рыбам: «Здесь уже занято, ползите назад!» Рыбы отвечают: «Да ладно вам, мы же не собираемся на вашей суше жить, нам бы только засуху/жару/отлив/загрязнение переждать!»
Засуха. Больше всего не повезло рыбам, живущим в пресных водоемах. В особо жарких местах такие водоемы могут пересохнуть, и что тогда делать? Либо помирать, либо отправляться искать другой водоем. Понятно, что рыбы стараются делать это влажной и росистой ночью, но все равно - они ползут по суше!
Жара. Впрочем, и без пересыхания в пресном водоеме летом не соскучишься: в теплой воде очень мало кислорода, а в горячей почти совсем нет, так что пользы от такой воды (в смысле дыхания) немного. А кислорода как назло требуется больше, чем обычно - ведь рыбы - холоднокровные животные, и при нагревании воды скорость их обмена веществ увеличивается автоматически.
Отлив. Луна, летая вокруг Земли, формирует небольшой . Когда этот бугорок у нас - наступает прилив, когда не у нас - отлив. Рыбы, не желающие покидать родную (богатую пищей) приливно-отливную зону, во время отлива остаются на освободившейся суше (скорее, жиже).
Загрязнение. Кстати, о жиже. Жабры, по своему первоначальному предназначению (вспомним ланцетника) являются фильтрами, задерживающими разную водную мелочь. Если в воде по какой-то причине становится слишком много микроскопических частиц, то рыбные жабры могут просто засориться, как унитазы.
Армируем жабры
1 - жабры обычных рыб в воде.
2 - жабры обычных рыб на воздухе слипаются. Из-за этого поверхность, через которую идет газообмен (обведенная черненьким) резко уменьшается.
3 - армированные жабры: грубовато, зато надежно.
Пример армированных рыб - илистые прыгуны, живущие в приливно-отливной зоне тропической части Тихого и Индийского океанов. В момент отлива они остаются на суше, но не лежат тупо среди ила и не ждут, пока их съест какая-нибудь крыса, а с помощью своих мощных плавников «с поразительной ловкостью лазают по воздушным корням прибрежных мангровых зарослей» (БСЭ), забираясь на высоту до 2 м.
Дышим поверхностью ротовой и жаберной полостей
Лабиринтовые рыбы дышат в основном с помощью лабиринта
- органа, находящегося над жабрами и по строению напоминающего нашу с вами носовую полость (множество тонких костных пластинок, покрытых слизистой оболочкой с большим количеством кровеносных сосудов). На картинке разрезан анабас (ползун, его лабиринтовый орган похож на комок смятой бумаги). Второе название анабаса говорит само за себя - он ползает
.
Предводителем (под)отряда лабиринтовых является известная по аквариумам рыбка гурами, которая в природе вырастает до 60 см. Латинское название гурами (оsphronemus) означает «обоняющий» - описавший ее зоолог увидел, как часто она всплывает и втягивает воздух, и посчитал, что она что-то вынюхивает. На самом деле - она так дышит, и если лишить ее возможности всплывать, то гурами задохнется (ее жабры недоразвиты - следовательно, эти рыбы могут утонуть
). Если же, с другой стороны, оставить аквариум с гурами открытым, то рыбки, подышав слишком свежим воздухом, могут легко простудиться.
Тропические сомы увеличивают поверхность своего наджаберного органа проще - без всяких хитрых складок-лабиринтов просто удлиняют его вдоль тела, получается мешок, похожий на примитивное легкое.
Дышим легкими
Костные рыбы первоначально возникли на суше, а значит, они сразу же столкнулись с засухой, жарой и загрязнением. Скорее всего, древнейшие костные рыбы изначально имели легкие и использовали его для дыхания. Затем с ходом эволюции
- часть костных рыб вылезла на сушу и осталась там насовсем, превратившись в древних земноводных (их в этой статье нет, потому что она про рыб);
- часть костных рыб вернулась в океан, где больших проблем с кислородом нет, поэтому их легкие превратились в плавательный пузырь (см. ниже);
- часть костных рыб осталась зимовать на суше, поэтому они совершенно спокойно дышат легкими (прямо сейчас).
Легкими дышат современные двоякодышащие рыбы - метровый амазонский лепидосирен, двухметровый австралийский рогозуб, и три вида африканских протоптеров. Последние среди рыб являются чемпионами по безводной жизни: при полном высыхании водоема они могут зарываться в грунт и сидеть там 5-9 месяцев
, дыша атмосферным воздухом.
Дышим плавательным пузырем и/или кишечником
Открытопузырные рыбы (у которых плавательный пузырь соединен с пищеводом) помещают воздух в плавательный пузырь путем простого заглатывания. Следовательно, пока пузырек воздуха движется по пищеводу, и после, когда он уже попадет в пузырь, из него при желании можно поглощать кислород. Пример - североамериканская ильная рыба (на фото), имеет ячеистый пузырь, длину до 75 см, остается живой на воздухе в течение суток.
Вьюны (см. первое фото статьи) питаются воздухом, как мы с вами - манной кашей. Непосредственно функцию газообмена выполняет задний отдел кишечника. Вьюны заглатывают воздух, пузырьки воздуха проходят через всю кишку, в задней кишке происходит газообмен, пузырьки выбрасываются через анальное отверстие. По-моему, довольно хлопотно.
Дышим поверхностью тела
Поверхность тела у нас (у животных, в отличие от растений и грибов) относительно небольшая, поэтому использовать ее как основной источник кислорода могут только неспешные ледяные рыбы (ещё раз: рыбы - холоднокровные животные; при температуре 1-2°С обмен веществ у них идет очень медленно, кислорода хватает - ледяные рыбы даже отказались от гемоглобина и эритроцитов).
Каждый слышал о двоякодышащих рыбах, однако и многие другие рыбы могут дышать воздухом. Многие из них прибегают к этому способу дыхания только тогда, когда концентрация кислорода в воде низка; относительно немногие зависят от воздуха в такой степени, что погибают, если их удерживать под водой. Есть две главные экологические причины для использования воздушного дыхания в качестве дополнительного или единственного: 1) нехватка кислорода в воде и 2) периодические засухи. Двоякодышащая рыба, например, в засушливые периоды зарывается глубоко в ил, окружает себя капсулой и остается неактивной до" следующего влажного периода.
Большая часть воздуходышащих рыб - обитатели тропических пресных водоемов и эстуариев; истинно морские виды если и: встречаются, то их очень мало. Пресные воды с дефицитом 02 гораздо чаще встречается в тропиках, чем в умеренных зонах. Это- объясняется тем, что в тропических водах много разлагающегося органического материала, температура высока и ускоряет деятельность бактерий; небольшие водоемы часто сильно затенены нависающими джунглями (что снижает фотосинтез и образование кислорода в воде); температура мало изменяется на протяжении суток, в связи с чем тепловая конвекция, которая могла бы доставить богатую кислородом поверхностную воду к глубинным слоям, очень слаба. Однако не все дышащие воздухом рыбы обитают в тропиках. Хорошо известная ильная рыба (Amia calva) встречается в северной части США даже в тех местах, где озера зимой замерзают. В такие периоды эта рыба легко обходится бед воздуха, так как низкая температура снижает потребление кислорода.
Рыбы которые могут использовать дыхание воздухом как дополнительное или зависят от него полностью. Большинство их - современные костистые рыбы; только три последние в этом списке - настоящие двоякодышащие рыбы
Продолжение 
В гл. 1 мы объясняли, почему жабры рыб мало приспособлены для дыхания в воздухе: у них нет необходимой жесткости, и они имеют тенденцию слипаться. Однако жабры все же могут извлекать из воздуха некоторое количество кислорода. Любая другая влажная поверхность тоже будет вносить некоторый вклад в газообмен, если эта поверхность контактирует с воздухом и снабжается кровью. Какой-то газообмен Всегда может осуществляться через кожу и поверхность ротовой полости; кроме того, могут существовать другие, анатомически более специализированные органы, помогающие газообмену. Оргайы, которые обычно используются для дыхания воздухом,--это жабры, кожа, ротовая и оперкулярные полости, желудок, кишечник, плавательный пузырь и легкие.
Некоторые воздуходышащие рыбы перечислены в табл. 2.1 с кое-какими комментариями, помогающими составить о них представление. Нужно отметить, что все они, за исключением пяти последних,- высшие костные рыбы (лучеперые - Actinopterygii). Ильная рыба {Amid) -представитель примитивной группы Но- lostei, а многопер (Potypterus) занимает особое место, так как он имеет легкое, но обе эти рыбы рассматриваются как примитивные представители Actinopterygii. Только последние три из перечисленных в табл. 2.1 рыб - настоящие двоякодышащие рыбы (Dipnoi), предположительно близкие к кистеперым (Crossopterygii; к этому подклассу относится знаменитая латимерия). На каждом из трех континентов - в Австралии, Африке и Южной Америке - имеется по одному роду настоящих двоякодышащих рыб.
Таблица 2.2
Рыбы, для которых дыхание воздухом обязательно
Потребность в дыхании воздухом зависит от количества кислорода в воде и температуры, так как потребность в кислороде с температурой возрастает. Поэтому не всегда можно сказать, нуждается или не нуждается в дыхании воздухом данная рыба. Однако некоторым рыбам воздух настолько необходим, что они не могут существовать даже в хорошо аэрируемой воде. Рыбы, перечисленные в табл. 2.2, - именно такие облигатные воздуходышащие формы; интересно, что австралийская двоякодышащая рыба Neo- ceratodus сюда не относится.
На примере некоторых рыб, изученных физиологами, мы рассмотрим теперь, как функционируют различные механизмы и насколько они эффективны.
Все началось с того дня, когда Уильям Форстер решил прогуляться по городу. Прежде он разводил овец и жил на ферме, далеко от цивилизованного мира, на Бенет-Ривер в Квинсленде. Потом это дело ему надоело, и он приехал в Сидней, чтоб там поселиться. В один из дней 1869 года Форстер решил осмотреть город. Зашел, конечно, и в музей.
Здесь встретил Герарда Крефта, куратора музея, и они разговорились. Форстер спросил между прочим:
– Сэр, почему нет в вашем музее ни одной из тех больших рыб, что живут у нас в Бенет-Ривер?
– Больших рыб? Какие это большие рыбы?
– А баррамунда. Мы зовем их еще бенетскими лососями.
– Где Бенет-Ривер? Я не знаю.
– На севере, сэр. В Квинсленде. Тем много этих рыб. Они похожи на жирных угрей. Зеленые, футов пять длиной. Чешуя у них толстая, крупная. И представьте себе – у этой баррамунды только четыре плавника! Все на брюхе. Да, только четыре, я хорошо помню: сам не раз ловил.
– Знаете, Форстер, понятия не имею, о какой рыбе вы говорите. Я о вашей баррамуиде ничего не слышал. Может быть, это какая-нибудь неизвестная еще науке разновидность? Хорошо бы достать нам для музея парочку баррамунд.
– О, конечно, – любезно согласился Форстер. – Это можно сделать. Мой кузен еще живет на ферме. Я напишу ему.
И вот через несколько недель в сиднейский музей привезли бочку, а в бочке были рыбы, очень крепко посоленные.
Крефт буквально остолбенел, когда увидел их. Форстер не ошибся: рыбы совершенно невиданные. Да, только четыре у них плавника. Все на брюхе. И все похожи скорее на короткие лапы, но без пальцев. И хвост совсем особенный: не вильчатый, как у многих рыб, а словно бы оперенный, как птичье перо. Зоологи называют хвосты такого типа дифицеркальными. Это, пожалуй, наиболее древняя форма из всех рыбьих хвостов.
Но тут Крефт увидел на небе и нижней челюсти рыбы четыре большие пластинки сросшихся между собой зубов, похожие на петушиные гребни, – это было уж вовсе неожиданно.
Такие же вот зубы-терки давно попадались палеонтологам среди древних окаменелостей, но ни у одной живой рыбы их еще не нашли, Обладателей этих странных зубов профессор Агассиц, большой знаток ископаемых рыб, назвал цератодами, то есть рогозубами. Бесчисленные их стаи 70 и 100 миллионов лет назад населяли пресные воды нашей планеты.
И вот теперь Крефт держал в руках этого самого цератода! Так он решил, внимательно осмотрев зубы баррамунды, и потому без колебаний окрестил "бенетских лососей" цератодами. Но позднее палеонтологи нашли не только зубы, но и скелеты настоящих ископаемых цератодов, и они были не совсем похожи на скелет бенетского "цератода". Поэтому некоторые ихтиологи предложили к научному имени баррамунды прибавить приставку "нео" (то есть "новый") или "эпи" (что значит "после"). Но часто ее по-прежнему называют просто цератодом, без всяких приставок.
Исследуя рыб, Крефт разрезал одну из них и нашел еще нечто поразительное – легкое! Настоящее легкое в рыбе! У нее были и жабры, но было и легкое. Значит, баррамунда дышала и жабрами и легкими, значит – это двоякодышащая рыба!
До этого зоологи знали только двух даоякодышащих рыб: лепидосирена, или по-местному карамуру, обитающего в Южней Америке, и протоптеруса (он же комток), который распространен в Центральной Африке. У них по два легких, у неоцератода только одно. Лепидосирен и протоптерус живут в заросших травой и водорослями болотистых заводях, которые бывают наполнены водой только в периоды дождей. Но наступает засуха, и вода уходит. Речные старицы и болота пересыхают, и, чтобы не погибнуть, рыбы, которых природа, кроме жабр, наделила и легкими, зарываются в ил и впадают в спячку, как медведь в берлоге.
Неоцератод, найденный в Австралии, отличается от своих двоякодышащих сородичей не только тем, что у него одно легкое. Он в большей степени "вегетарианец", чем они: верный традициям предков, ест и растения, от которых другие двоякодышащие рыбы теперь отказываются. Свою очень крупную икру баррамунда откладывает не в норках и ямках на дне – каждую икринку в толстой студенистой оболочке прикрепляет к подводным растениям. И главное – в засуху, когда реки пересыхают, неоцератоды не закапываются в ил. Рыбы просто собираются в лужах и "дышат здесь легкими.
Они ползут туда, где под густой тенью кустов не так палит солнце и сохранились капли влаги. Там они лежат без движения. И дышат, и дышат. И ждут дождей. Но долго, конечно, так продержаться не могут. В большие засухи много неоцератодов погибает. Поэтому (и еще потому, что они очень вкусные) эти рыбы сейчас очень редки, уцелели они лишь в реках Бенет- и Мэри-Ривер.
К тому времени, когда бочка с солеными неоцератодами попала с Бенет-Ривер в сиднейский музей, Эрнст Геккель и Франц Мюллер уже сформулировали свой знаменитый биогенетический закон: филогенез повторяется в онтогенезе. Эти несколько слов значат очень много. Филогенезом биологи называют вековую эволюцию растений и животных. А онтогенезом – эмбриональное и послеэмбриональное развитие каждого отдельного организма.
Так вот, согласно биогенетическому закону, всякое животное, развиваясь от яйца до новорожденного, в ускоренном темпе проходит основные стадии эволюции своего вида, за несколько недель повторяя в общих чертах узловые фазы филогенетического метаморфоза, длившегося сотни миллионов лет. Вот почему зародыши птиц, лягушек, рыб, зверей и людей на определенных этапах развития похожи друг на друга. Человеческие зародыши в возрасте нескольких недель ясно свидетельствуют о том, что дальние наши предки когда-то были... рыбами.
С открытием биогенетического закона теория Дарвина получила мощное подкрепление. Было получено еще одно доказательство, что все позвоночные животные произошли от рыб.
Но от каких рыб? И кто породил самих рыб?
Это и хотел установить знаменитый немецкий биолог и дарвинист Эрнст Геккель, когда снаряжал экспедицию в Австралию за эмбрионами неоцератода. Ведь эта древняя рыба, как тогда решили, наиболее близка к тем загадочным существам, которые триста миллионов лет назад стали нашими предками.
В августе 1891 года ученик Геккеля Рихард Семон прибыл в Австралию. Доктор Крефт, описывая неоцератода, уверял, что тот живет в солоноватой воде, ест растения и в засуху закапывается в ил. Все оказалось не так. И Семон только даром потратил время, поверив Крефту и охотясь за рыбой в устьях рек Бенет- и Мэри-Ривер, где вода была солоноватой. Там никто и не слышал о такой рыбе.
Тогда Рихард Семон отправился в глубь страны. Он знал, что неоцератоды откладывают икру на растения. Икра крупная, почти сантиметр в поперечнике. Казалось бы, нетрудно ее заметить. Но Семон ее не находил. День за днем, неделю за неделей обшаривал он водоросли и подводные травы, но икры не было. Но Семон упорно лазил по тростникам по пояс в воде. И, наконец,– о удача! Три икринки! Вот они – три матовые бусинки на зеленом стебле! Сначала он не поверил глазам. Но сомнений не было: это икра баррамунды!
– Баррамунды? Нет, мистер, – дйелле. Австралийцы, которые помогали одержимому чужеземцу искать иголку в стоге сена, дружно качали головами.
– Нет, не баррамунды. Это икра дйелле.
У Семона опустились руки. Но тут он подумал – и не ошибся – а не перепутал ли Крефт и здесь: может быть, неоцератода на его родине называют не баррамундой, а дйелле?
– А какой он – дйелле?
Ему рассказали, какой. Показали и обглоданные его кости, и Семон понял – он нашел то, что искал.
Теперь, когда все знали, что иностранец ищет икру дйелле, дело сразу пошло на лад. Семон заспиртовал и привез в Европу семьсот икринок неоцератода. Эмбрионы, заключенные в них, были разного возраста. И когда Семой стал изучать их, его глазам открылись все фазы онтогенеза древнейшей из рыб.
Многие зоологи полагают, что древние предки рыб и всех вообще позвоночных (в том числе и человека), так называемые хордовые животные * , произошли от каких-то многощетинковых червей – полихет. Ланцетник, маленькая, похожая на лист ландыша "рыбка" без плавников, без костей, без зубов и без челюстей (но с хордой!}, которая, зарывшись в песок, процеживает ртом воду, выуживая детрит и планктон, представляет собой, пожалуй, наименее искаженный живой "портрет" давно вымерших наших предков, когда они не были уже червями, но не стали еще и рыбами.
За созданиями, похожими на ланцетника, появились бесчелюстные "перворыбы", от которых уцелели ныне лишь окаменевшие кожные зубы, а потом и челюстные рыбы.
Затем произошло великое переселение рыб из морей в реки. Возможно, что в пресные воды бежали они от хищных ракоскорпионов, безмерно расплодившихся в морях.
Из рек и озер вышли на сушу первые четвероногие. Рыбы, обитавшие здесь триста пятьдесят миллионов лет назад, дышали и жабрами, и легкими. Без легких они бы задохнулись в затхлой, бедной кислородом воде первобытных озер.
Одни из них зубами-жерновами жевали растения (так называемые настоящие даоякодышащие). Другие, кистеперые, ели всех, кого могли поймать.
Кистеперых ожидало великое будущее: судьбой суждено им было породить всех четвероногих и пернатых обитателей суши.
У древних рыб с легкими были удивительные лапоподобные плавники со скелетом, похожим на кисть, очень подвижные и мускулистые. На этих плавниках они ползали по дну. Наверное, вылезали и на берег, чтобы спокойно здесь подышать и отдохнуть. Постепенно плавники-ходули превратились в настоящие лапы. Рыбы вышли из воды и стали жить на суше.
Но какая причина побудила кистеперых рыб, которые, надо полагать, чувствовали себя в воде совсем неплохо, покинуть родную стихию? Недостаток кислорода? Нет. Даже если кислорода не хватало, они могли подняться на поверхность и подышать чистым воздухом. Ведь у них были и легкие.
Может быть, их выгнал на сушу голод? Тоже нет, потому что суша в то время была более пустынна и бедна пищей, чем моря и озера.
Может быть, опасность? Нет, и не опасность, так как кистеперые рыбы были самыми крупными и сильными хищниками в озерах той эпохи.
Поиски воды – вот что побудило рыб покинуть воду! Это звучит парадоксально, но именно к такому заключению пришли ученые, внимательно изучив все возможные причины. Дело в том, что в ту далекую пору неглубокие пресноводные водоемы часто пересыхали. Озера превращались в болота, болота – в лужи. Наконец, под палящими лучами солнца высыхали и лужи. Кистеперые рыбы, чтобы не погибнуть, должны были искать воду. В поисках воды рыбам, которые на своих удивительных плавниках умели неплохо ползать по дну, приходилось преодолевать по суше значительные расстояния. И выживали те из них, которые хорошо ползали и лучше были приспособлены к сухопутному образу жизни. Так постепенно, в результате сурового естественного отбора рыбы, искавшие воду, обрели новую родину. Они стали обитателями двух стихий – и воды, и суши. Произошли земноводные животные, или амфибии, а от них – пресмыкающиеся, затем птицы и млекопитающие. И, наконец, по планете зашагал человек!
* То есть обладатели хорды – упругой струны, протянутой от головы к хвосту в спинных мышцах животного. Этот опорный стержень – хорда – развился позднее в позвоночник. Первые (еще хрящевые) позвонки появились у бесчелюстных рыб четыреста миллионов лет назад.