Рыба и физическая среда.
Жизнь рыбы, как водоплавающего организма, находится в теснейшей и непрерывной зависимости от окружающей ее физической и живой среды: изменение плотности, давления, температуры, химического состава, содержание газов водной среды—все это воспринимается рыбой при помощи органов чувств и влияет на их работу, то ускоряя, то замедляя ее.
Если внешние влияния действовали длительно и непрерывно в течение исторического развития данного вида и его предков, то мы имеем обычно уже эволюцию как отдельных органов, так и всего организма рыбы, благодаря чему повышается общая жизнедеятельность рыбы: совершенствование органа способствует его лучшей и более полной восприимчивости к влиянию внешней среды и более скорому и целесообразному ответу на внешние раздражения самого организма рыбы.
Целесообразное поведение рыбы, самое устройство ее тела, благоприятствующее жизненным процессам, протекающим в ней, форма тела, играющая такую важную роль в плавании рыбы, а следовательно, и в отыскании добычи и до известной степени определяющая самый характер пищи,—все это результат широкого приспособительного процесса как данной рыбы, так и длинного ряда ее предков.
Приспособленность рыбы имеет чрезвычайно широкий диапазон—рыба живет везде: в поверхностных водах морей и озер и на глубинах до 6 тысяч метров, в холодных водах Арктики и теплых водах экваториальной области, в промерзающих до дна озерах и сфагновых болотах крайнего Севера и горячих ключах нагорных местностей (Калифорния, Тунис, Италия и др.). В столь различных условиях существования вряд ли могут жить представители какого- либо другого класса позвоночных.
Чтобы иллюстрировать размеры приспособительной эволюции рыбы (адаптация), приведем несколько наиболее ярких примеров.
Интересный пример приспособительных изменений мы находим в устройстве глаз у глубоководных рыб: изменения эти направлены в сторону увеличения размеров глаза, в особенности его поглощающих свет частей—роговицы, хрусталика, благодаря чему даже слабое освещение среды используется рыбой; другие еще более удивительные приспособления к использованию недостаточного освещения глубин ведут к образованию телескопических глаз, к приспособлению у некоторых рыб в них особых осветительных аппаратов для освещения сетчатки внутри глаза, благодаря чему она делается более восприимчивой даже для очень слабых лучей света окружающей рыбу среды. Там, где рыба живет в полной темноте, ее глаза претерпевают обратные изменения: уменьшаются в размерах, утрачивают некоторые части, зарастают непрозрачной кожей и совершенно атрофируются как орган зрения, как это мы находим у рыб больших глубин и подземных вод, куда уже совершенно не проникают солнечные лучи, и орган зрения делается бесполезным.
Естественный отбор обусловливает эволюцию лишь полезных изменений. Это закон общий для всего органического мира.
Заслуживают упоминания приспособления к выдерживанию огромного давления слоев воды у глубоководных рыб. Известно, что давление, равное на поверхности воды давлению в 1 атмосферу, или 1 килограмм на квадратный сантиметр поверхности, увеличивается с каждыми 10 метрами глубины на 1 атмосферу, а так как некоторые глубоководные рыбы обнаружены на глубинах свыше 6 тысяч метров, то давление, которое испытывает тело от лежащих нaд ними слоев воды, измеряется колоссальной цифрой, превосходящей давление в 600 атмосфер. При таком огромном давлении, которое не выдержала бы и хорошо построенная подводная лодка, рыба продолжает свое существование. Объяснена этого мы отчасти находим в том, что тело рыбы вообще богато водой, которая несжимаема, и потому рыба постепенно может «приучиться» к давлениям водной среды, сильно превышающим нормальное для нее, частью же тем, что рыбы, постоянно живущие на глубинах, путем непрерывного приспособления к давлению водной среды соответственным образом изменили структуру тела: оно сделалось неплотным, рыхлым, богатым полостями, заполняемыми водой; также неплотными бедными известью делаются и сами кости скелета; благодаря такому устройству тела глубоководной рыбы оно обладает способностью впитывать в себя относительно большие количества воды извне, и все жидкости, циркулирующие в ее теле, приобретают поэтому то же самое давление, как и окружающая водная среда. Противопоставляя огромному давлению извне соответственное давление внутри, рыба избегает опасности расплющивания. Те рыбы, которые постоянно живут на глубине, обычно лишены плавательного пузыря (тоже полезное приспособление), так как при огромном давлении, испытываемом телом рыбы, существовала бы постоянная опасность разрыва его стенок.
Те глубоководные рыбы, которые совершали миграции в выше расположенные слои воды, приспособились к перенесению различного давления слоев воды— пониженного при миграции в верхние слои и повышенного при опускании на глубины. Они сохранили обычно и плавательный пузырь, являясь менее специализированными, чем глубоководные рыбы, постоянно живущие в глубинах.
Приспособления окраски рыб к окраске водной среды. Как известно, солнечные лучи поглощаются водной средой неравномерно: сначала поглощаются красные и желтые лучи, исчезающие уже в верх них слоях вод моря, затем постепенно поглощаются зеленые и синие лучи спектра, и окраска слоев воды до 400 метров глубины зеленовато-синяя; в настоящее время установлено, что лучи синей части солнечного спектра могут проникать до 1000 метров; ниже лежат слои, куда солнечные лучи совершенно не проникают и где царит вечный мрак, рассеиваемый лишь фосфорическим свечением глубоководных организмов.
Сообразно с различием окраски слоев воды на различных глубинах окрашиваются и обитатели этих слоев: наиболее ярко и разнообразно окрашиваются рыбы верхних слоев (до 50 метров глубины); в этом отношении замечательны рыбы коралловых рифов и прибрежных пространств тропических и субтропических вод; на глубинах до 400 метров преобладает окраска рыб зеленовато-синего цвета и, как дополнительная к ним, желтовато-красная; при больших глубинах преобладают темно-синие и, как дополнительные к ним, темно-красные тона. Биологическое значение идентичности окраски рыбы и окружающей ее среды не требует разъяснений: рыба делалась менее заметной для своих врагов и легче спасалась от преследования. Приспособление окраски рыбы к окраске среды, вероятно, шло длительным путем, и из разнообразно окрашенных рыб выживают только рыбы, имевшие защитную для данной среды окраску. Параллельно также длительно вырабатывался и сам нервный аппарат, связывающий орган зрения, соответственные нервные клетки центральной нервной системы и пигментные клетки кожи, благодаря существованию которого у рыб уже автоматически появляется окраска тела, подобная окраске окружающей среды. Это удивительный аппарат, при помощи которого рыба если и не копирует, то так производит окраску окружающей среды на своем теле, что оно не только не выделяется на общем фоне, но и делается мало заметным: так гармонично с и тонами водной среды располагаются на поверхности тела рыбы краски тона как результат ответной реакции организма рыбы на световые разводы этой среды.
Приспособления к температуре. Температура воды является одной из могущественных факторов, определяющих жизнь рыбы. Как рыба еще не выработала своей собственной постоянной и более высокой температуры: температура ее тела сходна с температурой окружающей воды.
Для каждой породы рыб существует оптимальная температура, при которой все ее функции отправляются наилучшим образом; повышение температуры выше нормы сначала усиливает работу организма, а затем ведет к расстройству его функций и к гибели рыбы; понижение температуры вызывает понижение работы организма, а затем оцепенение и гибель рыбы. Пределы температурных колебаний, при которых возможны жизненные проявления, для разных рыб различны. Рыб с широким размахом температурных колебаний зовут эвритермичными, ас узким—стенотермичными. Температурный предел жизни для каждого вида относительно ограничен, но если взять рыбу в целом, этот предел приходится значительно расширить: рыба может жить от—2,8 до+51°, т. е. от температуры замерзания морской воды до температуры горячих источников (рыба лукания). Даллия, рыба крайнего Севера, ледниковый реликт, может переносить и более низкие температуры, правда, в состоянии, близком к анабиотическому живя в неглубоких промерзающих до дна водоемах Арктики, где дно промерзшего водоема во время трескучих зимних морозов, вероятно, охлаждается на десятки градусов ниже нуля. Вероятно, и рыбы, живущие в горячих источниках, и даллия, переживающая сильное охлаждение, выработали в своем организме особые приспособления, в первом случае смягчающие температуру среды, при которой уже начинают свертываться белки, а во втором случае нестерпимый, убивающий жизнь холод.
Приспособления к Солености и составу водной среды. Рыба, как и все живое, не может жить в воде, лишенной совершенно солей, и дистиллированная вода, если бы она существовала в природе, служила бы одним из сильных ядов для всех водных организмов. Значение солей становится понятным не только из того, что они нужны как составная часть тех сложных органических соединений, которые образуются в организме рыбы, но и из того, что осмотическое давление, столь необходимое для всех процессов обмена, обусловлено суммой солей, находящихся в крови и питательных жидкостях организма рыбы. Здесь должен быть отмечен чрезвычайно важный для жизни рыб факт, что рыбы еще не имеют осмотического давления в своей внутренней среде, независимого от осмотического давления внешней среды: повышение осмотического давления извне вызывает полностью или частично повышение осмотического давления во внутренней жидкой среде рыбы, понижение внешнего давления сказывается соответственным понижением внутреннего осмотического давления. Отсутствие постоянства осмотического давления компенсируется у рыб тем, что отдельные группы их приспособляются к районам и участкам водных бассейнов с определенным содержанием солей, наиболее для каждой группы подходящим. Так, пресноводные рыбы приспособились к наименьшему осмотическому давлению, даже выработав несколько большее осмотическое давление в своей внутренней среде; морские рыбы приспособили весь свой внутренний режим к высокому, осмотическому давлению внешней водной среды; солоновато-водные рыбы приспособились тоже к соответственному солевому режиму и связанному с ним осмотическому давлению.
Переход из пресноводной среды в морскую и обратно является гибельным для рыбы, так как таким переходом резко нарушается внутренний режим, вся работа внутренних органов, к которым приспособлен организм данной рыбы.
В данном случае происходит «физиологическая» специализация органов рыбы, создается физиологический барьер, переход которого для определенных категорий рыб делается гибельным» Только проходные рыбы в определенный период своей жизни приспособились к безопасному пребыванию и в морской и в пресноводной среде.
Приспособления к содержанию газов. Газовый режим бассейна и прямо и косвенно влияет на жизнь рыбы, определяя ее поведение и обусловливая ряд полезных приспособлений.
Особого внимания заслуживает кислородный режим бассейна, в значительной мере определяющий богатство его организмами. Для всех жизненных отправлений рыбы кислород необходим, и понижение содержания его в воде ниже известной нормы гибельно.
Если не принимать во внимание таких замкнутых бассейнов, как Черное море, где на глубинах ниже 200 метров кислород совершенно отсутствует и, за исключением сероводородных бактерий, нет никаких организмов, то все открытые моря и хорошо проточные бассейны обычно содержат достаточное для жизни рыб количество кислорода. В тех случаях, когда в бассейне периодически происходит обеднение кислородом воды, рыба обнаруживает тенденцию к использованию кислорода воздуха путем образования различных добавочных органов дыхания (толстолобик, змееголов, некоторые южные сомы и пр.) и, наконец путем превращения плавательного пузыря в орган дыхания (двоякодышащие, кистеперые и некоторые другие рыбы).
