1.2.2. Кожа, чешуя и органы свечения

Цель занятия: изучить кожу, чешую и органы свечения рыб.

Материалы: плакаты, таблицы.

Задание 1. на рис. 6. изучите строение кожного покрова рыб.

Кожный покров состоит из:

Наружного слоя эпителиальных клеток или эпидермиса

Внутреннего слоя из соединительнотканных клеток – собственно кожа, дерма, кориум, кутис

Рис. 6. Строение кожного покрова рыб

В эпидермисе расположены: специализированные железистые клетки, в которых образуется слизь (бокаловидные, колбовидные и зернистые); железистыми образованиями эпидермиса являются также и ядовитые железы некоторых рыб, помещающиеся у основания шипов и плавниковых лучей (морской дракон); среди акуловых и костистых рыб (в большинстве глубоководных) рыб многие обладают способностью к люминесценции. Некоторые виды рыб сами генерируют свет (в эпидермисе расположены светящиеся клетки или органы, иногда такие клетки, расположены во внутренних органах, например, в кишечнике), другие своим свечением обязаны бактериям, которые находятся на поверхности тела или также в специальных органах. Такая люминесценция - это свечение особого рода, при котором светоиспускание связано с генерацией холодного света (необходимая энергия образуется в результате химической реакции), в отличии от обычного свечения – возникающего при тепловом излучении (основанного на тепловом возбуждении электронов и потому сопровождающегося выделением тепла); в нижних слоях эпидермиса и в пограничных с ним слоях кориума залегают пигментные клетки – хроматофоры (звёздчатые клетки со множеством отростков, включающих зёрнышки пигмента).

Различия в окраске достигается сочетанием разных хроматофоров: меланофоры имеют зёрна чёрного пигмента, ксантофоры – жёлтого, эритрофоры – красного, гуанофоры или иридоциты не имеют пигментных зёрен, но содержат кристаллики гуанина, благодаря которым рыбы приобретают серебристую окраску.

Интенсивность окраски рыбы определяется состоянием хроматофоров: при их расширении пигментные зёрна растекаются на большее пространство и окраска тела становиться яркой и, наоборот, если хроматофоры сокращаются, пигментные зёрна скапливаются в центре, оставляя большую часть клетки неокрашенной, и окраска тела бледнеет.

Окраска тела часто имеет приспособительное значение. У пелагических рыб (толща воды) обычно спина тёмная, а брюшко серебристо-белое, из-за чего рыба мало заметна. Общеизвестно приспособление окраски тела к цвету дна у камбал, бычков, морских игл: они могут повторять даже рисунок шахматной доски, положенной на дно.

При изменении цвета основную роль играет нервная система, воспроизводящая зрительные раздражения и вызывающая соответствующую реакцию пигментных клеток (у ослеплённых рыб кожа не меняет окраску).

Форма пигментных клеток постоянна и у близких видов сходна, а состояние меняется в зависимости от различных факторов: температуры и газового режима водоёма, возраста, пола, состояния организма (голод, размножение и т. п.), эмоций (возбуждение, страх) рыбы и др.

Изменение окраски в период размножения (появление брачного наряда), часто наблюдаемое в этот период различие в окраске самок и самцов происходит под влиянием гормональных факторов.

Кожа рыб обеспечивает прочность покрова.

В коже расположены: нескольких слоёв соединительной ткани (у костистых рыб, например три), пронизанных нервами и капиллярами; в соединительной ткани залегают специализированные клетки – склеробласты, выделяющие секрет, который, застывая, образует чешую (кожный скелет); в одноклеточных железах кожи образуются феромоны – летучие (пахучие) вещества, выделяемые в окружающую среду и воздействующие на рецепторы других рыб; у многих рыб, в одноклеточных железах кожи образуется так называемое вещество страха (ихтиоптерин), которое выделяется в воду из тела пораненной особи и воспринимается её сородичами как сигнал, извещающий об опасности.

Функции кожи рыб: механическая защита тела; наличие чешуи (образуется в чешуйчатом кармашке – углублении в кориуме) облегчает передвижение рыбы: токи обтекающей рыбу воды образуются в соответствии с рядами чешуй; кожа рыб быстро регенерирует; через неё проходит, с одной стороны, частичное выделение конечных продуктов обмена веществ, а с другой – поглощение некоторых веществ из внешней среды (кислород, угольная кислота, вода, сера, фосфор, кальций и другие элементы, играющие большую роль в жизнедеятельности); большую роль кожа играет и как рецепторная поверхность: в ней располагаются термо-, баро-, хемо-, и другие рецепторы; в толще кориума образуются покровные кости черепа и пояса грудных плавников; через мышечные волокна миомеров, соединённые с её внутренней поверхностью, кожа участвует в работе туловищно-хвостовой мускулатуры.

Задание 2. на рис. 7. познакомтесь с формами чешуи рыб.

Рис. 7. Форма чешуи рыб:

а – плакоидная; б – ганоидная; в – циклоидная; г - ктеноидная

Рис. 8. Плакоидные чешуи хрящевой рыбы

Рис. 9. Циклоидные чешуи костистой рыбы

Задание 3. в табл. 9. изучите формы чешуи, познакомтесь с краткой характеристикой каждой формы, запомните примеры рыб.

Таблица 9

Формы чешуи рыб

Форма чешуи рыб	Краткая характеристика чешуи рыб		Представители
Плакоидная	Наиболее древняя, сохранилась у хрящевых рыб. Состоит из пластинки, на которой возвышается шипик. Старые чешуйки сбрасываются, на их месте возникают новые.		Акулы, скаты
Ганоидная	Преимущественно у ископаемых рыб. Чешуйки имеют ромбическую форму, тесно сочленяются одна с другой, так что тело оказывается заключённым в панцирь. Чешуйки со временем не меняются. Названием своим чешуя обязана ганоину (дентинообразному веществу), толстым слоем лежащему на костной пластинке.		Панцирные щуки, многопёры, у осетровых в виде пластинокна верхней лопасти хвостового плавника (фулькры) и жучек, разбросанных по телу (модификация слившихся ганоидных чешуек).
Циклоидная	Постепенно видоизменяясь, чешуя теряла ганоин. У современных костистых рыб его уже нет, а чешуйки состоят из костных пластинок (костная чешуя).	Эти чешуйки могут быть циклоидными – округлыми, с гладкими краями.	Карповые, а также встречается у низкоорганизованных рыб
Ктеноидная		Эти чешуйки могут быть ктеноидными – с зазубренным задним краем	Окунёвые
Циклоиднаяили ктеноидная	Бывают случаи, когда в пределах одного вида самцы имеют ктеноидную, а самки – циклоидную чешую, или даже у одной особи встречаются чешуйки обеих форм.		Камбалы рода Liopsetta

Каждая чешуйка начинает образовываться в чешуйном кармашке - углублении в кориуме, затем свободный конец её выходит из кармашка и накладывается на следующую чешуйку. Такое черепицеобразное расположение чешуек позволяет телу рыбы свободно изгибаться.

Чешуя располагается рядами. Число рядов и количество чешуй в продольном ряду не изменяются с возрастом рыбы, поэтому они служат показателями при систематическом определении.

В разрезе на каждой чешуйке различают наружный покрышечный слой (преимущественно неорганического состава) и нижний базальный (имеющий характер кости). Наверху покрышечного слоя концентрическими слоями располагаются рёбрышки – склериты. Образование склеритов происходит периодически, поэтому их ряды подсчитывают при определении возраста рыб (годичные кольца) и обратного расчисления роста.

Задание 4. 1. Чем отличается кожа рыб от кожи других позвоночных? 2. В каких клетках эпидермиса образуется слизь? 3. От чего зависит количество и интенсивность выделения слизи у рыб (заполнить табл. 10.), приведите примеры рыб? 4. Ниже перечислите функции, слизи рыб.

Ответы:

1. Кожа рыб от кожи других позвоночных отличается большим количеством слизи.

2. Слизь образуется в специализированных железистых клетках, лежащих в эпидермисе. Это клетки трёх форм: бокаловидные, колбовидные и зернистые.

3. Таблица 10. Количество и интенсивность выделения слизи у рыб

Количество и интенсивность выделения слизи у рыб		Представители
Количество выделения слизи у рыб	Рыбы, имеющие в железистых клетках эпидермиса три формы клеток (бокаловидные, колбовидные и зернистые) выделяют наибольшее количество слизи
	При наличии в железистых клетках эпидермиса одного вида клеток выделяется значительно меньше слизи
Интенсивность выделения слизи у рыб	Рыбы, лишённые чешуи или чешуя которых редуцирована, выделяют очень много слизи	Круглоротые, некоторые сомы, линь, вьюн
	Рыбы с хорошо развитым чешуйчатым покровом выделяют слизи намного меньше	Лососевые, окунёвые

4. Функции слизи рыб: механическая защита (уменьшает трение тела рыбы о воду); бактерицидная защита (предотвращает попадание в организм паразитов и бактерий); ускоряет свёртывание крови в случаях ранений; способствует выведению веществ из организма; осмотическая регуляция (регулирует проникновение в организм рыбы воды и солей); осаждает муть, склеивая частицы взвеси, в случаях наличия в воде солей тяжёлых металлов (медь, цинк, свинец, хром); коагулирующая слизь образует на коже защитный слой; выделяет специфический видовой запах; защищает от хищников (слизь некоторых рыб ядовита, слизь миног вызывает у хищников нарушение пищеварения).