Почему рыбы могут летать?

Почему рыбы могут летатьТеплые воды Мирового океана встречают мореплавателя ярким солнцем, голубой прозрачной водой и стайками летучих рыб, легко скользящих над волнами. Летучих рыб, которые всегда привлекали внимание исследователей, выделяют в отдельное семейство Exocoetidae отряда сарганообразных (BeloniFormes).

«Все представители этого отряда,— как пишет Н.В. Ларин,— обитают в поверхностных слоях воды, причем многие из них, спасаясь от хищников или преследуя добычу, совершают прыжки над водой. У летучих рыб эти прыжки в ходе эволюции трансформировались в планирующий полет, достигающий значительной продолжительности и дальности». Способностью к полету, правда менее совершенному, обладают некоторые виды других семейств этого отряда, например летучие полурылы (Oxyporhamphus) и океанический полурыл (Euleptoramphus). Чтобы понять причины столь необычного для рыб способа передвижения, следует ознакомиться с их средой и образом жизни. Ареал летучих рыб в основном расположен в тропической области Мирового океана. Все летучие рыбы теплолюбивы и обитают в воде с океанической соленостью при температуре 25° и выше. В субтропической зоне их мало. Населяют они самый поверхностный слой тропических вод до глубины трех метров (ниже они никогда не опускаются), а большинство держится в верхнем слое толщиной около 25 см. Размеры летучих рыб невелики — от 15 до 25 см (без хвостового плавника). Длина самой крупной летучей рыбы (с хвостовым плавником) не превышает 50 см.

Летучие рыбы относятся к группе «короткоцикличных» рыб. Они быстро растут, созревают уже к концу первого года и, по-видимому, после первого же нереста погибают. Питаются они планктонными организмами поверхностного слоя океана — ракообразными, моллюсками, сифонофорами, хетогнатами, сальпами, личинками рыб.

Летучие рыбы обычно держатся стайками из 2—3 штук, иногда же их бывает до 20—40, редко 100 и более. Только в местах концентрации планктона они образуют более крупные скопления, причем часто в одном месте собираются стайки различных видов. К.В. Беклемишев и Ф.А. Пастернак проводившие учет летучих рыб, вылетавших из-под форштевня корабля во время перехода из Калининграда в Мирный, отмечают повышенную их концентрацию в зоне Северного и Южного экваториальных течений, соответственно 14° с. ш. и 2—3° ю. ш.

Почему рыбы могут летать
Рыба-бабочка Pantodon buchholti с планирующим полетом из пресноводных водоемов тропической Западной Африки

Способность к полету выражена у летучих рыб не одинаково. Лучше других летают «рыбы-бипланы», конструктивно напоминающие самолеты По-2 и АН-2. У этих рыб увеличены и грудные и брюшные плавники и перед вылетом они разгоняются в воде и на ее поверхности. Когда скорость возрастает до определенного предела, рыбы отрываются от воды, расправляют брюшные плавники и переходят на планирующий полет. Рыбы летят не против ветра и не по ветру, а под каким-то углом к нему, выбирая, видимо, направление полета, наиболее благоприятное по отношению к ветру. Очень часто во время полета летучая рыба касается хвостом воды и, оттолкнувшись от ее поверхности (что дает дополнительную скорость), продолжает полет. Дальность полета колеблется от нескольких десятков до 200 и даже 400 м. «Рыбы-монопланы» летают хуже. У них увеличены только грудные плавники и они напоминают по форме большинство современных самолетов. «Монопланы» поднимаются в воздух без предварительного скольжения по поверхности воды, но и пролетают обычно не более 20 м. Продолжительность и дальность полета летучих рыб зависят от состояния моря и ветра. При небольшом волнении, слабом ветре и восходящих токах воздуха продолжительность и дальность полета увеличиваются. При отсутствии ветра, в штиль, летучие рыбы взлетают с трудом, причем продолжительность и дальность полета резко сокращаются. Скорость полета летучих рыб по примерным подсчетам составляет от 70 до 100 км/час.

Сарганообраэные обитают и в умеренных водах, однако только в тропиках возникли семейства, способные к планирующему полету. Интересно, что планирующий полет свойствен также «летающим петухам» семейства Dacfylopferidae отряда окунеобразных (Perciformes). Это донные рыбы, близкие к «морским петухам» семейства Triglidae. Как и последние, они имеют разросшиеся грудные плавники со свободными внутренними лучами. Несколько видов «летающих петухов» распространено в тропических и субтропических водах по обоим берегам Атлантического океана; есть близкие роды и в Тихом океане. Отсутствие летучих рыб и «летающих петухов» в умеренных зонах позволяет предположить, что их полет возник не как защитное приспособление от хищников, как это принято считать, а представляет особый способ передвижения, обусловленный гидрологическими особенностями структуры водных масс и воздушными течениями (ветрами) в условиях тропической зоны. В отличие от бореальных вод северного и потальных южного полушария, тропические воды, несмотря на обилие света, бедны планктоном. Это объясняется тем, что на холодных, более плотных глубинных, но богатых биогенными веществами (нитритами и фосфатами), слоях воды лежат более теплые, а следовательно, и более легкие поверхностные воды. На границе поверхностных и глубинных вод происходит резкий перепад температур. Эта пограничная часть водной толщи носит название слоя температурного скачка, или термоклина. Термоклин отделяет верхний слой океана — эпипелагиаль, — от остальной толщи пелагических вод. Термоклин и пониженная плотность поверхностных вод препятствуют вер. тикальной циркуляции водных масс и притоку более плотных, но богатых биогенными веществами вод из глубины океана в верхние горизонты, где происходят процессы фотосинтеза и развивается фитопланктон, поглощающий биогенные вещества. Фитопланктон представляет первичную продукцию, на базе которой развивается зоопланктон и все другие животные организмы, включая рыб, рептилий, птиц и водным млекопитающих.

Почему рыбы могут летать
Рыбки Carnegiella marthe с машущим полетом из водоемов южной Америки

Продуктивность тропической эпипе-лагиали примерно в 10 раз меньше продуктивности умеренных зон Мирового океана. Для тропической зоны типично неравномерное пятнистое распределение планктона. Области повышенной продуктивности и высокой численности планктона приурочены к зонам дивергенции (расхождения водных масс), где глубинные воды выходят на поверхность и обогащают эпипелагиаль биогенными веществами. Повышенная продуктивность наблюдается в области экваториальных течений и противотечений.

Другая особенность тропической области Мирового океана — это ветры — пассаты и муссоны.

Пассаты, постоянные устойчивые ветры, обязанные своим происхождением положению областей повышенного атмосферного давления в субтропиках Северного и Южного полушарий. В области повышенного атмосферного давления воздух, опускаясь в нижние слои атмосферы, нагревается, конденсация водяных паров прекращается и облака исчезают. Безоблачное небо, отражаясь в прозрачных водах океана, придает воде голубой цвет. Как оазисы и реки в пустыне, выделяются зоны повышенной продуктивности в местах выхода на поверхность глубинных вод в областях сгона пассатами поверхностных вод по пути экваториальных течений. Пассаты мало изменяют свое направление и силу в зависимости от времени года. В Северном полушарии они дуют с северо-востока, в Южном — с юго-запада. Между пассатами Северного и Южного полушарий расположена узкая штилевая межпассатная зона.

Муссоны — сезонные, но также устойчивые ветры, которые меняют свое направление от зимы к лету или от лета к зиме на противоположное. Муссоны особенно хорошо выражены в областях тропического пояса в Индийском океане, у берегов Южной и Юго-Восточной Азии и Северной Австралии.

Пассаты и муссоны благоприятны для парусных судов. Идя правым или левым галсом, судно может перемещаться на тысячи миль на юг, север, запад или восток, не меняя положения парусов. Поэтому эти ветры играли огромную роль во времена парусного флота. Гонки «чайных клиперов», шедших дорогой пассатов из Индии и Китая с грузом чая нового урожая, прочно вошли е историю парусного флота. И сейчас, в период увлечения кругосветными гонками яхтсменов-одиночек, их маршруты строятся с учетом направления пассатов, муссонов и «веселых» западных ветров Южного полушария. Границы тропических и субтропических вод не остаются постоянными, а перемещаются в меридиональном направлении от 300 до 1000 миль, в зависимости от положения солнца в «летнем» или «зимнем» полушарии. Одновременно перемещаются и области повышенного атмосферного давления.

Бедность и неравномерное распределение планктона вызвало разные направления эволюции способов передвижения мелких планктоноядных рыб. У одной группы, например семейства Mycfophidae — светящихся анчоусов и др., выработались суточные вертикальные миграции, позволившие им без особой затраты энергии на передвижение освоить планктон эпипелагиали. У второй группы летучих рыб, летучих гюлурылов и океанических полурылов, — освоение бедного разрозненного «пятнистого» планктона и смещающихся по меридиану, в зависимости от сезона, зон повышенной продуктивности, пошло по пути развития приспособлений к горизонтальному перемещению. Перемещение в воде требовало значительных затрат энергии, вероятно, не компенсировавшихся энергий, получаемой от мелкой пищи. Только когда прибрежные сарганообразные «овладели» энергией пассатов и муссонов, они смогли «оторваться от берега» и освоить пищу открытых вод тропической эпипелагиали Мирового океана. Летучие рыбы, расселившись по тропической эпипелагиали Атлантического, Индийского и Тихого океанов, освоили огромную акваторию океана с ее кормовыми возможностями. Таким образом, есть основание полагать, что не хищники, а характер распределения пищи и ветер были экологическими факторами эволюции сарганообразных и возникновения полета у летучих рыб.

Способность к полету облегчает псевдоокеаническим летучим рыбам возможность совершать нерестовые миграции к берегам, а молоди, постепеннно отходящей от берега по мере роста, «становиться на крыло» и возвращаться к местам откорма. Океаническим летучим рыбам способность к полету позволила освоить плавучий нерестовый субстрат — «плавник», дрейфующие водоросли, куски деревьев, кокосовые орехи, пемзу, перья птиц и планктонные живые организмы — парусники (Velella), разбросанные по необъятным просторам океана. Пролетая небольшими стайками над волнами океана, они, подобно мотылькам, порхающим от цветка к цветку, используют те небольшие скопления планктона, которые попадаются на их пути. У летучих рыб много врагов. Но по данным ихтиолога В.П. Максимова, вопреки сложившимся представлениям, это не хищники эпипелагиали, а кальмары и рыбы семейства Gempylidae и близкого к ним семейства Lepidopidae, рыбы-сабли (Trichiuri-dae) и алепизавры (Alepisauridae), поднимающиеся по ночам с глубины 150—200 м к поверхности. Хищники эпипелагиали — макрели, тунцы, марлины, меч-рыба, копьеносцы, парусники— питаются не летучими рыбами, а кальмарами и представителями перечисленных выше семейств. Эти крупные хищники, поедая кальмаров и глубоководных рыб в поверхностных слоях, получают энергию, достаточную для больших горизонтальных перемещений и, в свою очередь, представляют источник энергии для горизонтального перемещения более мелких рыб. Рыбы-лоцманы (Naucrates ductor) используют пограничные слои воды, увлекаемые при движении крупных акул, рыбы-прилипалы (Echineiformes), прикрепляясь к крупным рыбам или к подводным частям судов, используют их энергию для передвижения в поисках планктона. В целом, полет летучих рыб, лоцманмрование, присасывание рыб-прилипал — это различные способы передвижения, обеспечивающие преодоление больших пространств в поисках малочисленной и разрозненной пищи.

Почему рыбы могут летать
Летучая рыба «биплан» Cypselurus atrisignis

Следовательно, своеобразное сочетание биологической и гидрологической структуры океана и циркуляции воздушных масс направило эволюционный процесс сарганообраэных и некоторых окунеобразных по пути развития способности к полету и освоения пищевой базы неретической и океанической эпипелагиали, используя передвижение по воздуху. Особенности летучих рыб органически вписываются в общую биологическую структуру тропической области Мирового океана. Привязанность летучих рыб к теплым «голубым» водам с океанической соленостью находит объяснение в том, что эти факторы сочетаются с пассатами и муссонами.

Полет стал жизненной необходимостью летучих рыб. Помещенные в бассейны со специальными стенками, предохраняющими их от ушибов, они, лишенные возможности летать, все равно через несколько часов погибают.

Палеонтологические находки летучих рыб скудны и не могут с достаточной полнотой осветить вопрос о времени их возникновения. Можно только предположить, что эволюция летучих рыб началась в верхнем мелу, т.е. около 70 млн лет тому назад, массовое видообразование, вероятно, приходится на конец палеогена — начало неогена, когда очертания материков и физико-географические условия стали приближаться к современным.

Географическое распределение видов летучих рыб и наибольшее разнообразие их в водах Тихого океана, с точки зрения происхождения полета, как приспособления к экологическим условиям, не может найти свое объяснение в миграционных теориях, согласно которым Тихий океан был центром возникновения этой группы. По А. Вруну, летучие рыбы возникли в Индо-Малайском районе, откуда вокруг оконечности Африки проникли в Атлантический океан. К. Бредер же считает, что летучие рыбы возникли в эоцене у западных берегов Америки и отсюда проникли, с одной стороны, в Атлантику, через существовавший тогда Панамский пролив, с другой — в Индо-Вест-Пацифику.

«Пассатно-муссонная» гипотеза позволяет предположить, что центром возникновения летучих рыб были не отдельные участки Тихого океана, а вся область тропической эпипелагиали. Процесс видообразования, с нашей точки зрения, носил массовый характер. Большое число видов летучих рыб в Тихом океане можно объяснить значительным разнообразием экологических условий в этом водоеме по сравнению с Атлантикой и Индийским океаном. Сходство фауны летучих рыб трех океанов, вероятно, связано не с миграциями этих рыб из одного океана в другой из центров их возникновения, а сходством экологических условий. «Пассатномуссонная» гипотеза позволяет также объяснить и филогению семейства летучих рыб, но это специальный вопрос, на котором мы не останавливаемся, так как он выходит за пределы нашей темы.

Несколько по-иному можно объяснить полет «летучих петухов». Это — донные рыбы, и полет их вряд ли обусловлен поисками пищи. Скорее всего, это нерестовая миграция (подобная перелету птиц в гнеэдовый период), связанная с обеспечением пищей пелагической молоди. Но это тоже только гипотеза, еще нуждающаяся в фактических доказательствах.

Интересно, что в тропических пресноводных водоемах Западной Африки обитает рыба-бабочка (Pantodon buchholzi) отряда сельдеобразных (Clupeiformes), которая в погоне за насекомыми выскакивает из воды и с помощью увеличенных грудных плавников совершает планирующий полет до двух метров длиной.

У некоторых мелких харациновых рыб семейства Gasteropelecidae, населяющих тропические воды Южной и Центральной Америки, к которым относятся роды Carnegiella, Gastero-pelecus, Thoracocharax возник машущий полет.

Почему рыбы могут летать
«Летающий петух» Dactylopterus volitans

Эти рыбы во время полета, подобно птицам, машут грудными плавниками и с шумом пролетают над поверхностью воды. Размеры их не превышают 9—10 см. Грудные плавники увеличены, но относительно меньше, чем у океанических летучих рыб. Вес мышц, приводящих в движение грудные плавники, достигает до 25% веса тела. Кости плечевого пояса развиты значительно сильнее, чем у летучих рыб океана, и напоминают киль на грудине птиц. Машущий полет рыб также принято рассматривать как средство защиты от хищников, преследующих их в воде. Однако есть основания считать его также приспособлением к добыванию пищи. Пресноводные рыбы с машущим полетом плавают в поверхностных слоях воды и питаются воздушными насекомыми, упавшими в воду или пролетающими низко над водой. Машущий полет мог возникнуть в условиях знойного неподвижного воздуха как приспособление к схватыванию насекомых, пролетающих над водой. Естественно, что при нападении хищников эти рыбы, как и летучие рыбы океана, прибегают к полету как средству защиты, но все же более правильно предположить, что не хищники, а пища — источник энергии и основа существования любого вида была ведущим экологическим фактором эволюции планирующего и машущего полета рыб. Кстати, полет птиц также представляет в первую очередь приспособление к освоению кормовой базы, хотя птицы при опасности и прибегают к полету, чтобы спастись от хищников.

В зоне пассатов, муссонов и «веселых» западных ветров Южного полушария, дующих по широте вдоль южного полярного моря, у альбатросов также возник планирующий полет. Размах крыльев достигает у них двух и более метров и эти гигантские «планеры», ни разу не взмахнув крыльями, пролетают тысячи миль, однако, попав в штилевую зону, они тут же беспомощно опускаются на воду.

Планирующий полет возник и у некоторых млекопитающих. Так, например, в Австралии можно встретить летающих, или, как их еще называют, сахарных белок (Petaurus), ловко планирующих с дерева на дерево, а также карликовых акробатов (Асго-bates pygmaeus) размером всего в 6—8 см, порхающих, словно калибри, с ветки на ветку, управляя при этом своим хвостом, по форме напоминающим перо. Ну и, конечно, тут нельзя не упомянуть о гигантских летягах (Schoinobates volans), достигающих метровой и даже полутораметровой величины и способных совершать стометровые полеты. Несмотря на свои внушительные размеры, эти животные умеют с легкостью переносить свое тело на большие расстояния. Такая летяга может в несколько приемов покрыть расстояние в полкилометра. И все эти «планеры» летают только по ночам. И тоже в поисках пищи. То же самое относится к летучим собакам и летучим лисицам в Индии, да и к нашим летучим мышам в Европе. Таким образом, можно предположить, что не враги, а пища и особые абиотические условия являются ведущими факторами эволюции летучих рыб с планирующим и машущим полетом.

Эволюция органического мира в первую очередь связана с освоением новых энергетических ресурсов, т.е. пищи. Защита от хищников, приспособления к особенностям кислородного режима и другие биотические и абиотические факторы, по-видимому, имеют второстепенное значение. Они скорее служат ареной, на которой происходит эта эволюция, но ареной активной, откладывающей свой отпечаток на характер эволюционных изменений.

В.Д. Лебедев

Распространение летучих рыб в Мировом океане

 

 
Берегите птиц! 5 советов для эффективного изучения испанского языка
© 2007-2018 ХЛЕБОПЕЧКА.РУ. Полная или частичная перепечатка материалов возможна только с разрешения администрации. По всем вопросам обращайтесь на инфo лaтиницeй с доменом сайта.
Пирог из лаваша с творогом, грушами и сливойТесто для пельменей по-китайскиДрожжевой хлеб с семолиной и пахтойКолбаса "Финский сервелат"Конфеты из банана с кокосомСельский грушевый пирог

Рецепты

Новое на сайте

Новые вопросы
Новые сообщения