Плавательный пузырь у акул: Акулы тонут в пресной воде

Акулы тонут в пресной воде

Эти грозные хищницы не имеют плавательного пузыря, поэтому тратят на плавание в пресной воде в полтора раза больше энергии. Из-за этого они не могут эффективно охотиться.

Акулам, скатам и другим хрящевым рыбам трудно плавать в пресной воде: их постоянно тянет на дно. К такому выводу пришли биологи из Стэндфордского университета, университета Сент-Луиса (США) и университета Мёрдока (Австралия) под руководством доктора Адриана Гляйсса (Adrian Gleiss). Результаты их исследования опубликованы в виде статьи в журнале the Journal of Experimental Biology.

Американские и австралийские ученые подробно исследовали то, как два вида хрящевых рыб — тупорылая акула и родственный ей мелкозубый пилорыл — плавают сначала в океане, а потом в реке Фицрой-Ривер в Западной Австралии, куда они каждый год поднимаются на несколько месяцев. Обработав полученные данные, биологи загрузили их в компьютерную модель.

Оказалось, что, плавая в пресной воде, акулы затрачивают на 50% больше энергии, чем в соленой.

Это связано с тем, что у хрящевых рыб, в отличие от костных, нет плавательного пузыря, который бы уменьшал плотность их тела. Вместо этого акулам и скатам приходится полагаться на свою богатую жиром печень, что гораздо менее эффективно увеличивает плавучесть. В то же время, пресная вода выталкивает тело вверх меньше, чем соленая. В результате, акулам гораздо труднее плыть на одном уровне, не опускаясь вниз. Иными словами, они поросту постоянно тонут. Из-за этого им сложнее охотиться.

Ранее другие научные коллективы уже выяснили, что в пресной воде органы чувств акул — зрение и обоняние — действуют хуже, а инстинкт размножения подавляется. Всё это помогает понять, почему большинство пресноводных акул вымерло, а их современные собратья в основном поднимаются в реки из морей только на время.

«Полученные нами результаты позволяют предположить, что механические трудности с поддержанием плавучести могли помешать экспансии хрящевых рыб в пресные водоёмы, являясь при этом одним из главных факторов», — пишут учёные в аннотации к своей статье.

Напомним, что хрящевые рыбы — более древняя и примитивная группа, чем костные. Как видно из названия, ключевые различия между ними заключаются в строении скелета. У первых (это, главным образом, акулы и скаты) основу скелета составляет хрящевая ткань, в то время, как у вторых (тунцов, карпов, сельдей и так далее) — костная. Есть и другие важные отличия, в том числе уже упомянутое отсутствие у хрящевых рыб плавательного пузыря.

Как уже сообщала «Научная Россия», по-видимому, именно особенности анатомии помогли костистым рыбам относительно легко пережить глобальное вымирание, случившееся на границе Пермского и Триасового периодов, и с тех пор уверенно доминировать над хрящевыми во всех водоёмах.

Почему рыбы не тонут? | Наука и жизнь

Фото: © Виктор Застольский / Фотобанк Лори.

Рисунок: Sharon High School.commons.wikimedia.org.wiki.

Карп (Cyprinus carpio carpio) может заглотить немного воздуха, всплыв на поверхность, и он попадёт в плавательный пузырь из пищевода по узкому каналу. Фото Сергея Горланова.

У окуня морского (Sebastes sp.), как, впрочем, и у речного, пузырь замкнут и полностью отделён от кишечника. Фото: jovibor.

У песчаной акулы (семейство Odontaspididae) нет плавательного пузыря. Его роль выполняет обособленная часть желудка. Фото: Richard Ling / Wikimedia Commons / CC-BY-SA-2.0.

Камбалы, как и многие другие донные рыбы, обходятся вообще без плавательного пузыря. На фото: леопардовая камбала, или пятнистый ботус (Bothus pantherinus). Фото: © Сергей Дубров / Фотобанк Лори.

‹

›

Всем известно, хотя бы из приключенческих и военных кинофильмов, как маневрирует на глубине подводная лодка. У неё есть специальные цистерны, куда можно закачивать забортную воду либо вытеснять её сжатым воздухом. Больше воды — лодка тяжелеет и погружается глубже, больше воздуха — всплывает.

Примерно так же поступают и многие рыбы. Только цистерна у них эластичная, меняющая свой объём — это плавательный пузырь, лежащий в брюшной полости.

Вы наверняка его видели, если когда-либо наблюдали, как чистят свежую рыбу.

Типичная рыба примерно на 5% тяжелее воды. Если она не будет прилагать усилий, то опустится на дно. Плавательный пузырь уравнивает удельный вес рыбы с удельным весом воды, что позволяет рыбе висеть неподвижно, не всплывая и не опускаясь. А чтобы ненамного изменить глубину, достаточно слегка подрабатывать плавниками. Регулировать глубину, разумеется, надо и на ходу. Физиологи определили, что плавательный пузырь, поддерживая плавучесть при небольшой скорости, экономит рыбе до 60% усилий, а при быстром движении — более 5%. Кстати, человек при неглубоком дыхании имеет тот же удельный вес, что и вода, а сделав глубокий вдох, он становится легче воды. Так что утонуть нам не так-то легко.

В эволюции плавательный пузырь возник из кишечника. Часть пищевода или желудка обособилась и стала служить не для питания, а для регуляции удельного веса рыбы. На этом этапе эволюции находится, например, песчаная акула: у неё нет плавательного пузыря, но часть желудка обособлена в виде кармана, в который акула заглатывает немного воздуха, чтобы не тонуть.

У некоторых рыб (например, лососёвых, сельдей, карпов) между плавательным пузырём и пищеводом остался узкий канал. Они могут, всплыв на поверхность, заглотить в пузырь воздух, что позволит оставаться в верхних слоях водоёма. Если надо погрузиться глубже, рыба может немного выдохнуть.

У других рыб (тресковых, окунёвых, хека) пузырь совершенно замкнут и отделён от кишечника. Для того чтобы поддуть или слегка спустить его, нужен насос. Насоса у таких рыб даже два, и расположены они в самом пузыре. Особая железа посредством хитрого биохимического механизма забирает газы из крови (а туда они попадают через жабры из воды — ведь в воде даже на большой глубине растворены газы воздуха) и выводит их в пузырь. На другом конце пузыря имеется участок, пронизанный кровеносными сосудами. Через них газы при необходимости переносятся обратно в кровь. Оба процесса идут довольно медленно.

А зачем рыбам вообще менять глубину? Прежде всего, в погоне за пищей, например планктоном, который то всплывает, то погружается. Ещё — чтобы скрыться от хищников, поджидающих на определённой глубине. Некоторые виды всплывают или погружаются для нереста, а вне периода размножения живут на другой глубине.

Наконец, у многих рыб плавательного пузыря вовсе нет. Это донные виды, например камбала, которые тихонько плавают у дна и собирают с него пищу. Плавательного пузыря нет у хрящевых рыб — акул и скатов. Возможно, потому, что их скелет, состоящий из хрящей, легче костного скелета других рыб. Обходятся без пузыря и быстро плавающие хищные рыбы, например тунец, атлантическая скумбрия (её скорость в броске достигает 77 км/ч). Мощная мускулатура этих хищников позволяет им быстро менять глубину и сопротивляться погружению. Но вывести какое-то общее правило — у кого и почему пузырь есть, а у кого нет — довольно трудно. Из двух близкородственных видов со сходным образом жизни один может не иметь пузыря, у другого он вполне развит.

У рыб есть и иные способы снизить удельный вес, чтобы не тонуть. Например, накапливать жир, ведь он легче воды. Так, у одного из видов акул печень на 75% состоит из жира (у млекопитающих в печени 5% жира). Другой вариант — за счёт активной работы почек избавляться от тяжёлых солей в крови и других жидкостях внутри тела. Недаром моряки, потерпевшие кораблекрушение, если в шлюпке кончился запас пресной воды, пьют сок, выжатый из морских рыб: он почти пресный.

Но если какой-то орган у живого организма есть, надо использовать его как можно шире, чтобы зря не простаивал. Некоторые рыбы издают с помощью своего пузыря звуки, другие используют его как резонатор для повышения чувствительности слуха. Пузырь может служить датчиком глубины: при всплытии его объём увеличивается, при погружении уменьшается, и нервные окончания это чувствуют. Наконец, воздух из пузыря рыба может использовать как запас для дыхания при спринтерском рывке.

И вот что интересно: из плавательного пузыря рыб возникли лёгкие наземных позвоночных, в том числе человека.

Кубики на животе, электрические серенады и пукающие селедки

У рыб не холодная кровь

Большинство людей думает, что у рыб холодная кровь. Это не совсем так. Температура тела рыб регулируется внешними факторами, в первую очередь водой, в которой они живут. Их кровь становится теплой, если они обитают в тропических водах. Если их дом — ледяная бездна океанских глубин и полярных областей, то температура тела рыб близка к температуре замерзания. 

Есть рыбы, которые могут поддерживать температуру тела выше, чем у окружающей среды, — тунцы, меч-рыбы и некоторые акулы. У них это получается благодаря умению удерживать тепло, выделяемое мощными и активными плавательными мышцами. 

У многих акул есть крупная вена, обогревающая центральную нервную систему, отводя теплую кровь от плавательных мышц внутри тела к спинному мозгу. 

У рыб есть кубики на животе и могут быть пальцы

Рыбы не “примитивные”. Да, они живут в нашем мире с давних времен, но это не повод говорить о них как о существах недоразвитых. Потомки ранних рыб эволюционировали дольше, чем их наземные сородичи, и в этом отношении рыбы более высокоразвитые из позвоночных.

У рыб есть генетический механизм для образования пальцев, но в ходе эволюции они приобрели именно плавники, лучше подходящие для передвижения в воде.

А еще у рыб есть кубики на животе — у них впервые образовалась осевая сегментация мускулатуры, идеальным внешним видом которой теперь так охотно хвастаются накачанные атлеты. 

Рыбы похожи на кошек

Многие акулы любят охотиться ночью, когда уровень освещенности очень низкий. Их глаза приспособлены к такой жизни — они снабжены слоем отражающих клеток, прилегающих к сетчатке, под названием “блестящий ковер” (лат. tapetum lucidum). Когда свет попадает на этот слой, он отражается обратно в глаз акулы, воздействуя на сетчатку дважды и удваивая ночное зрение. Этому же эффекту обязаны “свечением глаз” кошки и остальные ночные бродяги. Если бы акулы жили на суше, вы бы замечали их ночью в свете фар по жутким огням в глазах. Кстати, “бродячие акулы” существуют, но предпочитают ходить по океанскому дну, а не по земле.

Слух изобрели рыбы

Рыбы — самые древние из позвоночных, поэтому мы с большой вероятностью можем сказать, что слух, как и цветное зрение, изобрели именно они. Но окружающий мир рыб не осознаваем человеком как привычная среда, поэтому мы не можем себе представить, что у них есть слух — ушей-то нет. На самом деле они слышат, только иначе. С течением эволюции рыбы приобрели особенный слуховой аппарат, известный как Веберов. По некоторым показателям их слух даже превосходит человеческий. 

После многих исследований ученые зафиксировали чувствительность к ультразвукам до 180 000 Гц у американского шэда и мексиканского менхэдена, — гораздо выше, чем верхний предел для человека в 20 000 Гц и почти верхний диапазон летучей мыши. На другом конце шкалы слуховых способностей — треска, окуни и камбалы, чувствительные к инфразвукам частотой около 1 Гц — звук течения под водой.

Рыбы умеют разговаривать

Рыбы не немы. В действительности у них в распоряжении больше способов создания звуков, чем у позвоночных. Но ни один из них не включает вибрации голосовых связок. Зато рыбы могут заставить вибрировать свой плавательный пузырь, могут использовать трение зубами в челюстях, скрежетание дополнительными наборами зубов, стрекотание жаберными крышками и даже пускание воздушных пузырей из заднего прохода. 

Тихоокеанские и атлантические сельди могли бы получить “Грэмми” за свою музыкальность. Они “пускают ветры”. Ученые назвали это явление БЗДХ (барабанными звуками динамического характера). БЗДХ может длиться до 7 секунд. Пока не до конца ясна роль этих звуков, но, судя по очень частому использованию бздыхов в стаях, ученые подозревают, что это социальная функция. 

Разнообразный набор акустических приспособлений у рыб создает настоящую симфонию. Когда кто-то пытается описать эти звуки, то используют слова: гул, свист, удары, стрекотание, скрипы, хрюканье, хлопки, карканье, пульсация, барабанный бой, стук, мурлыканье, урчание, щелчки, стон, щебетание, жужжание, рычание и лязг. Звуки некоторых рыб настолько известны, что благодаря им рыбам дали соответствующие названия: ворчуны, барабанщики, трубачи, скрипуны, рыбы-жабы, хрюкающие рыбы.

У рыб есть вкус

У земноводных, пресмыкающихся, птиц и млекопитающих важнейший орган вкуса — вкусовые почки. У рыбы они тоже есть. Значительная их часть во рту и в глотке. Но из-за того, что рыбы в прямом смысле погружены в среду, которую они обоняют и пробуют на вкус, у многих из них вкусовые почки есть на других частях тела, чаще всего на губах и рыле. 

На теле 30-сантиметрового канального сомика, в том числе на плавниках, около 680 000 вкусовых почек — это примерно в 100 раз больше, чем у человека.

Зачем же рыбам нужно чувство вкуса? Для того же, что и нам. У рыб есть предпочтения в еде, и они могут отличаться у разных видов и даже у разных особей. Рыбе нужно какое-то время, чтобы определить съедобность пищи. Аквариумные рыбки могут несколько раз выплевывать корм, прежде чем проглотить. Реакция рыб на неприятные вкусы напоминает нашу собственную. Точно так же мы выплевываем еду, если кусочек оказался гнилым. 

Европейский морской язык выражает свое отвращение к пище, решительно разворачиваясь и быстро уплывая от нее прочь, и при этом трясет головой в разные стороны.

Лучше чем GPS

Рыбы — превосходные навигаторы. Они используют самые разнообразные методы прокладки пути, совершают многочисленные исследовательские вылазки по извилистым маршрутам из исходной точки, а потом возвращаются домой. Для того, чтобы воспользоваться своей невероятной системой GPS, рыбы используют как минимум два, а то и три сенсорных инструмента: обоняние, возможно, зрение и геомагнитное чувство. 

Многие рыбы, путешествующие на большие расстояния, ориентируются по магнитному полю Земли. У некоторых существуют специальные микроскопические кристаллы магнетита, которые работают как стрелки компаса, — почти суперсила героя из комиксов. 

Лососи пользуются потрясающим обонянием. Двигаясь вниз по течению в сторону океана, молодые лососи «записывают» химические показатели воды по пути следования. Годы спустя они вновь проделывают путь, следуя за «запаховой меткой» родной реки, словно идут по своему следу в обратном направлении.

Электричество и любовь

Представьте себе, что вы можете обнаружить присутствие чего/кого-либо по другую сторону стены, не видя и не слыша объекта, как Магнето из Людей X. 

Такой почти уникальной способностью воспринимать электрические сигналы окружающей среды (электрорецепцией) обладают рыбы. Есть те, которые могут только воспринимать сигналы, а есть, кто сам генерирует электричество. В первом случае это акулы или сомы — они могут “услышать” под 15-сантиметровым слоем песка биение сердца рыбы. Во втором —  электрический скат, который может использовать свое электрошоковое оружие для оглушения или убийства добычи.  

Есть маленькие и милые рыбки, морские слоники, использующие слабоэлектрические заряды для обмена информацией, касающейся вида, пола. размера, возраста, местоположения, расстояния и готовности к размножению. Их заряды говорят о социальном статусе и эмоциях, агрессивности, подчинении и привлечении внимания брачного партнера. Для потенциальных возлюбленных сигналы складываются в серенады с помощью экзотичной композиции щебетания, скрежета и скрипов — здесь выражение “между ними проскочила искра” приобретает дополнительный смысл”.

Значение, Определение, Предложения . Что такое плавательная пузырь

Другие результаты

Когда рыба поднимается, давление в плавательном пузыре должно регулироваться, чтобы предотвратить его разрыв.

Изингласс получают из плавательных пузырей рыб.

В отличие от костистых рыб, у акул нет наполненных газом плавательных пузырей для плавучести.

В отличие от костистых рыб, у акул нет наполненных газом плавательных пузырей для плавучести.

Хрящевые рыбы, такие как акулы и скаты, не имеют плавательных пузырей.

Стридуляционные звуки преимущественно имеют частоту 1000-4000 Гц, хотя звуки, модифицированные плавательным пузырем, имеют частоту ниже 1000 Гц.

Звуки, создаваемые пираньями, генерируются за счет быстрых сокращений звуковых мышц и связаны с плавательным пузырем.

У некоторых рыб они превратились в плавательные пузыри для поддержания плавучести.

Эти существа также устранили все лишние полости, которые могли бы разрушиться под давлением, такие как плавательные пузыри.

Эти существа также устранили все лишние полости, которые могли бы разрушиться под давлением, такие как плавательные пузыри.

Плавательные пузыри обычно отсутствуют или уменьшены, а тела обычно сплющены тем или иным способом.

Глубоководные бентопелагические телеосты все имеют плавательные пузыри.

Многие организмы, живущие в этой зоне, эволюционировали, чтобы свести к минимуму внутренние воздушные пространства, такие как плавательные пузыри.

У вертикально мигрирующих рыб есть плавательные пузыри.

Фотофоры обычно отсутствуют, глаза и плавательные пузыри варьируются от отсутствующих до хорошо развитых.

В некоторых азиатских культурах плавательные пузыри некоторых крупных рыб считаются пищевым деликатесом.

Плавательные пузыри также используются в пищевой промышленности в качестве источника коллагена.

Это отличается от метода флотации, используемого большинством рыб, который включает в себя заполненный газом плавательный пузырь.

Рыбы воспринимают звуки различными способами, используя боковую линию, плавательный пузырь и у некоторых видов веберовский аппарат.

В более примитивных группах, таких как некоторые гольяны, плавательный пузырь открыт для пищевода и одновременно является легким.

У этих рыб плавательный пузырь может выступать в качестве резонатора.

У большинства видов плавательный пузырь распространяется на мозговую оболочку и играет определенную роль в слухе.

В отличие от взрослых, у них все еще есть небольшой плавательный пузырь.

Плавательный пузырь также отсутствует, за исключением личинок и молоди, которые встречаются в поверхностных водах.

У костистых рыб есть плавательный пузырь, который помогает им поддерживать постоянную глубину в толще воды, но не клоака.

Кроме того, плавательный пузырь функционирует как резонирующая камера, производящая или принимающая звук.

Плавательный пузырь эволюционно гомологичен легким.

Плавательный пузырь может излучать давление звука, которое помогает увеличить его чувствительность и расширить его слух.

У краснобрюхих пираней плавательный пузырь может играть важную роль в производстве звука в качестве резонатора.

Нет животных, у которых были бы и легкие, и плавательный пузырь.

Как работают акулы — движение акул

У большинства костистых рыб есть специальный плавательный пузырь, который помогает им перемещаться в воде. Когда рыба поглощает кислород, она может выпустить часть газа в мочевой пузырь. Это увеличивает плавучесть рыбы , поэтому она поднимается по воде. Чтобы погрузиться на дно, рыба выдавливает из пузыря часть газа, уменьшая его плавучесть. Таким образом, рыба похожа на дирижабль или воздушный шар, который использует восходящую силу атмосферной плавучести для изменения высоты.

Акула больше похожа на самолет . У него нет плавательного пузыря, поэтому он движется вперед, чтобы контролировать вертикальное положение. Хвост похож на пропеллер акулы — акула раскачивает его вперед и назад, чтобы двигаться вперед. В самолете это движение вперед толкает воздух вокруг крыльев. У акулы это движение вперед толкает воду вокруг плавников. В обоих случаях это движение материи создает подъемную силу — жидкости разные, но принцип один и тот же.

У акул есть два набора парных плавников по бокам тела, в том же общем положении, что и основные крылья и горизонтальные хвостовые крылья самолета. Акула может располагать эти плавники под разными углами, изменяя траекторию движения воды вокруг них. Когда акула наклоняет плавник вверх, вода течет, поэтому давление под плавником больше, чем над ним. Это создает восходящий подъем. Когда акула наклоняет плавник вниз, давление над ним выше, чем под ним. Это толкает акулу вниз.

У акулы также есть один или два вертикальных спинных плавника на спине и иногда вертикальный анальный плавник на нижней стороне. Эти кили работают как крыло вертикального стабилизатора на самолете. Они помогают акуле сохранять равновесие при движении по воде, и их можно перемещать из стороны в сторону, чтобы поворачивать акулу влево и вправо.

Такое расположение плавников дает акулам потрясающую маневренность. Они могут двигаться на высокой скорости, внезапно останавливаться и делать крутые повороты во всех направлениях. Это одна из причин, почему они такие эффективные охотники. Они двигаются быстрее и с большим контролем, чем любая из их жертв — большую часть времени жертва акулы даже не знает, что ее поразило.

Конечно, прежде чем акула сможет напасть на добычу, она должна определить местонахождение своей добычи. В следующих парах разделов мы исследуем тонко настроенные органы чувств, которые помогают акулам находить и отслеживать свою пищу.

Катран, конспект занятия по ознакомлению с природой

Конспект занятия по ознакомлению детей с природой, тема: «Катран»

Автор занятия: Давыдова Светлана Алексеевна, воспитатель-методист высшей квалификационной категории.

Цели:

Познакомить детей с черноморской акулой катран, ее внешним видом, образом жизни, особенностями поведения.
Словарь: бурый, брюхо, жабры.
Развивать у детей интерес к морским обитателям.

Оборудование:

Картинки и фотографии с изображением катрана, рулетка, вырезанные из бумаги силуэты катрана (величиной с альбомный лист), карандаши.

Акула катран

Акула катран

Ход занятия:

Живет в нашем Черном море акула—малютка. Зовут ее — катран.
По сравнению со своими двоюродными сестрицами из далеких южных морей, которые вырастают длиной с нашу групповую комнату (10 метров), наша акула катран совсем малышка. Самая большая вот такой может вырасти (2 метра, показ на рулетке), а чаще всего встречаются такие (1 метр, показ на рулетке).

Зато выглядит наш катран, как настоящая акула. Взгляните на картинку. Рыло заостренное, хвост с разными лопастями – длинным верхним и коротким нижним, на спине плавники – острые с шипами, покрытыми ядовитой слизью. Окраска – бурая с белыми пятнышками. Что за цвет такой бурый? Как вы понимаете это слово? (Ответы детей). Бурый – это серо-коричневый цвет. Брюхо у акулы белое. А брюхо это что? (Ответы детей). Так у рыб называется живот.

У многих рыб есть плавательный пузырь. Он наполнен воздухом и держит рыбу в воде. А у катрана, как у всех акул, такого плавательного пузыря нет. Акулы тяжелее воды и, поэтому, им нужно все время двигаться и не останавливаться ни на минутку. Пока акула плывет или хотя бы шевелит хвостом, она держится в воде. Ну а если вздумает неподвижно замереть на месте — тут же утонет.

Дышат акулы под водой благодаря жабрам. Взгляните, вот эти отверстия называются жабрами. Когда акула плывет быстро, через жабры поступает много воздуха. Но если акула будет долго плыть медленно, то она рискует задохнуться, так как получит слишком мало воздуха. Поэтому все акулы предпочитают плавать с большой скоростью.

Потому-то так трудно приживаются акулы в неволе. В закрытом бассейне очень быстро не поплаваешь.

Питается черноморская акула катран рыбой, крабами, моллюсками. Весной на большой глубине встречаются самки с самцами. Но пройдет целый год и еще половина года, прежде чем появятся у них детки. Катран не мечет икру, как другие рыбы. У них рождаются акулята. И сразу же приступают к поиску пищи. Посмотрите на силуэты акулят на ваших столах. Вот такого размера только что родившиеся детки катрана. Но чего-то не хватает акулятам. Чем же они будут дышать? (Ответы детей). Правильно, нет на рисунке у катрана жабр. Давайте нарисуем их. Вот так. (Дети рисуют жабры).

А теперь пришло время поиграть. Выходите на ковер, будем играть в «Катранью охоту». Девочки будут рыбками – ставридками, сардинками, хамсой. Мальчики будут крабами и моллюсками. Выберем катрана. Рыбки-девочки плавают, мальчики крабы и моллюски ползают. Внимание! Катран вышел на охоту! (По окончании игры дети занимают свои места).

Удивительные у катрана зубы. По остроте они такие же как зубья пилы. Как и у всех акул по мере изнашивания зубы у катрана меняются на новые. Древние воины свои боевые дубинки утыкали акульими зубами.

Иногда катраны собираются вместе в большом количестве и съедают рыбу в сетях, рвут рыбачьи сети. За это недолюбливают их рыбаки. Но не было случая, чтобы катран тронул человека. Наоборот, при встрече с человеком катран предпочитает удалиться поскорее. Ведь человек использует в пищу мясо катрана. А раньше катрана добывали не для еды, а ради жесткой шкурки. Шероховатой катраньей кожей в старину обтягивали щиты и рукоятки мечей.

Вопросы:

1. Представляет ли черноморская акула катран опасность для человека?
2. Чем питается катран?
3. За что недолюбливают катран рыбаки?
4. Как выглядит катран?
5. Почему акула катран должна всегда находиться в движении?
6. Как дышит катран?
7. Как у катрана появляются детки?
8. Как использует катрана человек?
9. Что такое жабры?
10. Какой цвет называют бурым?
11. Что такое брюхо?
12. Чем удивительны зубы катрана?

Можно предложить детям раскрасить силуэты катрана, написать на обратной стороне слова «акула катран» и выполнить их звуковой анализ, посчитать количество слогов, определить ударный слог.

Скачать конспект занятия «Катран»

В 1930 году в американский прокат вышел фильм «Песня мошенника» (The Rogue Song) про похищение девушки в горах Кавказа. Актеры Стэн Лорел, Лоуренс Тиббетт и Оливер Харди сыграли в этом фильме местных жуликов. Удивительно, но эти актеры очень похожи на героев …

Читать дальше…

Пять интересных фактов о кетчупе — Реальное время

Международному дню кетчупа посвящается: пять фактов о популярнейшем соусе

5 июня отмечается Международный день кетчупа. «Реальное время» вместе с АО «Эссен Продакшн АГ», производителем линейки кетчупов под брендом «Махеевъ», представляет подборку интересных фактов об этом удивительном соусе. Где его придумали, почему больше тысячи лет в нем не было помидоров, что лечили в XIX веке «кетчуповыми таблетками», где едят больше всего кетчупа в мире — в нашем материале.

Факт №1. Первый кетчуп был сделан из ферментированной рыбы

Первый кетчуп был совсем не похож на привычный нам томатный соус с бархатистой структурой и мягким вкусом. Это был вариант рыбного соуса, придуманный в Юго-Восточной Азии, и первый его найденный рецепт относится к VI веку нашей эры. Честно говоря, даже с тем кетчупом, что знали англичане еще в начале XIX века, нынешний роднит только название, заимствованное у китайцев и малайзийцев. Большего ничего общего найти невозможно.

Шутка ли: в первом рецепте указывалось, что для изготовления «соуса ке-ча» нужно взять кишки, желудок и плавательный пузырь желтой рыбы, акулы и кефали, хорошо промыть, смешать с солью и закрыть в отдельной емкости. Эту емкость нужно поставить на солнце. Летом соус будет готов через 20 дней, весной или осенью — через 50, а зимой — через 100.

Английские моряки, попавшие в XVI веке в Малайзию и Китай, такого «деликатеса» уже не застали — к их прибытию соус представлял собой едкую жидкость янтарного цвета, приготовленную из соленых и ферментированных анчоусов с плодами местных растений. Невероятно, но он им понравился, и приехав домой, они начали вовсю экспериментировать, пытаясь сделать кетчуп даже на основе пива. В XVII веке в Англии ели соусы на основе анчоусов, грецких орехов, грибов и фасоли, а еще в него добавляли рыбный рассол, специи, чеснок и, конечно, вино. В Британии такие соусы называли catchup или ketchup. Как видим, ничего похожего ни на первоначальный рыбный соус, ни на нынешний томатный в английской кухне не наблюдалось.

В Британии помидоры в этот соус начали добавлять в начале XIX века, а к 1830-м годам томаты реабилитировали и в Штатах: перестали считать ядовитыми и начали добавлять в соусы, в том числе и в кетчуп.

NB: В кетчупы «Махеевъ» ни рыбу, ни пиво, конечно, не добавляют. Зато в ассортиментной линейке есть варианты с добавлением паприки, перца чили, чеснока, зеленого лука, горчицы, аджики, кумина, кинзы — 15 разновидностей на любой вкус.

maheev.ru

Факт №2. Прародитель современного кетчупа представлял собой… таблетку

Как мы уже упоминали выше, европейцы долго воспринимали помидоры как ядовитые плоды, которые могли принести лишь смерть и страдания (а вовсе не пиццу, кетчуп и томатный сок). Биологи и другие просвещенные люди долго пытались переубедить сограждан, но получалось это не быстро. Примерно через 300 лет после того, как томат попал в Европу, его наконец признали за своего и начали использовать на кухне. Конечно, не добавить его в кетчуп англичане просто не могли — раз уж соус пытались сделать на основе оливок или ферментированных грибов, то помидоры вряд ли могли одарить экспериментаторов более противным вкусом. В поваренных книгах начала XIX века английские повара уже давали рецепт соуса на основе томатов. В 1830-х годах появились и первые рецепты американского томатного кетчупа, но прародителем любимого томатного соуса Нового Света стали… таблетки!

За это спасибо доктору Джону Куку Беннетту, который в первой трети XIX века публиковал громкие «исследования» о том, что помидор — идеальное природное лекарство. В числе хворей, которые якобы побеждал помидор, указывались даже холера, ревматизм и желтуха. Для вящей пользы доктор советовал варить помидоры в соусе, и его советы широко тиражировались в американской прессе. Один предприимчивый фабрикант сделал на этом бизнес: скооперировавшись с Беннеттом, запатентовал таблетку «Экстракт помидора» — и этим, по сути, сублимированным кетчупом пыталась лечиться вся Америка. Потом до людей дошло, что холеру все-таки помидорами не исцелить. Соус снова стал жидким и перекочевал из медицинских шкафчиков на кухню, где и закрепился до сих пор.

maheev.ru

NB: В линейке «Махеевъ» есть кетчуп, который довольно близко передает вкус соуса доктора Беннетта (его рецепт сохранился благодаря большому количеству публикаций в газетах). Болгарский перец и кетчуп придавали соусу по рецепту американского «первопроходца» характерный аромат. Среди кетчупов «Махеевъ» ближе всего к нему «Лечо».

Факт №3. в Советском Союзе кетчуп не делали

Несмотря на то, что к началу XX века в Америке кетчуп уже ели вовсю (правда, использовали его довольно экзотично — например, в качестве начинки для пирогов), наши соотечественники познакомились с ним довольно поздно. Советский пищепром выпускал томатную пасту, разные виды томатных соусов (например, «Краснодарский» или «Южный»), но продукт под названием «кетчуп» к нам завозили из солнечной Болгарии. В начале восьмидесятых достать болгарский кетчуп считалось огромной удачей.

И как только не называли наши с вами сограждане этот соус, как только не коверкали это слово! И «кепач», и «кепчук», и «кечак»… В толковых словарях русского языка слово «кетчуп» появилось совсем поздно, уже после распада СССР — причем сначала в словарях иностранных слов. И толковалось оно тогда так: «Острый соус из томатов, уксуса и пряностей» (Большой толковый словарь русского языка под ред. С. Кузнецова, 1998 год). Сегодня уксус в состав кетчупа входит далеко не всегда, а в России производятся многие десятки наименований этого соуса.

maheev.ru

NB: Кетчуп под брендом «Махеевъ» производится уже 21 год — с 2000 года. В 2016 году кетчупы этой марки стали лидером национального рейтинга и лауреатом премии «Товар года» в специальной номинации «Высокое доверие и выбор потребителей», и с тех практически каждый год становятся лидерами национальных рейтингов.

Факт №4. Среднестатистический россиянин съедает 1,7 кг кетчупа в год

С тех пор, как кетчуп заполонил прилавки наших магазинов, он приобрел поразительную популярность: не зря советские граждане охотились за болгарским кетчупом в свое время. Вспомним: с распада СССР прошло всего 30 лет, а наши пищевые пристрастия сдвинулись кардинально. Сейчас сложно представить себе холодильник среднестатистического жителя России, в котором нет бутылочки или дой-пака с кетчупом. Его подают к мясу и макаронам, сдабривают им бутерброды и добавляют в пиццу, без него невозможно представить выезд на природу. Современные технологии производства позволяют сохранять все полезные свойства томатов, а на производствах исхитряются самыми разнообразными способами, постоянно придумывая все новые и новые вкусы.

Согласно последним исследованиям, потребление кетчупа в России остается одним из самых высоких в мире — 1,7 кг на человека в год. Однако мы позорно уступаем в этом рейтинге другим странам. И лидируют в нем, как ни странно, не Штаты, а Канада: здесь в год съедают 3,1 кг кетчупа на человека. На пятки канадцам наступают финны (3 кг в год), им в затылок жарко дышат шведы (2,7 кг), следом идут британцы (2,4 кг), норвежцы (2,3 кг), и только за ними позорно плетутся американцы в компании с австрийцами (2,2 кг на брата в год).

maheev.ru

NB: на предприятиях АО «Эссен Продакшн АГ» изготавливают 42 тысячи тонн томатных соусов в год. Если разделить это количество на общую численность населения России (146,17 млн человек, по данным на январь 2021 года), то продукции бренда «Махеевъ» хватит, чтобы угостить каждого россиянина 300 граммами кетчупа в год. Нехитрые расчеты показывают, что елабужское предприятие покрывает 17,6% потребности нашей огромной страны (если исходить из озвученных выше 1,7 кг в год на человека), а значит, каждый шестой килограмм кетчупа, потребляемый в России, — это «Махеевъ»!

Факт №5. Кетчуп — один из немногих продуктов, объединяющий все пять основных вкусов

Современная нутрициология и гастрономия выделяют пять основных вкусов — кислый, сладкий, горький, соленый и умами. Все остальные вкусы на свете складываются из их сочетания. В последние десятилетия ученые изучают природу вкуса — ведь как-то же надо понять, почему без одних продуктов мы жить не можем, а других нам и даром не надо. Выяснилось: чем больше основных вкусов объединено в продукте, тем милее он нашему сердцу. В идеале надо, чтобы еда сочетала в себе все пять.

А теперь — главное: рассказываем, почему томатный кетчуп завоевал весь мир. Это один из очень немногих готовых продуктов, в котором объединены все пять основных вкусов, без исключения. Причем за большинство отвечают помидоры. Даже экзотический и характерный в основном для мяса вкус умами они обеспечивают, благодаря присутствию в них природных солей глутаминовой кислоты. Сладость тоже дают помидоры (далеко не во всех кетчупах есть сахар), кислоту — тоже они. За горечь отвечают перец и другие пряности, за соленость — понятное дело, соль. Так что перед нами — своеобразный «универсальный солдат», который нравится большей части цивилизованного мира.

maheev.ru

NB: Для обеспечения сладкого вкуса в классическую рецептуру кетчупов входит сахар. Но в тренде сегодня не только богатство вкуса, но и здоровье. Мы — за то, чтобы вкусно есть могли все без исключения, даже придерживающиеся малоуглеводной диеты и люди, которым не стоит употреблять сахар. Поэтому в ассортименте «Махеевъ» появился кетчуп без сахара и крахмала: все богатство вкуса (в том числе сладкого) в нем обеспечивается за счет спелых томатов, и он одобрен Российской Диабетической ассоциацией. При этом купить его можно по совершенно обычной цене в совершенно обычном магазине (в отличие от большинства других соусов, одобренных для больных сахарным диабетом — они дороже обычных в разы).

Партнерский материал. Подготовила Людмила Губаева

ПромышленностьАгропромОбщество Татарстан

акул и скатов: 6 мифов об эластожабрах

Скаты и акулы очень тесно связаны между собой.

Оба относятся к эластожаберцам , подклассу рыб с хрящевым скелетом и пятью-семью жаберными щелями. Помимо этого сходства, оба класса рыб вызывают определенное чувство благоговения, которое часто больше связано с мифом, чем с фактами.

Вот шесть распространенных мифов об акулах и скатах.

Миф № 1: Акулы должны постоянно плавать, иначе они умрут

Некоторым акулам необходимо постоянно плавать, чтобы вода, богатая кислородом, текла по жабрам, но другие способны пропускать воду через дыхательную систему с помощью качающего движения глотки. Это позволяет им отдыхать на морском дне и при этом дышать. Однако акулам нужно плавать, чтобы не опуститься на дно толщи воды. Способность свободно перемещаться вверх и вниз в толще воды на самом деле является одним из необычных приспособлений акул.

В отличие от костистых рыб, которые, как правило, ограничены определенным диапазоном глубин, акулы могут легко перемещаться между разными глубинами в воде. Костные рыбы используют плавательные пузыри, чтобы двигаться вверх или вниз по вертикали в воде или оставаться на постоянной глубине. Плавательный пузырь работает, изменяя количество содержащегося в нем газа, придавая рыбе плавучесть. А у акул нет плавательного пузыря. Вместо этого они полагаются на подъемную силу, создаваемую их большими грудными плавниками, подобно тому, как крылья самолета создают подъемную силу в воздухе.Помимо плавников, у акул очень большая печень, содержащая большое количество масла. Это масло легче воды, что обеспечивает акуле дополнительную плавучесть.

Отсутствие плавательного пузыря дает акулам уникальные преимущества. Одним из преимуществ отсутствия этого органа является то, что тело акулы несжимаемо, что позволяет ей перемещаться между разными глубинами без риска взрыва или взрыва. С другой стороны, костистые рыбы с плавательными пузырями рискуют своей жизнью, если заходят слишком мелко или слишком глубоко в воду, потому что воздух, содержащийся в плавательном пузыре, сжимается или разжимается в зависимости от изменений давления. Костистая рыба, живущая на больших глубинах и под большим давлением, умрет, если окажется слишком высоко в толще воды из-за разницы давлений. Поскольку у акул нет воздушного пузыря, они могут подняться с большой глубины на поверхность и выжить.

Миф № 2: Акулы — причина номер один смертей животных

Акулы обычно считаются жестокими хищниками. Хорошо известные фильмы, такие как Челюсти , популяризировали это восприятие, сделав акул одним из самых страшных существ в царстве животных.Однако это представление во многом основано на мифах. Реальность такова, что лишь небольшая часть из более чем 350 видов акул, обитающих в Мировом океане, считаются опасными для человека. Фактически, олени, собаки и домашние свиньи убивают ежегодно больше людей, чем акулы. И вот что: в Соединенных Штатах ежегодный риск смерти от удара молнии в 30 раз выше, чем риск смерти от нападения акулы!

Хотя большинство акул являются хищниками, два самых крупных вида (гигантская акула и китовая акула) не имеют явных зубов и питаются только планктоном. Большинство акул едят рыбу и беспозвоночных, а некоторые питаются морскими млекопитающими, такими как тюлени и морские львы. В желудках акул были обнаружены останки других животных, в том числе ракообразных, коров, северных оленей, кур, собак, пингвинов и других птиц, не говоря уже о ряде более интригующих предметов, таких как консервные банки, наручные часы, блок двигателя и т. Д. частичный доспех, детали кресла-качалки, бутылки, пуговицы, туфли, ремни и сумочку.

В списке предпочтительных диетических предпочтений акул явно отсутствуют люди.Фактически, более 75% всех видов акул редко встречаются с людьми и / или неспособны есть человека. Большинство нападений акул происходит в водах у берегов Южной Африки и Австралии. Согласно книге «Ридерз Дайджест» «Акулы », в Соединенных Штатах на каждую 1000 утонувших людей приходится одно нападение акулы. В Южной Африке на каждые 600 утопающих приходится одно нападение акулы, а в Австралии на каждые 50 утопающих приходится одно нападение акулы. Почти все нападения акул являются результатом стимуляции кормления (общения) со стороны рыбаков, ошибочной идентификации (например, с точки зрения акулы, человек, плывущий по доске для серфинга, может напоминать морского льва) или оправданной самозащиты от агрессивных людей.

Итак, в следующий раз, когда вы будете бояться плавать из-за страха нападения акулы, помните: вы более оправданы, опасаясь нападения свиньи, когда отбиваете свиней!

Миф № 3: Все лучи имеют ядовитые жала

Многие думают, что существует только один вид скатов — скаты.Хотя это правда, что скаты и скаты, возможно, не так популярны в СМИ, как их близкие родственники акулы, на самом деле они демонстрируют еще большее разнообразие. Более 600 видов представлены в самых разных средах обитания — от холодных северных вод Тихого и Атлантического океанов до холодной Антарктики; в прохладных, умеренных, теплых и тропических морях; прибрежные и пелагические воды. Некоторые виды скатов постоянно обитают в пресных водах, а акулы в основном морские. Некоторые виды акул заходят в пресную воду, но, за некоторыми сомнительными исключениями, ни одна из них, как известно, не проводит всю свою жизнь в пресной воде.

Лучи отличаются от акул прежде всего тем, что они «сплюснуты», что породило ряд адаптаций: их грудные плавники увеличены и срослись с телом, а рот, ноздри и жабры расположены на их нижней стороне, а глаза — на их дорсальной поверхности. Граница между акулами и скатами не так ясна — они принадлежат к одному классу, и существует ряд видов, которые классифицируются как один, но внешне похожи на другие. Например, акула-ангел — это акула, но у нее лучеподобное тело, и она больше связана со скатами, чем с другими акулами.Рыба-пила классифицируется как скат, но, за исключением ее удлиненной пилообразной морды (которая является уникальной в животном мире), больше похожа на акулу. Насчитывается около 185 видов скатов, примерно 35 из которых обитают исключительно в пресной воде.

Из 600 видов скатов только одна группа — скаты — обладают хвостовыми укусами. Многие другие скаты имеют длинные, толстые, сильные хвосты, наделенные спинными плавниками, и плавают, как акулы (т. Е. Двигая хвостом из стороны в сторону, а не волнообразными движениями дисков, как это чаще всего ассоциируется со скатами).Скаты используют свои укусы исключительно для защиты. При срабатывании давления на спину ската хвост внезапно и мощно толкается вверх и вперед в жертву, что делает ската опасным только в том случае, если на него наступают. Коренные жители Южной Америки, живущие на реках, где обитают пресноводные скаты, советуют новичкам не торопиться, когда выходят в воду. Таким образом, скатов безвредно оттесняют и не наступают на них.

Миф № 4: Все акулы похожи на большую белую

Когда вы думаете об акуле, вы думаете о большом белом — огромном, людоеде, хищнике открытого моря с спинным плавником? Хотя верно то, что около 400 описанных видов акул имеют ряд общих черт, на самом деле они демонстрируют удивительное разнообразие.

Среда обитания

В то время как многие виды акул обитают в относительно мелководных прибрежных водах, ряд видов акул действительно встречается в открытом океане на глубинах более 1000 м, в том числе кайтфиновые акулы ( Dalatias licha ), акулы-фонарики ( Etmopterus hillianus ), кошачьи акулы (семейство Scyliorhinidae) и португальская акула ( Centroscymnus coelolepis ), обнаруженная на глубине 3690 м. Акулы обитают в морях с тропическим и умеренным климатом, а также населяют холодные арктические регионы.Некоторые акулы даже диадромны, то есть они мигрируют между солеными и пресноводными средами обитания.

Кормление

Ни один вид акул не питается исключительно растительными веществами, но не все акулы проявляют хищное поведение при добыче пищи. Некоторые акулы, в том числе два самых крупных вида — китовая акула ( Rhincodon typus ) и гигантская акула ( Cetorhinus maximus ) — являются фильтраторами, питающимися только планктоном. Зубы различаются в зависимости от типа пищи — акулы, которые питаются моллюсками и ракообразными, используют свои плоские коренные зубы для дробления; мако (род Isurus ) и тигровые акулы ( Galeocerdo cuvier ) имеют длинные тонкие зубы, используемые для прокалывания и захвата рыбы и кальмаров; и у большинства акул-реквиемов (семейство Carcharhinidae) есть зубчатые зубы, которые режут свою добычу.

Морфология и пигментация

Акулы варьируются по размеру от небольшой карликовой собачьей акулы ( Etmopterus perryi ) весом 16 см и весом 15 г до гигантской китовой акулы (12 м и массой 12 000 кг) (самая большая рыба в мире). Тело акулы-ангела ( Squatina dumeril ) сплющено, что позволяет ей маскироваться на дне океана, и таким образом сходится с лучами. Даже веретенообразная форма большинства акул различается по пропорциям. И давайте не будем упускать из виду странную морфологию черепа большой головы-молота ( Sphyrna mokarran ). Хотя акулы не демонстрируют фантастического диапазона окраски, наблюдаемого у костистых рыб, многие из них действительно различаются по цвету и отметинам, а некоторые меняются на протяжении своего жизненного цикла. Например, акула-зебра рождается с сильными белыми полосами на темно-коричневом фоне, но по мере роста существа полосы меняются на коричневатые пятна на бледно-темно-зеленом фоне. Маленькая голова молота ( Sphyrna tudes ) рождается оранжевым, а с возрастом меняется на желтый.

Миф № 5: Акулы могут обнаружить единственную каплю крови в океане

Акулы часто изображаются обладающими почти сверхъестественным обонянием.Однако сообщения о том, что акулы могут почувствовать запах одной капли крови в огромном океане, сильно преувеличены. Хотя некоторые акулы могут обнаруживать кровь с концентрацией одной части на миллион, это вряд ли можно назвать целым океаном. Однако у акул острое обоняние и чувствительная обонятельная система — гораздо больше, чем у людей. Ноздри акул расположены на нижней стороне морды и, в отличие от человеческих, используются только для обоняния, а не для дыхания. Они выстланы специализированными клетками, которые составляют обонятельный эпителий.Вода поступает в ноздри, и растворенные химические вещества вступают в контакт с тканями, возбуждая рецепторы в клетках. Затем эти сигналы передаются в мозг и интерпретируются как запахи.

Из-за высокой чувствительности этих клеток, а также из-за того, что обонятельная луковица мозга увеличена, акулы могут обнаруживать незначительные количества определенных химических веществ. Конечно, это зависит от разных видов акул и рассматриваемого химического вещества. Лимонная акула может обнаружить одну часть масла тунца на 25 миллионов — это примерно 10 капель в домашнем бассейне среднего размера.Другие типы акул могут обнаруживать свою добычу в количестве одной части на 10 миллиардов; это одна капля в бассейне олимпийских размеров! Некоторые акулы могут обнаруживать эти низкие концентрации химикатов на огромных расстояниях — до нескольких сотен метров (длина нескольких футбольных полей) — в зависимости от ряда факторов, в частности скорости и направления течения воды.

Хищничество — не единственное поведение, в котором обоняние играет решающую роль. Существуют доказательства того, что это острое обоняние также способствует сексуальному поведению.Самцы способны обнаруживать феромоны, вырабатываемые самками, даже в низких концентрациях, что помогает им находить потенциальных партнеров.

Миф № 6: Акулы не болеют раком

Идея о том, что акулы не болеют раком, по-видимому, проистекает из скудных клинических доказательств того, что хрящи обладают антиангиогенными свойствами, т. Е. Подавляют развитие кровеносных сосудов, которые имеют решающее значение для роста раковых опухолей, и поскольку скелеты акул обладают антиангиогенными свойствами. сделаны из хряща, из этого следует (хотя и в некоторой степени), что они не могут заболеть раком.Недавние исследования и обзоры литературы показали, что, хотя заболеваемость раком у акул и связанных с ними рыб, таких как скаты, кажется низкой, раковые опухоли, в том числе хондромы (рак хряща), действительно были обнаружены у акул. Причины явно низкой заболеваемости не обязательно связаны с высоким содержанием в них хрящевой ткани, но могут быть просто вопросом отсутствия целенаправленных исследований рака у акул и родственных им рыб.

Хотя хрящ может обладать антиангиогенными свойствами, пероральный прием порошка из акульего хряща не является эффективным лечением или профилактикой рака, поскольку ни одна из составных частей порошка, по-видимому, не всасывается через стенку кишечника в кровоток.

Помимо отсутствия доказательств того, что акульи хрящи предотвращают или лечат рак у людей, промысел акул для производства продуктов из акульего хряща подвергает опасности популяции акул и нарушает хрупкие морские экосистемы. Таким образом, миф о том, что «акулы не болеют раком», является одновременно медицинской ошибкой и приводит к бессмысленной резне акул, подвергая опасности существование вида.

Знаете ли вы?

Акулы могут беременеть до двух лет. У индийского слона период беременности составляет 22 месяца; люди — девять месяцев; и мышей всего за три недели.

У акул и скатов нет костей. Их скелеты целиком состоят из хрящей, как человеческие носы.

Акулы существовали задолго до эпохи динозавров. Их эволюционный рекорд насчитывает 450 миллионов лет.

Акулы и скаты космополитичны по распространению. Они обитают в водах по всей планете, от неглубоких прибрежных вод до темных глубин открытого океана, от тропических морей до арктических и антарктических регионов и даже в соленой и пресной воде.

Отдельная акула может произвести до из тридцати тысяч зубов за свою жизнь. Когда зуб изнашивается, он выпадает и заменяется зубом из ряда за ним.

Кожа акулы или шагреневая кожа кажется шершавой, если гладить ее в одном направлении (задняя часть вперед), но гладкой, если гладить ее в другом направлении (спереди назад). Кожа акулы покрыта модифицированными чешуйками, известными как дермальные зубчики, которые способствуют их превосходной гидродинамике. Ткань для высокотехнологичных гоночных купальных костюмов, которые можно было увидеть на недавних олимпийских соревнованиях, была смоделирована по ее образцу, поскольку такой дизайн снижает сопротивление и турбулентность.

Как акулы и скаты управляют своей плавучестью без плавательного пузыря?

У многих костистых рыб есть плавательный пузырь, наличие или отсутствие которого зависит от образа жизни животного. За некоторыми исключениями, плавательный пузырь представляет собой овальный мешок, расположенный в брюшной полости чуть ниже позвоночного столба и заполняется либо за счет глотания воздуха, у рыб, которые связаны между мочевым пузырем и пищеводом (мочевой пузырь физиостома), либо за счет диффузии газа. из крови в мочевой пузырь (мочевой пузырь).Воздух менее плотен, чем вода, и поэтому дает рыбе источник плавучести. У Elasmobranch нет плавательного пузыря, и они должны найти другие способы регулировать свою плавучесть; это достигается несколькими способами.

Не имея наполненного воздухом плавательного пузыря, акулы разработали альтернативные методы предотвращения их погружения. — Фото: Марк Болдуин

Основным аспектом, который придает плавучесть акулам и скатам, является большая печень, заполненная маслом низкой плотности (от 870 до 880 граммов на литр при комнатной температуре). Основным компонентом масла печени гибиножабрых является сквален, химическое вещество, образующееся на части цепи холестерина, низкая плотность которого делает его хорошо подходящим для обеспечения статического подъема. Согласно статье Х. Дэвида Болдриджа-младшего, опубликованной в 1972 году, печеночный жир накапливается в печени более крупных акул при почти постоянном соотношении веса к ткани, хотя количество, присутствующее в каждой конкретной акуле в установленное время, зависит не только от вида. но и состояние кузова. Действительно, в своей статье 1960 года о естественной истории песчаной акулы ( Carcharhinus plumbeus ) выдающийся биолог покойных акул Стюарт Спрингер писал, что жирная печень является показателем метаболического благополучия акул, причем небольшая печень часто содержит мало масла. связаны с тяжелыми травмами акул, лицами в явно плохом состоянии или самцами в конце брачного сезона.

Сквален и другие липиды накапливаются в больших заполненных жидкостью полостях в цитоплазме клеток печени, называемых жировыми вакуолями , и могут составлять 80% или более объема печени — у некоторых пелагических акул (открытого океана) сквален может составлять до 90% печеночного жира, обеспечивая почти нейтральную плавучесть. Считается, что многие акулы могут долгое время обходиться без еды, метаболизируя запасы жира в печени. Действительно, в статье 1964 года H.A.F. Гохар и М.Ф. Мажар сообщает о беременной белоперой рифовой акуле ( Triaenodon obesus ), которая выжила в течение шести недель без еды в своем виварии. Вес печени акулы уменьшился чуть менее чем на 50%, что говорит о том, что она усваивает жир печени.

Как именно акулы регулируют свою плавучесть, все еще остается загадкой. Серия гениальных экспериментов Квентина Боуна из Морской биологической лаборатории в Плимуте показала, что сквалоидные акулы могут регулировать свою плавучесть не за счет изменения количества сквалена в масле печени, а за счет изменения менее распространенных компонентов.Вешая груз на собачьей рыбе, Боун обнаружил, что акулы отреагировали увеличением количества специализированных жиров низкой плотности, называемых алкоксидиглицеридами , за счет более плотных жиров триглицеридов . Однако это еще не было продемонстрировано ни на одном другом виде.

Не только печеночное масло придает плавучесть эластожаберцам, но и несколько факторов способствуют общей подъемной силе. На своем сайте ReefQuest Эйдан Мартин отметил, что до 30% гидродинамической подъемной силы акулы (т.е. это вызвано движением в воде) является результатом их приплюснутой морды и брюшка (живота). Действительно, несколько исследований недавно изменили наши классические представления о том, как акулы используют гидродинамику для достижения подъемной силы. В статье 1986 года, опубликованной в журнале Journal of Fish Biology , было высказано предположение, что рыбы с отрицательной плавучестью (то есть те, которые тонули бы без некоторой плавучести) могут принимать положительный наклон тела (то есть нос вверх, хвост вниз) во время плавного плавания. увеличить общий подъем.Действительно, последующие исследования небольшой северной леопардовой акулы ( Triakis semifasciata ) показали, что они, по-видимому, активно меняют наклон своего тела по мере необходимости, чтобы уменьшить подъемную силу, создаваемую профилем их тела.

Большая двулопастная печень самки рифовой акулы (Carcharhinus melanopterus), обнаженная во время вскрытия. Жирная печень составляет значительную часть внутреннего пространства органов, а соотношение липидов помогает акуле регулировать свою плавучесть.- Предоставлено: Marc Baldwin

Классически мы думали, что грудные плавники служат для создания списка для противодействия подъемной силе, создаваемой хвостом. Другими словами, когда акула плывет, вода подталкивает ее хвост вверх, заставляя опускать голову; считалось, что грудные плавники помогают уравновесить это. Однако эксперименты Шерил Уилга из Калифорнийского университета в Ирвине и Джорджа Лаудера из Гарвардского университета поставили под сомнение эту идею. У Triakis , по крайней мере, грудные плавники производят незначительную подъемную силу во время обычного горизонтального плавания; Вилга и Лаудер предложили пять различных компонентов, которые взаимодействуют, чтобы компенсировать подъемную силу, создаваемую хвостом во время плавания.

Некоторые авторы предполагают, что хрящевой скелет также может способствовать плавучести; хрящ составляет примерно половину плотности кости, и каркас, состоящий из хряща, будет значительно легче, чем такой же каркас, состоящий из кости. Однако, пожалуй, наиболее интригующее предположение о плавучести было сделано в статье 1994 года в журнале Journal of Experimental Biology . В этой статье группа австралийских исследователей предположила, что оксид мочевины и триметиламина оказывают существенное влияние на плавучесть морских эластожаберцев, составляя от пяти до шести граммов на литр. Оксид триметиламина , или ТМАО, представляет собой особое химическое вещество, удерживаемое в крови акулы для противодействия дестабилизирующему воздействию мочевины, которая сама удерживается для поддержания осмотического баланса акулы на белки и, по-видимому, вносит больший вклад в эту положительную плавучесть, чем мочевина. .

Наконец, некоторые акулы используют глотание воздуха как способ контролировать свою плавучесть. Есть несколько видов, у которых хорошо известно глотание воздуха; большинство из них — метко названные свеллшарки (члены семейства кошачьих акул).Существует 16 видов акул, и в большинстве случаев они используют этот метод, чтобы вклиниться в расщелины скал, чтобы хищники не могли их выкопать. Акула-песочница ( Carcharias taurus ) использует глотание воздуха с совершенно другой стороны. Сандтигеры глотают воздух у поверхности, задерживая его в животе и постепенно «пердут», пока не будет достигнута желаемая глубина. Эта задержка воздуха позволяет акуле почти неподвижно парить на выбранной ею глубине.

Акула-песочница (Carcharias taurus) заглатывает воздух на поверхности и удерживает его в животе, чтобы обеспечить плавучесть. — Предоставлено: Джефф Кубина / CC BY-SA 2.0

Следовательно, без плавательного пузыря эластожаберные жаберы не утонут благодаря нескольким факторам. Их большая жирная печень особенно важна; но удержать их на плаву помогает только одна адаптация.

Как акулы не плавают и не тонут?

Роберт Боумис

i Том Брейкфилд / Stockbyte / Getty Images

Акулы и скаты имеют несколько отличий от других рыб. Во-первых, у костистых рыб есть специальный орган, называемый плавательным пузырем, который помогает им плавать, а у акул — нет. Однако у акул есть несколько других методов контроля своей плавучести и уровня в толще воды. Это включает в себя несколько физических адаптаций, которые имеют определенные плюсы и минусы по сравнению с плавательными пузырями.

Плавучая печень

Хотя у акул нет плавательного пузыря, их печень может выполнять те же функции. Печень акулы содержит высокий уровень жирных липидов.Это дает акуле более или менее нейтральную плавучесть, то есть акула имеет примерно такую ​​же плотность, как морская вода. Обладая нейтральной плавучестью по отношению к морской воде, акуле легче плавать примерно на одном уровне в толще воды.

Усилитель рулевого управления: грудные плавники

Акулы также используют свои грудные или боковые плавники для контроля уровня плавания. Грудные плавники акулы работают как крылья птицы, позволяя ей контролировать свой уровень в воде. Во время плавания хвост или хвостовой плавник акулы генерирует движение вперед, а плавники создают подъемную силу, перемещая воду через верхнюю часть плавников быстрее, чем под ними, создавая подъемную силу.Кроме того, акулы могут нырять, выставив вперед грудные плавники.

Преимущества перед плавательными пузырями

Печень акулы и грудной плавник имеют несколько преимуществ перед плавательными пузырями. Например, плавательный пузырь может разорваться, если рыба слишком быстро меняет глубину. Это ограничивает то, как быстро рыба может изменять глубину, или даже то, насколько глубоко рыба может нырять. Печень акулы не страдает от этого ограничения, что позволяет акулам быстрее плавать на различные глубины без травм.

Контроль мочевого пузыря

Печень акулы имеет ряд недостатков по сравнению с плавательным пузырем.Костистые рыбы могут регулировать свой плавательный пузырь более точно, чем акулы, что позволяет им лучше контролировать свою глубину. Кроме того, это означает, что акулам приходится тратить больше энергии, чтобы подниматься или опускаться в воду, и они не могут парить в воде, как многие костлявые рыбы.

Акулы и скаты — NatureWorks

Акулы Насчитывается более 300 видов акул. У акул длинные тела в форме торпеды, а скелеты сделаны из хряща , а не из костей.Хрящ очень гибкий. У вас в ушах и в носу хрящи. Кожа акулы покрыта чешуйками, похожими на зубы, которые называются дермальными зубчиками . Кожные зубчики сокращаются при волочении акулы, когда акула плывет. Также они защищают акулу от травм. У костистых рыб есть плавательные пузыри, наполненные газом, которые удерживают их на плаву. У акул нет плавательного пузыря. Частично они остаются на плаву, потому что их грудные, или боковые плавники работают как крылья самолета, только под водой! Поскольку у акул нет плавательного пузыря, они должны постоянно плавать.Если они перестанут плавать, они тонут! У акул острые зубы треугольной формы. Их зубы растут рядами. Челюсть акулы слабо связана с ее черепом, что позволяет ей широко открывать пасть! Большинство акул — мясоеды, но гигантская акула и китовая акула едят планктон!

лучей Лучи тесно связаны с акулами. У них плоские тела с глазами и ртом на нижней стороне.У них длинные стройные хвосты. Некоторые скаты скользят по дну океана в поисках пищи. У многих скатов сильные челюсти, которые помогают им раздавливать моллюсков и ракообразных. Как и у акул, у скатов нет плавательного пузыря, но, в отличие от акул, они двигают грудными плавниками во время плавания. Они также должны постоянно находиться в движении, иначе они утонут! Электрические лучи производят собственное электричество! По обе стороны от головы у них есть органы, способные вызвать электрический разряд до 200 вольт! Они используют этот электрический шок, чтобы отпугивать хищников и шокировать добычу.У скатов, орлиных и дьявольских скатов на хвосте есть колючие жала, которые могут ввести хищника яд. , если не указано иное

Как плавают акулы? | Ящики для ручонков

Верно! Акулы не тонут, и на самом деле они довольно плавучие, несмотря на размер некоторых видов. Они бы утонули, как скала, если бы не несколько крутых функций. Неделя акул уже скоро! Итак, мы познакомимся поближе с этими удивительными существами океанического мира.Давайте начнем с быстро плавающей акулы activity и посмотрим, как плавают акулы. Вот простой урок плавучести и анатомии акулы для детского сада до элементарной!

ПЛАВАЮЩАЯ АКУЛА ДЛЯ ДЕТЕЙ

ФАКТЫ О ПЛАВУЧЕСТИ

Акулы плавучие, другими словами, они не тонут, но должны! Плавучесть — это способность плавать в воде или других жидкостях. Акулам нужно приложить усилия, чтобы оставаться на плаву. Фактически, если они перестанут плавать, они утонут.

У большинства костистых рыб есть плавательный пузырь. Плавательный пузырь — это внутренний орган, наполненный газом, который помогает рыбе плавать без необходимости постоянно плавать. Но у акул нет плавательного пузыря, который помогал бы им сохранять плавучесть. Причина в том, что акулы могут быстро менять глубину, не разрывая наполненный воздухом плавательный пузырь.

Как плавает акула? Есть три основных способа, которыми акулы используют свое тело для плавания. Эта плавучая акула ниже покрывает одну из них, жирную печень! Акулы полагаются на довольно большую печень, наполненную маслом, которая помогает им сохранять плавучесть в воде.Подробнее о том, как это работает, читайте ниже…

АКТУАЛЬНАЯ ПЛАВУЧАЯ АКТИВНОСТЬ

Эта акула — отличный урок плотности жидкостей! Кроме того, в кухонном шкафу легко установить все необходимое.

ВАМ НУЖНО

• 2 бутылки с водой
• Растительное масло
• Вода
• Большой контейнер с водой
• Sharpies {необязательно, но весело рисовать морды акул}
• Пластиковая акула {необязательно, но мы нашли ее в долларовом магазине}

НАСТРОЙКА :

ШАГ 1: Наполните каждую бутылку водой в равной степени маслом и водой.

ШАГ 2: Установите большой контейнер или мусорное ведро, наполненное водой, достаточно большое, чтобы вместить как бутылки, так и, возможно, игрушку-акулу, если она у вас есть. Если хотите немного лукавить, нарисуйте на бутылке мордочку акулы. Я не такой хитрый, но мне удалось кое-что, в чем мой шестилетний ребенок узнал акулу.

ВАША БУТЫЛКА SHARK РАКОВИНА ИЛИ ПЛАВАТЬ?

Бутылки изображают акулу. Масло представляет собой масло из печени акулы.Теперь не забудьте спросить своих детей, что, по их мнению, произойдет с каждой бутылкой, когда они поместят ее в емкость с водой.

АКУЛЫ ПЛАВУЮТ!

Как видите, баллон с маслом плавает! Именно это и делает большая жирная печень акулы! Это не единственный способ, которым акула сохраняет плавучесть, но это один из крутых способов продемонстрировать детям плавучесть акулы. Нефть легче воды, поэтому на нас затонула другая бутылка. Вот так акулы сохраняют плавучесть без плавательного пузыря.

ПРОВЕРИТЬ: эксперимент по плотности соленой воды

КАК ЕЩЕ ПЛАВАЕТ АКУЛА?

Помните, я говорил, что тело акулы помогает поддерживать плавучесть тремя способами. Еще одна причина, по которой акулы плавают, заключается в том, что они состоят из хрящей, а не костей. Хрящ, как вы уже догадались, намного легче кости.

А теперь поговорим об этих акульих плавниках и хвосте. Боковые плавники чем-то похожи на крылья, в то время как хвостовой плавник создает постоянное движение, толкая акулу вперед.Плавники поднимают акулу, а хвост перемещает акулу по воде. Однако акула не может плыть назад!

ПОСМОТРЕТЬ: короткое видео на YouTube из Shark Academy Джонатана Берда

Примечание: разные виды акул используют разные средства для поддержания плавучести.

Простое и увлекательное занятие по изучению акул для детей! Что еще тонет и плавает по дому? Какие еще жидкости вы могли бы протестировать? Всю неделю мы будем наслаждаться акульей неделей!

Нажмите здесь, чтобы БЕСПЛАТНО распечатать морские развлечения.

УЗНАТЬ БОЛЬШЕ О ЖИВОТНЫХ ОКЕАНА

SHARK ПЛАВУЧАСТЬ ДЛЯ ДЕТЕЙ

Нажмите на изображение ниже или по ссылке, чтобы увидеть больше веселых занятий на море для детей!

Неожиданная положительная плавучесть у глубоководных акул, Hexanchus griseus и Echinorhinus cookei

PLoS One. 2015; 10 (6): e0127667.

Ицуми Накамура

¹ Институт исследований атмосферы и океана, Токийский университет, Касиваноха, Касива, Тиба, Япония,

Карл Г.Мейер

² Гавайский институт морской биологии Гавайского университета в Маноа, Канеохе, Гавайи, Соединенные Штаты Америки,

Кацуфуми Сато

¹ Институт исследований атмосферы и океана, Токийский университет, Касиваноха, Касива, Тиба, Япония,

Дэвид Марк Бейли, научный редактор

¹ Институт исследований атмосферы и океана, Токийский университет, Касиваноха, Касива, Тиба, Япония,

² Гавайский институт морской биологии Гавайского университета в Маноа, Канеохе, Гавайи, Соединенные Штаты Америки,

Университет Глазго, ВЕЛИКОБРИТАНИЯ,

Конкурирующие интересы: Авторы заявили, что никаких конкурирующих интересов не существует.

Задумал и спроектировал эксперименты: IN CGM KS. Проведены эксперименты: CGM IN. Проанализированы данные: IN. Предоставленные реагенты / материалы / инструменты анализа: CGM KS. Написал статью: IN CGM KS.

Поступило 19 сентября 2014 г .; Принято 17 апреля 2015 г.

Это статья в открытом доступе, распространяемая в соответствии с условиями лицензии Creative Commons Attribution License, которая разрешает неограниченное использование, распространение и воспроизведение на любом носителе при условии надлежащего указания автора и источника.

Эта статья цитируется в других статьях в PMC.

Abstract

Мы не ожидаем, что водные животные, не дышащие воздухом, будут демонстрировать положительную плавучесть. Например, акулы полагаются на наполненную маслом печень вместо наполненных газом плавательных пузырей для увеличения своей плавучести, но, тем не менее, повсеместно считаются либо отрицательно, либо нейтрально плавучими. У глубоководных акул особенно большая, заполненная маслом печень, и считается, что они обладают нейтральной плавучестью в своей естественной среде обитания, но это никогда не подтверждалось. Для эмпирического определения статуса плавучести двух видов глубоководных акул (тупоносой шестиглевой акулы Hexanchus griseus и колючей акулы Echinorhinus cookei ) в их естественной среде обитания мы использовали регистраторы данных акселерометра-магнитометра для измерения их плавания. представление. Оба вида глубоководных акул демонстрировали сходные тонкие вертикальные миграции: они плавали на глубинах 200–300 м ночью и глубже 500 м днем. Температура окружающей воды составляла около 15 ° C на глубине 200–300 м, но ниже 7 ° C на глубине более 500 м.Во время вертикальных движений все глубоководные акулы продемонстрировали более высокое плавучее усилие при спуске, чем при подъеме, чтобы поддерживать заданную скорость плавания, и могли скользить в гору в течение продолжительных периодов времени (несколько минут), что указывает на то, что эти глубоководные акулы действительно обладают положительной плавучестью в естественной среде обитания. Эта положительная плавучесть может адаптироваться для скрытной охоты (например, скользить вверх, чтобы удивить добычу снизу) или может способствовать вечерним восходящим миграциям, когда температура мускулов самая низкая и плавание наиболее вялое после того, как провел день в глубокой холодной воде.Положительная плавучесть может быть широко распространена у рыб, ежедневно совершающих вертикальные миграции в глубоководных местообитаниях.

Введение

Плавучесть — это физическая проблема, общая для всех мобильных водных животных, которые перемещаются вертикально через толщу воды. Среди водных животных мы видим широкую дихотомию плавучести: водные дышащие воздухом обладают положительной плавучестью к нейтральной [1–4], а дышащие без воздуха — отрицательно к нейтральной плавучести [5–9]. Таким образом, воздушные сапуны обычно тратят больше энергии на движение вниз, чем вверх через толщу воды [2, 3], тогда как обратное верно для безвоздушных сапунов [7, 8].Среди рыб наполненные газом плавательные пузыри являются наиболее распространенным механизмом увеличения плавучести тела, которое в противном случае было бы намного плотнее, чем окружающая среда [10], и многие костистые рыбы могут достигать нейтральной плавучести с помощью своих плавательных пузырей [11, 12]. ]. Акулы используют свою большую, заполненную маслом печень для обеспечения плавучести, но большинство из них все еще обладают отрицательной плавучестью и поэтому должны постоянно плавать (создавая динамическую подъемную силу), чтобы избежать погружения [13]. Глубоководные акулы имеют особенно большую печень (> 20% массы их тела [14, 15]), содержащую большие объемы (> 80% массы печени [16]) масел низкой плотности, и плавают, когда их поднимают на поверхность [ 14, 15].Предыдущие исследования предсказывали, что холодная среда с высоким давлением, в которой обитают глубоководные акулы, сведет на нет положительную плавучесть, наблюдаемую на поверхности, и что глубоководные акулы должны быть близки к нейтральной плавучести в их естественной среде обитания [14, 15]. Однако это утверждение никогда не проверялось эмпирически. Здесь мы используем регистраторы данных акселерометра-магнитометра и камеру на животных, чтобы количественно оценить поведение глубоководных акул при плавании в их естественной среде обитания и определить, обладают ли эти животные плавучестью на глубине: отрицательно, нейтрально или положительно.

Материалы и методы

Полевые эксперименты

Глубоководные акулы были пойманы у залива Канеохе (Оаху, Гавайи, 21 ° 31’N, 157 ° 46’W) с использованием донных рыболовных леск с наживкой из остатков рыбы. Линии были установлены вечером на глубине 300 м и восстановлены на следующее утро. Пойманных акул привезли к 7-метровой лодке, привязывали к хвосту, переворачивали, чтобы вызвать тоническую неподвижность, и измеряли (общая длина [TL] и максимальный обхват в см). Для количественной оценки поведения при плавании мы использовали регистратор данных акселерометра-магнитометра (W2000-3MPD3GT: диаметр 28 мм, длина 175 мм, 170 г; Little Leonardo, Япония), который регистрировал скорость, глубину и температуру плавания (каждые 1 или 2 секунды). интервалы), плюс трехосный магнетизм (с интервалом 1 с) и трехосное ускорение (с интервалами 1/16 с или 1/32 с).Скорость плавания через толщу воды определялась по вращению внешнего гребного винта с разрешением 0,02 мс ^-1 , точностью ± 0,01 мс ^-1 и точностью ± 0,02 мс ^-1 и скоростью сваливания. 0,1–0,2 мс ^-1 . Чтобы получить дополнительное представление об ареалах обитания глубоководных акул, два человека были также оснащены цифровой фотокамерой для наблюдения за животными (DSL2000-VDTII: диаметр 30 мм, длина 150 мм, 200 г; Little Leonardo) с синхронизированным светодиодом. источник света-вспышки (LET2000: диаметр 30 мм, длина 135 мм, 186 г; Little Leonardo).Камера записывала неподвижные изображения каждые 30 с, а также глубину и температуру с интервалом в 1 с в течение всего 143 часов. Эти устройства были прикреплены к небольшим поплавкам из синтаксической пены, оборудованным УКВ-передатчиком (MM130B; диаметр 16 мм, длина 60 мм, 20 г; ATS, США), спутниковым передатчиком (SPOT5; 10 мм, 20 мм, 60 мм длиной. , 30 г; Wildlife Computers, США) и механизм срабатывания по времени (диаметр 16 мм, длина 25 мм, 16 г; Little Leonardo, Япония). Поплавки имели гидродинамическую форму, чтобы уменьшить сопротивление, и обеспечивали достаточную общую плавучесть, чтобы вернуть приборный блок на поверхность при выпуске.Комплект инструментов, предназначенный только для акселерометра-магнитометра, имел положительную плавучесть 0,64 Н в морской воде, тогда как комплект инструментов, включающий как камеру для наблюдения за животными, так и акселерометр-магнитометр, имел положительную плавучесть 1,12 Н. Предполагая, что плотность тела акул близка к плотности несжатой морской воды (= 1028 кг м ^-3 ), общая плотность акул с инструментами 50-500 кг была рассчитана как 1027,0-1027,9 кг м ^-3 (всего на 0,1–0,01% меньше, чем у акул без инструментов).В дополнение, однако, два из пакетов (только один акселерометр-магнитометр, одна камера плюс акселерометр-магнитометр) включали съемные противовесы, чтобы обеспечить полную нейтральную плавучесть всего инструментария, прикрепленного к акуле.

Мы установили только акселерометр-магнитометр на трех тупоконечных шестужаберных акулах Hexanchus griseus (TL 333–461 см) и одну колючую акулу Echinorhinus cookei (TL 222 см), а также акселерометр-магнитометр плюс камеры на двух тупоносые шестижаберные акулы (общая длина 416 и 440 см) ().Пакеты прикреплялись к грудному плавнику каждой акулы металлической лентой, проходящей через 2 небольших отверстия, просверленных в плавнике. Через 5–10 дней предварительно запрограммированный таймер сброса перерезал металлическую ленту, и пакет отсоединился и всплыл на поверхность, где спутниковые и УКВ-передатчики позволили нам определить местонахождение и извлечь устройства. Пакет, установленный на 416-сантиметровой шестужаберной акуле, был выпущен преждевременно всего через 1,5 дня после развертывания. Процедуры были одобрены этическим комитетом Гавайского университета (Протокол № 05–053 институционального комитета по уходу за животными и их использованию).Для этих мест / действий не требовалось никаких специальных разрешений. Полевые исследования не включали исчезающие или охраняемые виды.

Таблица 1

Подробная информация о размещении приборов на шести глубоководных акулах.

Виды	Пол	Общая длина (см)	Обхват (см)	Расчетная масса (кг)	Тип упаковки	Противовес	Данные о выпуске (год / месяц / день)	Продолжительность данных (час)
E . Cookei	M	212	93	—	A	Нет	2013/1/16	233
Н . гризеус	Ф.	461	189	534	A	Нет	2013/3/7	156
Н . гризей	Ф.	450	193	495	A	Нет	2013/3/7	156
Н . гризей	Ф.	416	157	387	B	Нет	2013/5/23	38
Н . гризей	M	333	—	193	A	Да	2014/2/4	130
Н . гризей	M	440	—	461	B	Да	2014/2/4	154

Анализ данных

Мы использовали Igor Pro Ver.6.32A (WaveMetrics, Lake Oswego, OR, USA) для анализа поведенческих данных. Зарегистрированные ускорения включали как низкочастотные компоненты силы тяжести (вызванные изменением наклона тела акулы), так и высокочастотные специфические компоненты, вызванные динамическими движениями, такими как биение хвоста. Мы разделили удельную и гравитационную составляющие ускорения с помощью фильтра нижних частот 0,01 Гц (входит в состав Igor Pro), который удаляет высокочастотные волны, чтобы выявить компонент силы тяжести. Мы использовали гравитационную составляющую ускорения для расчета наклона тела акулы.Мы использовали непрерывное вейвлет-преобразование (Ethographer 2.0.1 [17]) для создания спектрограммы раскачивающего ускорения, классифицировали доминирующий пик как циклы хвостовых биений и рассчитали частоту хвостовых биений и амплитуду ускорения («усилие» хвостовых биений) каждую секунду. Амплитуда ускорения во время вечернего восхождения и утреннего спуска сравнивалась с использованием теста Man-Whitney U , а связь между скоростью плавания и частотой хвостовых ударов во время сегментов подъема и спуска вертикальных миграций сравнивалась с использованием обобщенной линейной модели.Средняя (в минуту) скорость плавания была установлена ​​в качестве переменной отклика, а средняя (в минуту) частота хвостовых ударов и индекс подъема или спуска были установлены в качестве возможных независимых переменных. Мы использовали R 3.0.2 [18] для расчета информационного критерия Акаике и выбрали наиболее экономную модель.

Результаты

Мы получили данные о плавании за 36 дней пяти тупоносых шестужаберных акул Hexanchus griseus (общая длина 333–461 см) и одной колючей акулы Echinorhinus cookei (общая длина 222 см) в их глубоководных местообитаниях () .Все глубоководные акулы, оснащенные инструментами, совершали глубокие вертикальные миграции, оставаясь ниже 450 м днем ​​и поднимаясь на высоту до 200 м ночью (,). В результате этих миграций у всех акул ночью температура была значительно выше, чем днем ​​(тест Man-Whitney U ; P <0,01 у всех особей). Изображения, сделанные камерой животного, прикрепленной к шестижаберной акуле, показали, что этот человек тесно связан с морским дном только в дневное время (). Во время всех вертикальных перемещений данные об ускорении показали, что глубоководные акулы проявляли большее усилие в виде хвоста при спуске, чем при всплытии, и периодически скользили «в гору», что указывало на их положительную плавучесть ().Положительная плавучесть также была очевидна во время диких вертикальных миграций, когда глубоководные акулы как без противовеса, так и с противовесом демонстрировали большее усилие хвостового удара во время утренних спусков, чем вечерние подъемы (тест Man-Whitney U , P <0,01) (). Как у лиц без противовесов, так и с противовесами, наиболее подходящие (самый низкий балл критерия информации Акаике) обобщенные линейные модели, описывающие взаимосвязь между скоростью плавания и частотой ударов хвостом, включали индекс подъема или спуска в качестве объясняющей переменной и Коэффициенты этих показателей указывали на более низкую скорость плавания для данной частоты ударов хвоста во время спуска, чем во время всплытия ().

Diel Вертикальная миграция тупоносой шестижаберной акулы.

Данные о глубине временного ряда (A), полученные от самца шестижаберной акулы размером 440 см, и вертикальный профиль температуры воды (B). Черные и белые полосы над глубиной временного ряда обозначают ночь и день соответственно. Заштрихованная полоса над временной осью показывает время работы камеры наблюдения за животными. Пунктирными горизонтальными линиями на графиках обозначены средние глубины днем ​​(568 м) и ночью (279 м). Красные маркеры на записи глубины указывают на то, что морское дно было видно на изображениях, снятых камерой наблюдения за животными.(C) Примеры изображений морского дна с глубоководными существами (красные кружки).

Таблица 2

Сводная информация о поведении при плавании в дневное и ночное время.

Н . гризей

Виды	Общая длина (см)	Глубина (м) Среднее значение ± стандартное отклонение.		Температура (° C) Среднее ± S.D.		Скорость плавания (м с -1 ) Среднее значение ± стандартное отклонение.		Доминирующая частота хвостовых биений (Гц) Среднее значение ± S.D.
		День	Ночь	День	Ночь	День	Ночь	День	Ночь
E . Cookei	212	465 ± 42	276 ± 43	7,4 ± 0,9	13,2 ± 1,7	<0,2 *	<0,2 *	0,15 ± 0,04	208 0,15	Н . гризей	461	576 ± 188	297 ± 59	7,2 ± 2,1	13,2 ± 2,3	0,4 ± 0,1	0,4 ± 0,1	0,14 ± 0,02	0.15 ± 0,02
Н . гризей	450	582 ± 52	322 ± 80	6,2 ± 0,6	11,9 ± 2,5	0,3 ± 0,0 †	0,3 ± 0,1 †	0,12 ± 0,02	0,12 ± 0,02
Н . гризей	416	506 ± 54	284 ± 44	6,6 ± 0,8	12,6 ± 2,1	0.4 ± 0,1	0,4 ± 0,1	0,17 ± 0,03	0,20 ± 0,03
Н . гризей	333	556 ± 80	297 ± 47	6,9 ± 1,6	13,0 ± 1,8	0,3 ± 0,1	0,3 ± 0,1	0,18 ± 0,06	0,20 ± 0,04
440	568 ± 103	279 ± 71	6,6 ± 1.9	13,2 ± 2,4	0,3 ± 0,1	0,3 ± 0,1	0,16 ± 0,03	0,17 ± 0,03

Плавание при вертикальном движении.

Временные ряды, показывающие глубину, шаг, скорость плавания и ускорение раскачивания, вызванные тактом, и вейвлет-спектрограмма раскачивающегося ускорения во время 45-минутного вертикального движения шестижаберной акулы длиной 440 см. Отрицательные значения высоты звука указывают на то, что акула была ориентирована головой вниз. Более теплые цвета на спектрограмме представляют более сильные сигналы, тогда как более холодные цвета представляют более слабые сигналы.С 13:42 до 13:52 отсутствие сильного сигнала на спектрограмме указывает на то, что акула скользила в гору. Полосы над графиком показывают спуск (черный), горизонтальное плавание (заштриховано) и всплытие с тактом (серый) и скольжение (белый). Периодические колебания ускорения были сильнее во время снижения, чем во время всплытия (т. Е. Усилие хвостового удара было больше во время снижения, чем во время всплытия), а скольжение наблюдалось только во время всплытия.

Взаимосвязь между скоростью плавания и частотой ударов хвостом во время вертикальных миграций.

Самец колючей акулы длиной 202 см (A), самка шестжабровой акулы (B) длиной 461 см (B), самка шестижаберной акулы длиной 450 см (C; данные о скорости плавания отсутствуют), самка шестижаберной акулы размером 416 см (D) , самец шестижаберной акулы размером 333 см (E; с противовесом) и самец шестежабровой акулы длиной 440 см (F; с противовесом). Графики показывают подъем (×) и спуск (◯), а цвета указывают амплитуду сигнала ускорения. Линии оцениваются с помощью обобщенных линейных моделей с наименьшими критериями информации Акаике. Модели показывают, что скорость плавания увеличивалась с увеличением частоты ударов хвостом, а скорость плавания при заданной частоте ударов хвоста была ниже во время спуска (сплошные линии), чем во время всплытия (пунктирные линии) у всех людей.Коробчатые диаграммы на графиках показывают амплитуду сигнала ускорения при подъеме и спуске. Нижняя и верхняя части прямоугольника — это первый и третий квартили, а полоса внутри прямоугольника — это медиана. Конец усов указывает на самый низкий элемент данных, который все еще находится в пределах 1,5 от межквартильного размаха нижнего квартиля, а самый высокий элемент данных все еще находится в пределах 1,5 от межквартильного диапазона верхнего квартиля. Кружками обозначены выбросы. У всех особей амплитуда при спуске была значительно выше, чем при подъеме.

Обсуждение

Ранее было широко признано, что акулы обладают отрицательной или нейтральной плавучестью [19, 20], и предыдущие исследования предсказывали, что глубоководные акулы, плавающие на поверхности, должны иметь плавучесть, близкую к нейтральной. естественная среда обитания, потому что низкие температуры на глубине уменьшают плавучесть липидов [15]. Здесь мы недвусмысленно демонстрируем, что некоторые глубоководные акулы действительно обладают хорошей плавучестью в своей естественной среде обитания. В частности, наши результаты показывают, что для данной скорости плавания глубоководным акулам требовалось больше усилий при спуске, чем при подъеме, и акулы скользили «в гору» в течение нескольких минут со средней вертикальной скоростью <0.1 м с ^-1 , но максимальная вертикальная скорость 0,3 м с ^-1 . Хотя наличие сильных восходящих течений теоретически может привести к аналогичным результатам (т. Е. Нейтральные или отрицательно плавучие акулы могут «оседлать» восходящее течение, создавая впечатление положительной плавучести), наши акулы, оснащенные инструментами, плавали в пределах термоклина, где вертикальное перемешивание редко [21 ], и мы не смогли увидеть никаких эмпирических свидетельств апвеллинга (например, постоянной температуры с изменяющейся глубиной) в данных о температуре из пакетов инструментов.Наши наблюдения за скольжением в гору также исключают возможность того, что гидродинамическая подъемная сила, создаваемая движением вперед, является исключительно ответственной за движение акул вверх. Гидродинамический подъем требует тяги (от ударов хвоста) или импульса для поддержания поступательного движения и, следовательно, потока воды по подъемным поверхностям. Хотя короткие всплески глиссирования в гору можно разумно объяснить гидродинамической подъемной силой, положительная плавучесть — единственное правдоподобное объяснение наших наблюдений за продолжительным скольжением в гору в течение нескольких минут.

Хотя положительная плавучесть может теоретически обеспечить поведение при обратном «скользящем» плавании, предыдущие экспериментальные данные, полученные на морских животных, указывают на то, что нейтральная плавучесть является оптимальной для минимизации энергетических затрат на горизонтальное плавание [22], следовательно, другие соображения могли способствовать развитию положительного плавучесть у глубоководных акул. Одна из возможностей состоит в том, что скольжение в гору увеличивает скрытность во время охоты. Многие глубоководные рыбы имеют хорошо развитую систему боковых линий для обнаружения приближающихся хищников [23], а положительная плавучесть может позволить глубоководным акулам легче приближаться к такой добыче незамеченными снизу за счет почти неподвижного восходящего скольжения.В этом исследовании шестижаберная акула, оснащенная камерой, тесно связана с морским дном только днем, что указывает на то, что этот вид может оставаться возле морского дна в дневное время и мигрировать дальше в толщу воды ночью, возможно, для кормления батипелагической добычей.

Положительная плавучесть может также способствовать глубокой вертикальной миграции. Скорость метаболизма экзотермических глубоководных рыб снижается с понижением температуры [24], таким образом, в дневное время, когда эктотермические глубоководные акулы обитают в глубокой холодной воде, их уровень метаболизма и активности, по-видимому, самый низкий.Положительная плавучесть позволила бы этим холодным, медлительным акулам «всплывать» с небольшими усилиями во время их ночных вертикальных миграций в более теплые и мелкие воды. Проведя ночь в более теплой воде, их уровень метаболизма будет выше, что позволит более энергично плавать в более глубоких дневных местах обитания. И колючие акулы, и тупоносые шестужаберные акулы живут в более мелкой воде (колючая акула на глубине 40–200 м [25], шестежаберная акула на глубине 15–250 м [26]) в более высоких широтах, но испытывают тот же диапазон температур, что и те, что обитают в более глубоких ( > 200 м) в водах Гавайев.Однако в этих более высоких широтах они испытывают одинаковые температуры во время простых вертикальных миграций [26] и сезонные колебания температуры [26], аналогичные тем, которые наблюдаются во время простых вертикальных миграций на Гавайях. Будущие сравнительные исследования плавучести шестижаберной и колючей акул в умеренных и тропических регионах должны помочь прояснить, почему глубоководные акулы демонстрируют положительную плавучесть в глубоководных средах обитания.

Мы отмечаем, что наши выводы являются предварительными, и требуется больше данных, чтобы определить, является ли это широко распространенным явлением среди всех стадий жизненного цикла этих глубоководных акул или положительная плавучесть широко распространена у других глубоководных организмов.Некоторые глубоководные костистые рыбы также могут обладать положительной плавучестью в своих глубоководных средах обитания [27], предполагая, что эта стратегия может быть полезной для эксплуатации глубоководной среды.

Благодарности

Мы благодарим Марка Ройера, Джеймса Андерсона, Мелани Хатчинсон, Дэнни Коффи и Стейси Бирваген за помощь в полевых исследованиях.

Заявление о финансировании

Это исследование поддержано «Наукой о биологических лесах Токийского университета (UTBLS)», грантом на научные исследования Японского общества содействия науке (12J07184, 25660152), и грант / соглашение о сотрудничестве от Национального управления океанических и атмосферных исследований, Проект 41.R / FM-28PD, который спонсируется Программой морских грантов Гавайского университета SOEST в рамках институционального гранта № NA05OAR4171048 от NOAA Office of Sea Grant, Министерство торговли. Мнения, выраженные здесь, принадлежат авторам и не обязательно отражают точку зрения NOAA или любого из его подразделений UNIHI-SEAGRANT-JC-08-21. Финансирующие организации не играли никакой роли в дизайне исследования, сборе и анализе данных, принятии решения о публикации или подготовке рукописи.

Доступность данных

Все соответствующие данные находятся в документе.

Список литературы

1. Уильямс Т.М., Дэвис Р.В., Фуиман Л.А., Фрэнсис Дж., Ле Бёф Б.Дж., Хорниг М. и др. Тони или плыви: стратегии экономичного ныряния с морскими млекопитающими. Наука. 2000. 288: 133–136. [PubMed] [Google Scholar] 2. Миллер PJO, Биу М., Ватанабе Ю.Ю., Томпсон Д., Федак М.А. Быстро тонуть и упорнее плыть! Стоимость транспорта туда и обратно для плавучих дайверов. J Exp Biol. 2012; 215: 3622–3630. [PubMed] [Google Scholar] 3. Сато К., Наито Ю., Като А., Нидзума Ю., Ватануки Ю., Чаррассин Дж. Б. и др.Плавучесть и максимальная глубина ныряния у пингвинов: контролируют ли они объем вдыхаемого воздуха? J Exp Biol. 2000; 205: 1189–1197. [PubMed] [Google Scholar] 4. Минамикава С., Наито Ю., Сато К., Мацузава Ю., Бандо Т., Сакамото В. Поддержание нейтральной плавучести путем выбора глубины у головастой черепахи Caretta caretta . J Exp Biol. 2002; 203: 2967–2975. [PubMed] [Google Scholar] 5. Магнусон Дж. Дж. Сравнительное исследование приспособлений к непрерывному плаванию и гидростатическому равновесию скомброидных и мечевидных рыб.Рыба Бык. 1973; 71: 337–356. [Google Scholar] 6. Дентон Э. Дж., Гилпин-Браун Дж. Б., Шоу Т. И.. Механизм плавучести, обнаруженный у черепаховых кальмаров. Proc R Soc Lond B Biol Sci. 1969; 174: 271–279. [Google Scholar] 7. Глейс А.С., Норман Б., Уилсон Р.П. Под влиянием этого ощущения погружения: изменяемая геометрия ныряния лежит в основе стратегии движения китовых акул. Funct Ecol. 2011; 25: 595–607. [Google Scholar] 8. Накамура И., Ватанабэ Ю.Ю., Папастаматиу Ю.П., Сато К., Мейер К.Г. Вертикальные движения йо-йо предполагают стратегию кормодобывания тигровых акул Galeocerdo cuvier .Mar Ecol Prog Ser. 2011; 424: 237–246. [Google Scholar] 9. Ватанабэ Й., Сато К. Функциональная дорсовентральная симметрия по отношению к плаванию в океане с подъемной силой Мола мола . PLOS ONE. 2008; 3: e3446 10.1371 / journal.pone.0003446 [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 10. Тейлор Х.Ф. Вычеты относительно воздушного пузыря и удельного веса рыб. Bull U S Bur Fish. 1922; 38: 121–126. [Google Scholar] 11. Зал FG. Функции плавательного пузыря рыб.Biol Bull. 1924; 47: 79–126. [Google Scholar] 12. Харден-Джонс FR. Плавательный пузырь и вертикальное движение костистых рыб. I. Физические факторы. J Exp Biol. 1951; 28: 553–566. [Google Scholar] 13. Александр РМ. Подъем, производимый гетероцеркальными хвостами селахий. J Exp Biol. 1965; 43: 131–138. [Google Scholar] 14. Bone Q, Робертс BL. Плотность пластинчатых жабер. J Mar Biol Assoc U K. 1969; 49: 913–937. [Google Scholar] 15. Corner EDS, Denton EJ, Forster GR. О плавучести некоторых глубоководных акул.Proc R Soc Lond B Biol Sci. 1969; 171: 415–429. [Google Scholar] 16. Уэтерби Б.М., Николс П.Д. Липидный состав жира печени глубоководных акул с возвышенности Чатем, Новая Зеландия. Comp Biochem Physiol Часть B Biochem Mol Biol. 2000; 125: 511–521. [PubMed] [Google Scholar] 17. Сакамото К.К., Сато К., Исидзука М., Ватануки Ю., Такахаши А., Даунт Ф. и др. Можно ли автоматически создавать этограммы с использованием данных об ускорении тела птиц, находящихся на свободном выгуле? PLOS ONE. 2009; 4: e5379 10.1371 / journal.pone.0005379 [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 18.R Core Team. R: Язык и среда для статистических вычислений. R Фонд статистических вычислений, Вена, Австрия. 2013. Доступно: http://www.R-project.org/ 19. Phleger CF. Плавучесть морских рыб: прямая и косвенная роль липидов. Am Zool. 1980; 38: 321–330. [Google Scholar] 20. Baldridge HD Jr. Факторы опускания и средняя плотность акул Флориды как функции плавучести печени. Копея. 1970; 1970: 744–754. [Google Scholar] 21. Ледвелл-младший, Уотсон А.Дж., Закон CS. Доказательства медленного перемешивания через пикноклин из экспериментов по выбросу трассирующих веществ в открытом океане.Природа. 1993; 364: 701–703. [Google Scholar] 22. Сато К., Аоки К., Ватанабэ Ю.Й., Миллер ПЙО. Нейтральная плавучесть оптимальна для минимизации затрат на транспортировку горизонтально плавающих тюленей. Научный доклад 2013; 3: 2205. 10.1038 / srep02205 [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 23. Headrich RL. Глубоководные рыбы: эволюция и адаптация в крупнейших жизненных пространствах Земли. J Fish Biol. 1996; 49: 40–53. [Google Scholar] 24. Бельман Б.В., Гордин М.С. Сравнительные исследования скорости метаболизма мелководных и глубоководных морских рыб.V. Влияние температуры и гидростатического давления на потребление кислорода мезопелагической зоарцид Melanostigma pammelas . Mar Biol. 1979; 50: 275–281. [Google Scholar] 25. Доусон К.Л., Старр Р.М. Движение молодых колючих акул Echinorhinus cookei в Монтерейском каньоне. Mar Ecol Prog Ser. 2009; 386: 253–262. [Google Scholar] 26. Эндрюс К.С., Уильямс Г.Д., Фаррер Д., Толимери Н., Харви С.Дж., Баргманн Г. и др. Образцы активности шестижаберной акулы, Hexanchus griseus : взлеты и падения хищника.Anim Behav. 2009. 78: 525–536. [Google Scholar] 27. Бейли Д.М., Вагнер Х.Дж., Джеймисон А.Дж., Росс М.Ф., Приед И.Г. Вкус морских глубин: роль вкусового и тактильного поискового поведения у гренадеров Coryphaenoides armatus . Deep Sea Res Pt I. 2007; 54: 99–108. [Google Scholar] Движение

акул | HowStuffWorks

У большинства костистых рыб есть специальный плавательный пузырь , который помогает им перемещаться в воде. Когда рыба поглощает кислород, она может выпустить часть газа в мочевой пузырь.Это увеличивает плавучесть рыбы на , поэтому она поднимается по воде. Чтобы погрузиться на дно, рыба выдавливает часть газа из пузыря, снижая его плавучесть. Таким образом, рыба похожа на дирижабль или воздушный шар, который использует восходящую подъемную силу атмосферной плавучести для изменения высоты.

Акула больше похожа на самолет. У него нет плавательного пузыря, поэтому он движется вперед, чтобы контролировать вертикальное положение. Хвост похож на пропеллер акулы — акула раскачивает его вперед и назад, чтобы двигаться вперед.В самолете это движение вперед толкает воздух вокруг крыльев. У акулы это движение вперед толкает воду вокруг плавников. В обоих случаях это движение материи создает подъемную силу — жидкости разные, но принцип один и тот же.

Акулы имеют два набора парных плавников по бокам тела, в том же общем положении, что и основные крылья и горизонтальное хвостовое оперение самолета. Акула может располагать эти плавники под разными углами, изменяя траекторию движения воды вокруг них.Когда акула наклоняет плавник вверх, вода течет, поэтому давление под плавником больше, чем над ним. Это создает восходящий подъем. Когда акула наклоняет плавник вниз, давление над ним выше, чем под ним. Это толкает акулу вниз.

У акулы также есть один или два вертикальных спинных плавника на спине и иногда вертикальный анальный плавник на нижней стороне. Эти кили работают как крыло вертикального стабилизатора на самолете. Они помогают акуле сохранять равновесие, когда она движется по воде, и их можно перемещать из стороны в сторону, чтобы поворачивать акулу влево и вправо.

Такое расположение плавников придает акулам удивительную маневренность. Они могут двигаться на высоких скоростях, внезапно останавливаться и делать крутые повороты во всех направлениях. Это одна из причин, почему они такие эффективные охотники. Они двигаются быстрее и с большим контролем, чем любая из их жертв — большую часть времени добыча акулы даже не знает, что ее поразило.

Конечно, прежде чем акула сможет напасть на добычу, она должна определить местонахождение своей добычи.