Дальнодействие органов чувств рыб: боковая линия

Органы боковой линии рыб - очень популярная тема, и как это часто бывает, излишняя популярность привела к тому, что о возможностях этого "органа шестого чувства" можно прочитать другой раз совершенно фантастические вещи. Поэтому хочется остановиться на этой теме подробнее.

Устройство

Прежде всего, нужно начать с того, что сам термин "боковая линия" совершенно невразумителен и только вносит дополнительную путаницу. Во-первых, непонятно, линия чего, а, во-вторых, почему она боковая?

Название это пришло из английского языка (lateral line), из тех времен, когда еще не был изобретен микроскоп, и научные описания животных состояли из простого перечисления их внешних признаков, видных невооруженным глазом. И действительно, у многих рыб на боках тела можно увидеть с каждой стороны тонкую, как будто пунктирную линию, которая идет от головы к хвосту. Ее-то и называли "боковой линией".

Что же она собой представляет? Если воспользоваться микроскопом, то можно увидеть, что эта линия представляет собой цепочку специальных чувствующих органов, которые помещаются в тонком канале, идущем под кожей и пронизывающем чешуйки. От этого канала отходят короткие ответвления, которые открываются наружу маленькими отверстиями - порами. Внутри каналов, которые заполнены специальной вязкой жидкостью, располагаются чувствующие органы боковой линии - нейромасты.

Но каналы на туловище - далеко не вся "боковая линия". Дело в том, что каналы имеются и на голове рыбы, и именно здесь они особенно хорошо развиты. На голове каналы боковой линии сложно разветвляются, они, как правило, расширены, проходят внутри костей и сообщаются с внешней средой многочисленными отверстиями.

Но и это - еще не вся "боковая линия". Помимо нейромастов, лежащих внутри каналов, у рыб имеются и так называемые свободные нейромасты, которые расположены прямо на поверхности кожи, в основном, опять же на голове.

Что же умеют делать нейромасты, и почему у рыб их имеется два типа - каналовые и свободные?

Назначение

Долгое время назначение и механизм действия боковой линии оставались совершенно загадочными. Сейчас, благодаря огромному количеству экспериментальных исследований, проведенных за последние сто лет, многое стало понятным. О роли органов боковой линии в восприятии низкочастотных звуков и в определении направления к источнику этих звуков уже рассказывалось (РР № 33). Но этим значение боковой линии не исчерпывается.

Нейромаст - это, по сути, кучка специальных клеток, несущих чувствующие волоски. Движение воды вблизи тела рыбы давит на чувствительные волоски, их угол наклона меняется, и это и служит тем сигналом, который нейромаст передает по нервам в мозг. Нейромасты, таким образом, воспринимают скорость и направление течения, окружающего тело рыбы.

Но это происходит только с открытыми - свободными - нейромастами. Те же нейромасты, которые спрятаны в каналах, защищены от прямого воздействия воды вязкой слизью, которая заполняет канал. Каналовые нейромасты не "чувствуют" направленных потоков воды возле тела рыбы. У них назначение другое. Они "настроены" на восприятие очень незначительных по масштабу ускорений частиц воды, окружающей рыбу. Эти смещения вызывают соответствующее смещение жидкости, заполняющей каналы, и уже оно и воспринимается каналовыми нейромастами.

Уникальность этой системы заключается в том, что каналовые нейромасты способны различать мельчайшие возмущения воды на фоне ее постоянного движения вокруг рыбы. Это похоже на то, как люди в метро различают голоса пассажиров за гулом проходящего поезда.

Таким образом, органы боковой линии рыбы представлены двумя типами "приемников". Один из них (свободные нейромасты) контролирует потоки воды, обтекающие тело рыбы, а другой (каналовые нейромасты) - различные "возмущения" в этих потоках, вроде мелких завихрений и колебательных движений частиц воды.

Зачем это рыбе

Благодаря работе свободных нейромастов рыба контролирует свою скорость и направление движения относительно окружающей ее воды. Именно благодаря им она безошибочно ориентируются в струях течения. Например, как известно, рыба чаще всего стоит головой против течения. А как она определяет направление течения? Именно при помощи свободных нейромастов (помогают им, правда, еще зрение и осязание).

Но более интересна для нас работа каналовых нейромастов. Дело в том, что с их помощью рыбы воспринимают присутствие поблизости движущихся и неподвижных предметов. Это может быть потенциальная пища, или, наоборот, хищник, или какой-то неживой предмет - какое-либо препятствие, или, к примеру, рыболовная леска.

С движущимися предметами все более или менее понятно - движение вызывает возмущение водной среды, а его и ощущают нейромасты. А как же это происходит в случае с неподвижным предметом? Дело тут в том, что с помощью боковой линии рыба воспринимает не сами предметы, а движение воды вокруг них. Поэтому предмет может быть и неподвижным - главное, чтобы вода его обтекала. Наталкиваясь на препятствия вода меняет направление своего движения, образует вихри, зоны ускорений и замедлений течения. Все это "отслеживается" боковой линией, и рыба, даже находясь в темноте или в совершенно мутной воде, постоянно "в курсе" того, что ее окружает.

Мало того, помогает ей и собственное движение. Плывущая рыба сама вызывает возмущения водной среды. В частности, она в буквальном смысле "гонит волну" впереди себя. Наталкиваясь на препятствия, эта волна меняет свои очертания, а нейромасты на это реагируют, посылая в мозг соответствующие сигналы. Этот механизм очень похож на механизм электролокации, о котором шла речь в одном из предыдущих номеров РР. Причем, нужно учесть, что боковая линия - это очень тонко настроенный механизм. Многими экспериментами доказано, что она позволяет рыбам определять не только размеры предметов, но и их форму, а также скорость и направление движения.

Таким образом, органы боковой линии дают рыбе детальную информацию обо всем, что происходит вокруг. Вопрос в том, с какого расстояния боковая линия способна принимать информацию. Оказывается, что в этом отношении ее возможности не слишком впечатляющи. Боковая линия - это орган ближнего радиуса действия. В большинстве случаев речь может идти о расстояниях не больше 1-1,5 метров, но чаще дистанция восприятия сигналов боковой линией исчисляется десятками сантиметров, а то и сантиметрами. Это зависит от очень многих параметров - от размеров и формы источника сигналов, от характера его собственного движения, от состояния самой водной среды.

Но и на небольших дистанциях информация органов боковой линии для рыб очень важна. Ведь в большинстве случаев видимость под водой невелика, и боковая линия позволяет рыбе в значительной степени компенсировать дефицит зрительной информации.

Следы в воде

Но существуют ситуации, когда боковая линия помогает рыбе выследить свою добычу с расстояния, значительно превышающего радиус ее действия. В своей знаменитой загадке царь Соломон перечисляет некоторые действия, которые невозможно осуществить. Например, проследить путь орла в небе и путь корабля в море. Относительно орла Соломон, скорее всего, был прав, а вот насчет корабля ошибся. Как выясняется, движущиеся в воде предметы оставляют за собой следы, и эти следы можно отыскать и проследить по ним пройденный этим предметом путь. И речь идет не о большом корабле, след которого виден на поверхности и невооруженным глазом, а о совсем небольших живых организмах, например, рыбах.

В одном из номеров нашей газеты мне уже приходилось упоминать о способности сома, в буквальном смысле, выслеживать свою добычу, идя по ее гидродинамическому следу. Сравнительно недавно очень интересные исследования на эту тему были проведены в одном из университетов в Германии. С помощью довольно сложной технологии ученые сумели зарегистрировать микрозавихрения воды, которые оставляет за собой плывущий карась. В опытах использовались рыбы длиной 10 и 6 см.

Оказалось, что вихревой след рыбы сохраняется в стоячей воде на протяжении целых 3 минут. Причем, за это время он "размывается" и превращается в своего рода невидимый "шлейф", ширина которого составляет 30 см для 10-сантиметрового карася и 20 см - для 6-сантиметрового. По оценкам исследователей, интенсивность этих возмущений водной среды даже по истечении 3 минут вполне достаточна, чтобы ее могли засечь органы боковой линии хищных рыб. Следовательно, хищники с помощью боковой линии могут не только "запеленговать" добычу по ее следу с расстояния, значительно превышающего дальнодействие этой системы, но и прицельно ее выслеживать.

Говоря о той роли, которую играют в жизни рыбы органы боковой линии, можно вспомнить дискуссии, которые одно время велись в рыболовных СМИ по поводу плюсов и минусов "лески-невидимки" - флуорокарбона. Напомним, что материал, из которого сделана эта леска, имеет почти такой же коэффициент преломления света, что и вода, и поэтому в воде она, действительно, совершенно невидима. Возникает вопрос: хорошо ли это, с точки зрения рыбалки, или нет. На первый взгляд, ответ очевиден - чем незаметнее снасть, тем лучше. Однако в ходе дебатов высказывалась и другая точка зрения. Представьте себе, говорили ее сторонники, что вы неожиданно натыкаетесь на какой-то невидимый предмет. Естественно ваша первая реакция - испуг. То же самое происходит и с рыбой, которая, взяв приманку, вдруг "натыкается" губами на невидимую леску. По идее, она тоже должна испугаться и бросить приманку.

Выглядит это вполне правдоподобно. Но с учетом того, что известно относительно возможностей боковой линии, придется признать такую точку зрения наивной. Давно известны опыты, в которых гольяны подолгу плавали в полной темноте в аквариуме, в котором на близком расстоянии друг от друга были натянуты тонкие (около 0,1 мм) вертикальные нити. Несмотря на полное отсутствие видимости, гольяны безошибочно обходили эти препятствия, отлично чувствуя их присутствие при помощи боковой линии.

Поэтому не стоит думать, что, сделав леску совершенно невидимой, мы введем рыбу в заблуждение. Конечно же, подойдя к насадке на достаточно близкое расстояние, рыба наверняка "замечает" присутствие этой невидимой лески точно так же, как подопытные гольяны замечали натянутые нити. Поэтому вряд ли непосредственный контакт с леской будет для рыбы чем-то совершенно неожиданным.

Алексей Цессарский, "Рыбак рыбака"№34 (ноябрь 2004 г.)