Высшая нервная деятельность и поведение рыб

ИЗУЧЕНИЕ ПОВЕДЕНИЯ И АДАПТАЦИИ РЫБ К ВНЕШНИМ УСЛОВИЯМ

Изучение поведения рыб - одна из важнейших задач ихтиологии и безмерное поле проведения интереснейших и увлекательнейших экспериментов и исследований. В частности, сохранение запасов ценных проходных и полупроходных рыб в связи с гидростроительством невозможно без успешного изучения поведения этих рыб на нерестилищах, в зоне плотин и рыбопропускных сооружений. Не менее важно предотвращение засасывания рыб в водозаборные сооружения. В этих целях уже используются или прошли испытания такие устройства, как пузырьковая завеса, электрорыбозаградители, механические решетки и т. д., но пока применяемые устройства не достаточно эффективны и экономичны.

Для успешного развития промысла и совершенствования орудий лова крайне важны сведения о поведении рыб в зоне облова, зависимости от гидрометеобстановки и гидрологических факторов, о суточных и периодических вертикальных и горизонтальных миграциях. При этом рациональная организация промысла не возможна без изучения распределения и поведения разновозрастных групп. Сроки и мощность миграций, подходы рыб на места нереста, нагула, зимовки во многом определяются изменениями условий внешней среды и физиологического состояния особей.

Значение органов чувств в восприятии абиотических и биотических сигналов

Изучение поведения рыб проводится на основании регулярных натурных наблюдений, экспериментов в лабораторных условиях и анализа данных о взаимодействии с внешней средой высшей нервной деятельности изучаемых объектов. В процессе взаимодействия с окружающей средой у рыб проявляются три способа ориентации:

- пеленгация - воспроизведение сигнала, идущего от внешнего мира;

- локация - посылка сигналов и восприятие их отражений;

- сигнализация - посылка сигнала одними особями и восприятие их другими.

Восприятие абиотических и биотических сигналов, влияющих на поведение рыб, происходит посредством органов чувств, среди которых выделяют прежде всего зрение, слух, боковую линию, обоняние. Особое значение имеет рефлекторная деятельность рыб.

Зрение рыб

По сравнению с воздушной средой вода, как среда обитания рыб, менее благоприятна для зрительного восприятия. Освещенность водных слоев проникающими в воду солнечными лучами находится в прямой зависимости от количества растворенных и взвешенных частиц, которые обуславливают мутность воды, определяют границы действия органов зрения рыб. В морской воде освещенность достигает глубины 200-300 м, а в пресных водоемах лишь 3-10 м. Чем глубже в воду проникает свет, тем глубже проникают и растения. Прозрачность воды чрезвычайно различна. Она больше вдали от берегов и уменьшается во внутренний морях. Чем больше в воде живых организмов, тем менее вода прозрачна. Очень прозрачные воды морей, особенно красивого насыщенного синего цвета, - это воды, скудные жизнью. Самые прозрачные моря - Саргассово и Средиземное.

Рыбы обладают цветным зрением. Для особей, обитающих в освещенной зоне, оно имеет очень большое значение и обусловливает их поведение. Питание планктонофагов, в том числе молоди рыб, осуществляется благодаря хорошо развитым органам зрения. Присущая рыбам острота зрения позволяет, в зависимости от освещенности и прозрачности воды, различать предметы на расстоянии до нескольких десятков метров. Все вышеперечисленное имеет большое значение для пищевых и оборонительных реакций рыбы. Доказано, что образование и распад стай также связаны с освещенностью водной среды.

Движение рыб против течения контролируется органами зрения, реже органами обоняния. На этом основаны попытки направить рыб в рыбоходах вслед за макетами. Сосвещенностью связаны ритмы и активность питания.

Явление вертикальной зональности и преобладающей окраски животных и растений обусловлено неравномерностью проникновения лучей разной длины волны в толщу воды. Животные очень часто бывают окрашены в цвет той части спектра, которая проникает на данную глубину, в результате чего приобретает защитную окраску, кажутся незаметными. В верхних горизонтах животные большей частью окрашены в буровато-зеленоватые цвета, а глубже - в красные. На больших глубинах, лишенных света, животные большей частью окрашены в черный цвет или совсем лишены окраски (депигментированы).

Слух.

Акустические свойства воды значительно сильнее, чем воздушной среды. Звуковые колебания идут быстрее и проникают дальше. Установлено, что роль звуковой сигнализации увеличивается с наступлением сумерек, по мере уменьшения зрительного восприятия. Центр звукового восприятия - внутреннее ухо рыб. Восприятие ультразвуковых колебаний рыбам не свойственно, но зато они реагируют на низкочастотные звуки. Реакция на ультразвук обнаруживается только при действии мощного источника на небольшом расстоянии и скорее может быть отнесена к болевому ощущению кожи.

При имеющей место реакции на звуковые сигналы, рыбы направленно (рефлекторно) реагируют, прежде всего, на пищевые раздражители или сигнал опасности. В черте города рыбы довольно быстро привыкают к шумам, даже к постоянным очень громким звукам. Возможно поэтому с помощью звуковых сигналов не удалось организовать направленное движение лососей в реки или отпугнуть от сточных вод. Даже вблизи аэродромов рыбы не меняют поведения и продолжают клевать на удочку. Отмечено, что прерывистый звук действует на рыб сильнее, чем постоянный.

Боковая линия

В первую очередь следует отметить функциональную связь боковой линии с органами слуха. Установлено, что нижняя часть звуковых колебаний (частоты 1-25 Гц) воспринимаются боковой линией. Значение боковой линии изучено далеко не полностью. Основной функцией боковой линии является восприятие гидродинамических полей и струй воды. Гидродинамические поля от больших источников, вызывающих у рыб оборонительную реакцию, обычно воспринимаются на значительном расстоянии. Однако в районах образования быстрых течений в реках ниже плотины многие рыбы быстро привыкают к изменившимся условиям.

Гидродинамические поля, вызываемые от движения мелких тел, обычно вызывают у рыб пищевую реакцию. Рыбы с помощью боковой линии точно ориентируются для прицельного броска на сравнительно небольшое расстояние в несколько десятков сантиметров.

С помощью боковой линии сумеречные, ночные и зарослевые хищники ориентируются, достигая добычу. Молоди рыб и планктонофагам боковая линия служит для обнаружения хищника и общей ориентации в среде.

Обоняние рыб

Следует учесть свойство воды как хорошего растворителя. Установлено, что рыбы реагируют на ничтожно малые количества растворенных в воде веществ. С помощью запахов рыбаки привлекают рыбу. В то же время другие вещества, например настойка кожи хищных рыб и морских млекопитающих, действуют отпугивающее.

Восприятие растворенных в воде веществ, по-видимому, связано с органами вкуса. Проходные рыбы находят путь из моря в реки с помощью органов обоняния. Несомненно, что рыбы способны к запоминанию. Этим объясняется хоминг (от англ. home - ≪дом≫) - способность рыб заходить именно в те реки, протоки или гирла, из которых они вышли мальками после развития из икры.

Высшая нервная деятельность и поведение рыб

Способность рыб приобретать условные рефлексы в сочетании с безусловными рефлексами дает возможность управлять их поведением. Условные рефлексы вырабатываются у рыб медленнее, чем у высших позвоночных, и быстро угасают, если не находят подкрепления теми же факторами, которые способствовали их образованию, но способны самопроизвольно возникать через определенное время.

Особую роль в создании и угасании рефлексов играет температура воды. Имеются данные (Юдкин, 1970), что у осетровых условные рефлексы осенью вырабатываются значительно хуже, чем летом. У золотой рыбки понижение температуры воды ниже +13 °С и повышение свыше +30 °С вызывало исчезновение всех ранее приобретенных рефлексов. Все это становится вполне понятно, если учесть, что жизнедеятельность рыб, животных с пониженной температурой крови, зависит от температуры воды.

Условные рефлексы могут возникать у рыб в виде подражания. Необученные рыбы подражают другим, у которых условные рефлексы образовались после соответствующего обучения или приобретения жизненного опыта. Весьма показательно в этом отношении изменение поведения рыб в зоне обловов активных и даже стационарных орудий лова. Часто достаточно одной особи, обнаружившей лазейку для выхода из орудия лова, чтобы его покинула большая часть стаи (например, хамса в ставных и закидных неводах).

Пиленгас способен преодолевать сетные порядки, переваливаясь через верхнюю подбору, выпрыгивать и даже ползти, извиваясь по наклонному полотну при выборке закидных неводов.

Летчики-наблюдатели, длительное время занимавшиеся наводкой промысловых судов на косяки рыбы, отмечали постепенное изменение поведения хамсы: изменение направления движения и выход из кошельковых неводов, ≪приседание≫, рассеивание и т.д.

Не идентичны поведение и быстрота реакций рыб при разном физиологическом состоянии. Жирная рыба быстрее образует скопления, которые усидчивее, чем образованные физиологически ослабленными особями. Часто рыбы реагируют не только на резкие изменения условий, но и на складывающиеся тенденции изменения факторов среды. При слабом же росте температуры воды скопления могут просто распасться, несмотря на то, что температура будет оставаться в пределах оптимальной для ведения промысла.

Большое значение имеет формирование рыб в стаи. Оборонительное значение стаи у рыб так же велико, как и у птиц. Также, охватывая большее водное пространство, стая быстрее находит места откорма, чем отдельные особи.

Наблюдения показали у некоторых видов рыб наличие вертикальных миграций. Так, на ньюфаундлендской банке морской окунь с заходом солнца в течение 60-90 мин поднимается с глубин 500-600 м на глубины 300-400 м. Ночью окунь держится в 200 м от поверхности, а к утру опускается и днем находится у дна. Подобным образом ведут себя треска и пикша. В Черном море вертикальные миграции наиболее свойственны хамсе и ставриде, опускающимся в нижние горизонты в дневные часы и поднимающимся к поверхности в ночные. Такое поведение их связано с движениемпланктона. Для многих рыб нахождение на разной глубине и на разном удалении от берега характерно в различные периоды жизненного цикла.

Все перечисленное имеет непосредственное отношение к поведению рыб. Это необходимо учитывать исследователю для более эффективного влияния на поведение рыб в зонах облова, где необходимо выявлять ведущие факторы для каждого конкретного случая. В настоящее время знание особенностей поведения приобретает особое значение для успешного развития промысла. И связано это, прежде всего, с увеличением интенсивности рыболовства, падением запасов и ростом экономической себестоимости выполнения работ.

Изучение особенностей поведения в зависимости от факторов среды и физиологического состояния рыб позволяет исследователям и промысловикам тактически регулировать лов с повышением его эффективности. Знание биологии промыслового объекта позволяет организовать лов в периоды максимальных концентраций, на глубинах наибольшего распределения и при температурах воды, когда скопления наиболее устойчивы. Одним из инструментов таких исследований является многофакторный Коррелятивный анализ наиболее значимых связей океанологических и биологических критериев для построения математических моделей, описывающих явления и процессы жизненного цикла рыб. Достаточно давно и хорошо на ряде бассейнов зарекомендовали себя прогнозы сроков осенних миграций, образования и распада зимовальных скоплений и начала промысла массовых промысловых рыб. Это способствует сокращению непроизводительных простоев судов и повышению уровня интенсивности лова.

В качестве примеров таких моделей можно привести рассчитанные в АзНИИРХ уравнения регрессии для прогнозирования сроков осенней миграции азовской хамсы через Керченский пролив в Черное море.

Начало хода:

У = 70,41 +0,127 X₁,-0,229 Х₂,

У = 27,68- 0,18 Х₂- 0,009 (Н).

Начало массовой миграции:

У, = 36,01 +0,648 Х₃-0,159 Х₂,

где У и У₁ - даты предполагаемого начала осенней миграции и массового хода (отсчет от 1 сентября); X₁ и Хз - даты окончательного перехода температуры воды через +16 и +14 °С (соответственно) в южной части Азовского моря (отсчет от 1 сентября); Х₂ — количество рыб (в %) в популяции с коэффициентом упитанности 0,9 и более по состоянию на 1 сентября, Н —продолжительность нагула (градус/дни) после нереста на 1 сентября.

Ошибка прогнозов сроков начала миграций по представленным моделям не превышает 2-3 дней.

Лекция