Pirmosios žuvys Žemėje atsirado beveik prieš 500 milijonų metų. Šiandien pasaulio upėse, ežeruose ir vandenynuose gyvena daugiau kaip 25 000 žuvų rūšių. Dauguma žuvų yra šaltakraujės, todėl negali reguliuoti savo kūno temperatūros, kad kompensuotų aplinkoje vykstančius pokyčius. Tačiau kai kurios rūšys geba išgyventi ypatingomis sąlygomis.
Kai kurios Antarkties žuvys savo kraujyje turi natūralaus antifrizo, padedančio išgyventi žemesnėje už nulį temperatūroje, o dykumų karpiadančiai gyvena karštose versmėse, 40 oC temperatūroje. Yra trys pagrindinės žuvų grupės. Daugiau kaip 95% žuvų yra kaulinės žuvys, pavyzdžiui, menkės ir upėtakiai. Jų stuburas, kaukolė, šonkauliai, žandikauliai, žiaunų lankai ir pelekų spinduliai susideda iš kaulo.
Be to, dauguma jų turi dujų pilną kamerą, vadinamąja pūsle, kuri išsipučia arba subliūkšta, reguliuodama plūdrumą. Kremzlinių žuvų, tokių kaip rykliai, griaučiai susideda iš kietos kremzlės, o plaukiojamosios pūslės jos neturi. Bežandėms žuvims priklauso dvi grupės - nėgės ir miksinos.
Kai kurios žuvys gali iš dalies gyventi ir ne vandenyje. Dumblašokliai daugiau laiko praleidžia jūros užliejamose dumblėtose seklumose negu vandenyje, tačiau jų oda turi būti nuolat drėgna. Jie kvėpuoja pakitusiomis žiaunomis. Būdami sausumoje, jie burnoje ir žiaunų ertmėje laiko prisisėmę vandens.
Dauguma žuvų turi apsauginę žvynų dangą ir paprastai aptakios formos. Jų vidaus organai panašūs į kitų stuburinių, tačiau žuvys turi ne plaučius, o žiaunas, kuriomis kvėpuoja vandenyje. Dauguma žuvų turi keletą pelekų, padedančių plaukti vandeniu, - tarp jų uodegos peleką kūno gale, nugaros peleką viršuje ir analinį peleką apačioje.
Žuvų žvynų tipai
Yra trys pagrindiniai žuvų žvynų tipai. Dauguma kaulinių žuvų turi leptoidinius žvynus - vienas ant kito užeinančius lanksčius žvynus, padengtus plona oda. Rykliai ir jų giminaičiai turi plakoidinius žvynus - į dantį panašius darinius, įsiterpusius į odą, dėl kurių jų kūno paviršius primena švitrinį popierių. Latimerija turi keturių sluoksnių kosmoidinius žvynus, o kaimanžuvės - rombo formos ir susijungusius ganoidinius žvynus.
Daugelis žuvų susiburia draugėn neršti (išleisti ikrus ir spermą į vandenį). Patelė išneršia vandenyje ikrus, kad juos apvaisintų patino sperma. Iš milijonų išnerštų ikrų išsivysto tik kelios suaugusios žuvys - didžioji dalis ikrų lieka neapvaisinti arba juos suėda grobuonys. Dauguma žuvų ikrus ir jauniklius palieka likimo valiai.
Kad išliktų gyvos, žuvys, kaip ir kiti gyvūnai, turi kvėpuoti deguonimi. Žuvis įtraukia vandenį su ištirpusiu jame deguonimi į burną ir varo jį virš žiaunų, esančių galvos gale. Žiaunos turi didžiulį paviršiaus plotą deguoniui sugerti, kuris per žiaunų sieneles iš vandens pereina į žuvies kraują. Po to deguonis kraujagyslėmis išnešioja po visą kūną.
Plaukimo būdai
Daugelis ilgo kūno žuvų, tokios kaip spygliuotieji rykliai, plaukia vingiuodamos kūną ir uodegą S raidės pavidalu. Kiekviena banga prasideda nuo galvos ir pasiekusi uodegą įgauna didesnį išlinkį. Aplinkinis vanduo stumiamas į šonus ir atgal ir taip varo žuvį į priekį.
Vandeniu puikiai sklinda garso virpesiai. Žuvis jaučia srovių, grobuonių ir grobio sukeliamus judesius, naudodamasi eile išsidėsčiusiais jautriais organais, kurie vadinami šonine linija. Tai pilnas skysčio vamzdelis, einantis po oda išilgai abiejų kūno šonų. Vandens virpesiai perduodami per odoje esančias angeles. Šie virpesiai judina vamzdelio viduje esančius mažus drebučių gumulėlius.
Nors dauguma žuvų išorinių ausų neturi, jos gerai girdi ir turi puikią uoslę, kuri padeda joms orientuotis ir aptikti maistą, grobuonis bei porą. Žuvų burnoj, lūpose, pelekuose ir odoje yra skonio svogūnėlių, padedančių atpažinti maistą ir išvengti nuodingų medžiagų. Žuvys vaizdą fokusuoja kitaip, negu sausumos stuburiniai. Užuot keitusi lęšiukų pavidalą, žuvis fokusuoja pastumdoma lęšiukus artyn arba tolyn nuo tinklainės (panašiai fokusuojamas fotoaparatas). Kitaip negu dauguma kremzlinių žuvų, daugelis kaulinių žuvų skiria spalvas.
Daugiau kaip 24 000 kaulinių žuvų rūšių stebina savo nepaprasta įvairove - nuo aptakių barakudų, kurios greitai plaukioja vandeniu, iki plekšnių, nejudamai gulančių ant jūros dugno. Vienos žuvys plaukioja vandens paviršiuje, kitos gyvena giliuosiuose vandenyno loviuose ir ištveria žemą temperatūrą, gniuždantį slėgį ir akliną tamsą.
Daugelis kaulinių žuvų yra nuožmūs grobuonys - spjaudalės numuša vabzdžius vandens čiurkšle, o meškeriotojai gaudo grobį “meškere” su “jauku”. Kad liktų nepastebėtos plėšrūnų, daugelis žuvų yra užsimaskavusios. Kai kurios turi dėmes arba dryžius, kurie padeda suskaidyti jų kūno kontūrus uolų arba augalų fone. Vandens paviršiuje gyvenančių žuvų viršutinė pusė yra tamsi, o apatinė - blankios spalvos. Žiūrint iš viršaus, jos susilieja su tamsesnėmis gelmių spalvomis, o žiūrint iš apačios būna nepastebimos mirguliuojančiame paviršiniame vandenyje. Dauguma dugne gyvenančių žuvų yra blankios spalvos, primenančios dumblą arba smėlį.
Nemažai žuvų, ypač gyvenančios koraliniuose rifuose, yra ryškių spalvų. Spalvos padeda žuvims prisivilioti porą, ginti teritoriją ir pranešti apie savo buvimą tos pačios rūšies atstovams. Kai kurios žuvys užpakalinėje kūno dalyje turi netikras “akis”. Kai tik grobuonis nusitaiko į “galvą”, žuvis netikėtai neria priešinga kryptimi.
Kai kurios žuvys, pavyzdžiui, lydekos ir jūrinės penkiaūsės, vėgėlės, grobį gaudo iš pasalų. Lydekos pasislepia tarp vandens augalų ir laukia, kol priartės jaunas paukštis arba žuvis, tada staiga išpuola ir stveria grobį. Pietryčių Azijos, Australijos ir Ramiojo vandenyno salų mangrovių pelkėse gyvena keturios žuvų spjaudalių rūšys. Šie neįprasti grobuonys geba tiksliai nutaikytomis vandens čiurkšlėmis numušti grobį nuo nulinkusių šakų. Jos gali numušti vorus nuo jų voratinklių daugiau kaip 1 m atstumu. liežuvį prie išilgai gomurio einančio griovelio.
Daugelis žuvų, tokios kaip tunai ir barakudos, yra aktyvūs grobuonys, medžiojantys didelį, greitai judantį grobį. Kitos, tarp jų straubliuotžuvės (Gnathomemus), baksnodamos ilga lenkta nosimi ieško dumble ir plyšiuose mažų maisto detalių. Pietų Amerikos piranijos paprastai minta žuvimi, vaisiais ir sėklomis, tačiau jų aštrūs it skustuvas dantys gali taip pat per kelias minutes sudraskyti gyvūną į gabalus.
Norėdamos pasprukti nuo priešų, žuvys skraiduolės iššoka iš vandens, greitai, greitai plakdamos į šonus stipria uodega. Tada jos iki 50 m sklendžia virš bangų, mojuodamos dideliais krūtinės pelekais. Priešingai šioms sklandūnėms, gėlavandenės žuvys kirvukai gali iššokti į orą ir iš tikrųjų nuskristi trumpą atstumą.
Urveliniai unguriai gyvena kolonijomis šiltuose ir sekliuose tropinio klimato juostos vandenyse. Linguodami srovėje, jie labiau panašūs į jūrinių žolių lauką nei į žuvų grupę. Kiekvienas ungurys gyvena atskirame urvelyje, iškastame smėlėtame jūros dugne. Šie unguriai būna iki maždaug 0,9 m ilgio. Dieną jie statmenai ištiesia iš urvelio kūną ir maitinasi praplaukiančiu planktonu.
Gelmių žuvys, pavyzdžiui, meškeriotojai, - keistokos išvaizdos padarai. Jos tyko vandenyno dugne daugiau kaip 2750 m gylyje, laukdamos progos pasimaitinti. Auką privilioja ant žuvies galvos esantis masalas, kuris tamsoje šviečia, nes jame yra švytinčių bakterijų. Žuvies žiotys gali neįtikėtinai plačiai išsižioti, kad prarytų už save daug didesnį grobį.
Povandeniniame pasaulyje žuvys nuolat saugosi grobuonių. Slėpdamosi nuo priešų, daugelis kaulinių žuvų pasikliauja maskuote, kitos išsiugdė dyglius arba spyglius, galinčius smarkiai sužeisti neatsargų grobuonį. Kelios rūšys yra nuodingos, o kai kurie unguriai gali nutrenkti elektros smūgiu.
Dauguma kaulinių žuvų dauginasi išleisdamos ikrus ir spermą į vandenį. Ikrai apvaisinami ir paliekami, kol iš jų išsivysto žuvys. Nors tėvai paprastai palieka ikrus ir jauniklius likimo valiai, kai kurios rūšys saugo jauniklius sterblėje arba lizde ir netgi burnoje. Kai kurios žuvys, tarp jų skorpenos ir zebražuvės, ginasi įšvirkšdamos nuodų, o nuo dygliapilvių toksinų žmogus gali susirgti arba mirti. Kitos žuvys pasitelkia fizinius ginklus.
Žuvys chirurgai uodegos priekyje turi aštrų darinį, vadinamą lancetu. Gresiant pavojui, žuvis mosteli uodega, įpjaudama lancetu priešo kūną. Raguotės ant nugaros turi aštrų dyglį, kuri atlenkia pentinas, esantis ant mažesnio dyglio, vadinamo “gaiduku”. Kai kurias žuvis saugo šarvų danga. Dėžiažuves gaubia kietas kiautas, susidedantis iš plokščių kaulinių plokštelių. Jos ne itin geros plaukikės ir į priekį stumiasi mojuodamos uodegos ir krūtinės pelekais. Tačiau dėžiažuvėms ir nebūtina greitai plaukioti, nes dauguma grobuonių atbaido jų kieti šarvai.
Daugelis žuvų, viliodamas porą, atlieka sudėtingus tuoktuvių ritualus. Kai kurios, pavyzdžiui, trispyglė dyglė, pakeičia spalvą ir šoka įmantrius šokius. Kitos skleidžia garsus arba išskečia pelekus ir puikuojasi tam tikromis žymėmis. Kai nerkos patinas pasirengęs poruotis, jo kūnas iš sidabrinės spalvos pasidaro raudonas.
Nuostabios išvaizdos jūrų arkliukai ir jiems giminingos adatžuvės, aptinkami sekliuose jūrų vandenyse visame pasaulyje, dauginasi gana neįprastai. Patelė išneršia iki 400 ikrelių į perėjimo sterblę, esančią ant patino pilvo. Patinas apvaisina ikrelius ir juos peri, o vėliau saugo jauniklius savo sterblėje, kol šie patys sugeba apsiginti.
Kai kurios žuvys, kaip antai cichlidės, savo palikuonims suteikia pačią patikimiausią apsaugą. Patelė ikrus ir jauniklius laiko savo burnoje arba gerklėje, kur jie gerai aprūpinami deguonies prisotintu vandeniu. Retsykiais ji išpučia savo mažylius iš burnos, kad jie ir ji pati galėtų pasimaitinti.
Žuvų kūno formų įvairovė ir plaukimo efektyvumas
Kuo trumpesnis žuvies korpusas, kuo mažiau jis turi miotomų, tuo mažiau lankstus ir tuo daugiau bangavimas apribotas užpakaline kūno dalimi. Link uodegos amplitudė didėja. Ilgųjų žuvų judėjimo greitis ir lokomotorinių bangų greitis mažiausias.
Skumbriškų žuvų * mažas, nežiūrint į gerą aptakumą. To priežastis - parazitinės skersinės jėgos. Didelį greitį užtikrina ne didelis žingsnis vT/L, o didelis lokomotorinės bangos greitis. Unguriškų žuvų kūno aptakumas prastas, nes kūnas banguoja sinusoide. Tačiau bangavimo amplitudės priekuje ir užpakalyje praktiškai nesiskiria, todėl * kur kas didesnis.
Maksimalus vandens gyvūno greitis tiesiogiai netiesiškai koreliuoja su kūno ilgiu. Kai svarbus kuo didesnis *, tai lokomocijoje dalyvauja visas kūnas. Jis būna vienodai lankstus, vienodo aukščio visame ilgyje.
Giliavandenių žuvų tarpe unguriškų žuvų dalis didesnė, negu paviršinių ar kontinentinių žuvų tarpe. To priežastis - taupus maisto vartojimas. Tai rodo ir didžiulis, dantytas burnos aparatas, plati gerklė ir talpus skrandis. Daugelio giliavandenių žuvų kūnas unguriškas lervos stadijoje. Be to, jų lervos stambios (Macruridae ir Regalecidae - 90-100 mm, Argentidae - 40-50 mm).
Kūnas neunguriškas, jei giliavandenė žuvis medžioja iš pasalų. Planktonėdės žuvys turi nuolat judėti, bet negreitai. Jų varytuvas turi būti pritaikytas ne greičiui, bet taupumui. Unguriškos dažnai būna seklumų ir rifų žuvys, neretai atoslūgių metu atsiduriančios sekliose balose ar sausumoje. Užsikasančios žuvys būna unguriškos, jei kasasi banguodamas visu kūnu.
Kai svarbus didelis greitis, didėja lokomocinės bangos greitis, mažėja jos amplitudė. Liemuo trumpėja, kompaktiškėja, storėja, darosi aptakesnis. Lokomocija užsiima beveik vien ar vien užpakalinė kūno dalis. Didelis skersinių judesių dažnis, staigus judesių krypties keitimas reikalauja mažo uodegos lankstumo.
Lokomotorinės funkcija veikia ir žvynus. Čerpiški žvynai lankstantis uodegai neleidžia susiraukšlėti odai - taip užtikrina aptakumą. Žuvies kūno lankstumas atvirkščiai proporcingas žvynų stambumui. Stambiausi žvynai - aukštakūnių mažai judrių žuvų, stovinčių kontinentinių vandenų ir koralinių rifų. Greičiausių pelaginių žuvų žvynai smulkūs, o kai kurių jų užpakalinė kūno dalis gali būti bežvynė (pvz., kai kurios Scombriidae ir Xiphiidae). Čia žvynai išnyko ne dėl to, kad mažina lankstumą, bet kad didina trintį lankstantis.
Visų lervučių kūnai santykinai ilgi, suspausti iš šono, su vientisa pelekų juosta. Vėliau žuvies varytuvas kinta ir panašėja į skumbriškąjį. Priekinės pelekinės juostos dalys sunyksta, iš užpakalinių susidaro nugarinis, uodeginis ir analinis pelekai.
Kadangi smulkioms žuvims trukdo klampumas, joms tinka tik paprasčiausi pelekai ir unguriškas judėjimas, kai lokomocijoje dalyvauja visas liemuo.
Aptekant kūną už didžiausio skersmens galimas laminarinių sluoksnių atitrūkimas ir sūkurių susidarymas. Atitrūkimo tikimybė tuo tikimesnė, kuo didesnis greitis. Kuo didesnis greitis, tuo didesnė sūkurių zona, tuo aukštesnis turi būti uodeginis pelekas.
Mažos * reikšmės (1-2) būdingos padugnės žuvims, lėtai plaukiojančioms, kartais spurtuojančioms. Tai Cobitidae, Silurus, Scorpaenidae, Gobiidae, Lophiidae. Šiai grupei priklauso ir judrios padugnės-pelaginės žuvys - Scyliorhinus, Mustelus, Acipenser. Didesnės * reikšmė (3-4) - judresnės žuvys - greiti pelaginiai plaukikai, lėtos padugnės-pelaginės rūšys (Carassius, Abramis) - labai aukštakūnės. Didžiausios * reikšmės (5-6) - greitos pelaginės žuvys (Xiphiidae, Scombridae, kai kurios Carangidae).
Kai žuvies kūnas iškilas aukštyn, uodegos peleko prisitvirtinimo vieta būna žemiau KSC, todėl viršutinė skiautė ilgesnė, kad centras būtų KSC lygyje. Eršketinių ir ryklių nugara iškila, o uodega tvirtinasi žemiau svorio centro.
Pagrindinis kai kurioms lėtai plaukiojančioms pakrančių žuvims. Bet šuoliams jos irgi varosi uodega. Kai kurios aukštakūnės žuvys - Puntazzo, Diplodus, Chromis - paprastai varosi sinchroniniais ar asinchroniniais krūtininių pelekų judesiais.
Didėjant varomajai krūtininių pelekų reikšmei, jie pasidaro vėduokliški, suapvalėję. Kai kurios žuvys irkluojančiais judesiais šliaužioja (Gobius, Scorpaena, Trigla) dugnu ar net užsikasinėja (Uranoscopus). Tuomet apatiniai stipinai sustorėję, kartais net atsiskyrę. Triglų gena sudėtingai judėti.
Sklandymas ore. Tai Exocoetidae, Oxyporhamphidae, Dactylopteridae. Gali nusklęsti >100 m, <4 m aukštyje, ore išbūti <15 s. Plokščias pilvinis paviršius veikia kaip papildomas keliamasis paviršius. Labai išvystyti krūtinės pelekai. Exocoetus - 69-81% kūno ilgio.
Žuvys Exocoetus labiausia įsibėgėja, kai kūnas jau virš vandens, varydamiesi uodegos apatine skiaute.
Kompaktizuoja žuvų grupes. Palyginti lygių, užapvalintų, daugiau mažiau aptakių kūnų (kaip kad žuvų) paviršinio sluoksnio atitrūkimo vieta priklauso nuo kūno paviršiaus šiurkštumo ir nelygumų. Pasipriešinimo dydis labiausiai priklauso nuo to, ar tėkmė iki atitrūkimo vietos lieka laminarinė.
Pasipriešinimas būna žymiai mažesnis, jeigu laminariškumas išliks kuo didesnėje paviršiaus dalyje. Laminariškumas ilgiau išlieka, jei einant išilgai kūno tėkmės greitis didėja, o ne mažėja. Todėl profilis turi būti toks, kad aptekančio srauto greitis būtų maksimalus kuo toliau nuo kūno priekio. Tuomet aukščiausia kūno vieta būna apie vidurį. Tai veiks, jei priekinėje dalyje iki maks.aukščio vietos nebus jokių išsikišimų.Išsikišimai priverčia anksčiau atitrūkti paviršinius sluoksnius, dėl ko sūkurių sistema pasidaro galingesnė.
Žuvų kūno ypatumai - priekis bukai suapvalintas, užpakalyje tolydžiai pereina į aštroką briauną - uodegos peleką. Tokia forma užtikrina aptekėjimą be atitrūkimo.
Didėjant žuvies kūno aukščiui, didėja užpakalinės kūno dalies kontūrų statumas (aptekamo kūno uodeginio kūgio viršūnės kampas pasidaro pernelyg bukas). Kūno aukštis neviršija 30% kūno ilgio: ryšys tarp žuvies judrumo ir Y labai ryškus; didžiausi Y (0.40-0.55) greitųjų pelaginių žuvų, stiprios srovės upių žuvų, tykančių stambių plėšrūnų. Šios reikšmės gerai užtikrina paviršinio sluoksnio atitrūkimo tikimybę.
Ryšys tarp Y ir judėjimo greičio tuo didesnis, kuo žemesnis kūnas. Greičiausiųjų žuvų kūno aukštis 10-30% (dažniausiai - 12-27%), o Y svyruoja nuo 0.40 iki 0.57.
Santykinio kūno aukščio mažėjimas sulėtėja ar išnyksta žuvims su pilviniu kiliu. Jų Y ontogenezės pradžioje labai spartus, o po to sulėtėja. Santykinio aukščio mažėjimas sulėtėja ar dingsta kai svarbus vertikalus manevringumas. Vertikalus judrumas geriausias, kai kūnas diskiškas ar pusiau diskiškas. Pvz., Cyprinus ir Abramis.
Riebaliniai vokai pirmiausiai atsiranda už akies. Tai rodo, kad jų funkcija ne apsaugoti akį, o didinti jos aptakumą. Be to, paprastai riebalinai vokai ir pelekų gaubšlės vystosi kartu, sinchroniškai.
Itin greitų žuvų žvynai sunyksta, tai leidžia palaikyti mažą pasipriešinimą. Manoma, kad kardžuvių kardai ne medžioklės įrankis, o struktūra, mažinanti priekinį pasipriešinimą. Kai kurie stebėjimai rodo, kad kardžuvių greitis iki 120-130 km/h (35-37 m/s). Spėjama, kad apie kardą dėl kavitacijos gali susidaryti dujinė kaverna, mažinanti trintį.
Ypatingai greitos žuvys (Scombridae, dalis Carangidae) už antrojo nugarinio ir analinio pelekų turi daug atskirų mažyčių pelekėlių - pakitusių atsiskyrusių antrojo nugarinio ir analinio pelekų stipinų.