Comment les poissons respirent-ils ?
Aucun animal ne peut vivre sans oxygène. Il est dans l'air et dissous dans l'eau. Les vertébrés terrestres respirent l'oxygène de l'air ; leur organe respiratoire est le poumon. Les poissons extraient l'oxygène de l'eau, pour cela ils ont des branchies.
Les poissons respirent en prenant de l'eau dans leur bouche. À travers le pharynx, dans lequel se trouvent des rangées d'ouvertures appariées - des fentes branchiales, l'eau pénètre dans les branchies situées des deux côtés de la tête et, les lavant, s'écoule sous la couverture branchiale. Dans le même temps, l'oxygène qui y est dissous à travers les couvertures les plus minces des filaments branchiaux, pénétrés par les capillaires sanguins, pénètre dans le sang et le système circulatoire fournit de l'oxygène aux cellules. A l'air, le poisson s'étouffe dès que les filaments branchiaux se dessèchent et deviennent imperméables à l'oxygène.
Lorsque les poissons respirent, ils «inhalent» et «expirent» non pas de l'air, comme les humains, mais de l'eau. Observez un poisson dans un aquarium pendant que sa bouche et ses branchies s'ouvrent et se ferment pour fournir au corps une solution aqueuse fraîche d'oxygène.
Cependant, à partir de ce règle générale il y a une exception. En Afrique, en Amérique du Sud et en Australie, vivent des poissons-poumons qui respirent non seulement avec des branchies, mais aussi avec une vessie natatoire reliée par un conduit au pharynx. Cependant, la structure de leur vessie natatoire cellulaire n'est pas très différente de celle des vrais poumons. Chez la plupart des espèces modernes, c'est même un organe apparié, comme chez tous les vertébrés supérieurs. Les poumons aspirent de l'air dans leurs "poumons" avec leurs narines lorsque leur bouche est fermée, comme tous les vertébrés terrestres, mais ils peuvent aussi respirer avec des branchies, comme les poissons. Tous sont des habitants de plans d'eau douce, qui s'assèchent partiellement ou totalement pendant la saison sèche. Ensuite, les poissons-poumons se couchent dans des trous creusés dans le sol et hibernent. Les protopters africains peuvent vivre sans eau pendant 9 mois, et un protopter expérimental a établi un record - plus de quatre ans !
Les protopters et les flocons sud-américains du bassin amazonien respirent de l'air pendant l'hibernation. Le horntooth australien n'hiberne pas et survit s'il reste au moins une flaque fétide de son réservoir. Même alors, lui, respirant avec son "poumon" non apparié, se sent bien, mais sans eau, il meurt rapidement.
Les dipneustes se nourrissent d'invertébrés, de poissons et d'amphibiens. Ils pondent pendant la saison des pluies.
Auparavant, les scientifiques pensaient que les vertébrés terrestres avaient évolué à partir d'anciens poissons-poumons. Mais maintenant, il est fermement établi que le lien entre les poissons et les amphibiens était des animaux de la classe des poissons à nageoires lobes presque complètement éteints, et le poisson-poumon, également éteint, à l'exception des six espèces modernes, est une branche latérale sans issue de évolution.
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Comprend 11 familles, dont 3 (Protopteridae, Lepidosirenidae et Ceratodontiformes) contiennent des poissons qui ont survécu à ce jour. Les dipneustes sont les contemporains des poissons à nageoires lobes. Connus depuis le Dévonien moyen, ils étaient nombreux jusqu'au Permien. Les dipneustes modernes sont représentés par 6 espèces, réunies en 2 ordres. Ils vivent dans les eaux tropicales fraîches d'Afrique, d'Amérique et d'Australie, adaptés à la vie dans l'assèchement des plans d'eau. En plus des branchies, ils ont des poumons formés à partir de la vessie natatoire et de structure similaire aux poumons des vertébrés terrestres.
La structure de leurs systèmes et organes est modifiée en raison de la respiration pulmonaire. Le cône artériel est partiellement divisé et ressemble à la même section chez les amphibiens, qui ne respirent qu'avec les poumons à l'âge adulte. Les dents du poisson-poumon, en raison de l'alimentation spécialisée de la végétation et des invertébrés, se présentent sous la forme de plaques. Le poisson-poumon pourrait probablement être une branche latérale des crossoptères. Un certain nombre de scientifiques suggèrent que c'était le poisson-poumon qui était l'ancêtre commun de tous les vertébrés terrestres et proposent de les séparer en une sous-classe ou même une classe distincte.
Dans les bilungs, l'ordre des Lepidosireniformes, deux poumons reliés à l'œsophage ont des poches et des alvéoles qui soulèvent la surface interne. Le corps est allongé, les écailles sont petites, immergées profondément dans la peau. Les nageoires paires sont flagellées. Lors d'une sécheresse (jusqu'à 9 mois), ils passent complètement à la respiration pulmonaire et hibernent. L'ordre comprend les familles Protopteridae et Lepidosirenidae et 4 espèces de protopters africains et 1 espèce de flocon sud-américain.
Les protopters diffèrent par leurs gammes, leur coloration, un certain nombre de caractéristiques anatomiques et de tailles: Protopterus amphibius 30 cm de long, P. aethiopicus - 2 M. Ils se nourrissent d'invertébrés et de poissons. Plus actif la nuit. Lorsque la sécheresse approche, les protopters creusent des trous, rongent des morceaux de sol, les écrasent avec leurs mâchoires et les jettent à travers les opercules. Le passage, de section ronde, a un diamètre de 5 à 70 mm et descend verticalement. A 50 cm de profondeur, le passage s'élargit, formant une chambre « dormante », où, presque doublé, le protopter attend la période sèche. Avant de tomber en hibernation, il obstrue l'entrée avec un capuchon d'argile et se recouvre d'un mince cocon de mucus durci. Pendant l'hibernation, le protopter perd jusqu'à 20% de sa masse et utilise le tissu musculaire comme source d'énergie nécessaire pour maintenir la vie. Cette énergie est dépensée non seulement pour la survie, mais aussi pour la maturation des gonades.
Avec le début de la saison des pluies, le protopter se prépare pour le frai - il creuse un trou de couvée dans des eaux peu profondes, qui a deux entrées. La chambre à couvain est située à une profondeur de 40 cm, le mâle protège la maçonnerie et prend soin de la progéniture. A l'âge d'un mois, les larves de 30 à 35 mm de long quittent le nid.
Le flocon, ou lepidosiren (Lepidosiren paradoxa), vit dans la partie centrale de l'Amérique du Sud. Longueur du corps 130 cm Il diffère des protopters par un corps plus allongé, des nageoires appariées plus réduites, des écailles plus petites et plus profondes fixées dans la peau et le fait qu'il consomme de la graisse pendant l'hibernation. Contrairement aux protopters, qui se reproduisent au fond de la chambre à couvain, le squamosal fait de la litière à partir de morceaux de végétation. Conservé avec succès dans les aquariums.
Le détachement de cornes à dents, ou en forme de poumon (Ceratodontiformes), représente le seul aspect moderne- dent de corne, ou barramunda (Neoceratodus forsteri). Il vit dans les rivières lentes et envahies par la végétation du nord-est de l'Australie. Longueur 175 cm, poids 10 kg. Leur corps allongé et comprimé latéralement est recouvert de grandes écailles et se termine par une nageoire caudale diphycerque. Contrairement aux deux poumons, il a un poumon, les nageoires appariées sont plus puissantes, ressemblent à des nageoires et un crâne cartilagineux non ossifié. A la recherche de nourriture (animaux et végétaux du fond), il rampe le long du fond en s'appuyant sur ses nageoires. Nage rapidement si nécessaire, en pliant le corps. Toutes les 40 à 60 minutes, il remonte à la surface de l'eau pour une portion d'air. L'expiration et l'inspiration sont accompagnées d'un sanglot bruyant. Pendant la période de sécheresse, lorsque les rivières d'Australie sont remplies de boue liquide, la dent cornue passe complètement à la respiration pulmonaire. Cependant, l'assèchement complet du réservoir est dangereux pour lui, car il n'hiberne pas.
Reproduction du début du printemps à la fin de l'automne. Il ne construit pas de nids, pond ses œufs sur la végétation aquatique et ne s'en soucie pas. Les œufs de 7 mm de diamètre contiennent un grand nombre de jaune et entouré d'une membrane gélatineuse. Développement du caviar en 1,5 semaines. Les dents à cornes du nouveau-né n'ont pas de nageoires appariées; la poitrine apparaît après deux semaines, l'abdomen - après 2,5 mois.
Les poissons peuvent être trouvés dans les marécages, les lacs, les mers et les rivières de toutes les zones géographiques de la planète. Ils passent toute leur vie sous l'eau sans éprouver aucune difficulté à respirer. La plupart d'entre eux n'ont pas besoin de flotter à la surface pour avaler une autre portion d'air. Que respirent les poissons ? Quels mécanismes les aident à survivre dans le milieu aquatique ? Nous parlerons de la structure interne des poissons et des astuces naturelles de ces animaux aquatiques dans notre article.
Besoin en oxygène
Dans le milieu aquatique, les poissons constituent le groupe d'animaux prédominant. Dans les rivières et les océans, ils passent par toutes les étapes de leur développement biologique - des œufs aux adultes. En même temps, seules quelques espèces peuvent émerger de temps en temps et inhaler l'air atmosphérique, alors que la majorité s'est adaptée pour vivre sans lui.
Mais que respirent les poissons lorsqu'ils sont constamment dans l'eau ? Comme les autres vertébrés, ils ont besoin d'oxygène pour fonctionner normalement. Ils "l'extraient" non pas de l'air, mais directement de l'eau, la filtrant littéralement. Pour obtenir suffisamment de gaz, ils doivent "traiter" une énorme quantité de liquide.
La teneur en oxygène dans le réservoir est extrêmement importante pour leur fonctionnement normal, et un manque d'oxygène provoque une privation d'oxygène chez les animaux et la mort. Cependant, les normes de concentration de gaz pour chaque espèce sont différentes. Par exemple, les tanches et les carpes vivent dans des plans d'eau stagnants et sont capables de survivre même avec une faible présence d'oxygène (de 4 cm 3 / l à 0,5 cm 3 / l). Truite, saumon, sandre, au contraire, sont très exigeants. Ils ont besoin d'une concentration en gaz supérieure à 7 cm 3 /l.
La perception des poissons change avec leur âge, avec le passage d'une saison à l'autre, et aussi en fonction de leur activité. Ainsi, plus l'individu est jeune et mobile, plus il a besoin d'oxygène. Les besoins augmentent fortement avant le frai, lorsque le poisson a besoin de beaucoup de force et d'énergie. Dans la chaleur et pendant le gel hivernal du réservoir, il y a un manque d'oxygène, ce qui fait que les animaux ont du mal à respirer.
Que respirent les poissons ? Dispositifs d'échange de gaz
Tout comme chez nous, les échanges gazeux chez les poissons s'effectuent à l'aide du système circulatoire. Pour cela, la plupart d'entre eux n'ont qu'un seul cercle de circulation sanguine et un cœur à deux chambres, chez les espèces à respiration pulmonaire, il existe deux de ces cercles. L'oxygène pénètre dans le cœur par les vaisseaux, et il y pénètre par les branchies, qui filtrent le gaz de l'eau.
Le système respiratoire des poissons, en effet, est plus efficace que celui de l'homme. Il est capable de filtrer deux à trois fois plus d'oxygène de l'eau que les poumons ne se séparent de l'atmosphère. En gros, les poissons respirent par des branchies, mais parfois leur travail ne suffit pas ou les conditions ne permettent pas de les utiliser normalement. Dans ce cas, d'autres organismes spéciaux leur sont rattachés.
Il existe plusieurs façons supplémentaires ou alternatives de respirer les poissons. Absolument toutes les espèces s'aident, effectuant partiellement des échanges gazeux à travers la peau. Certains utilisent également la vessie natatoire, d'autres utilisent les intestins ou le caecum dans l'estomac. Certaines espèces se sont adaptées à la respiration de l'air atmosphérique, elles utilisent pour cela des organes labyrinthiques ou supragillaires.
La structure interne du poisson: comment les branchies sont disposées
La respiration des poissons commence par l'ingestion d'eau par la bouche. Dans le pharynx, ils ont un appareil branchial, dans lequel se déroule le processus ultérieur. L'appareil est constitué d'arcs branchiaux situés sur les côtés de l'animal. Ils sont soutenus par des filaments branchiaux et des étamines. À l'extérieur, chez les poissons osseux, les arcs sont recouverts de couvertures.
Les branchies des poissons sont reliées à de nombreux vaisseaux sanguins. Une fois dans le pharynx, l'eau traverse les arcs branchiaux, lave les pétales et donne de l'oxygène aux artères qui leur sont attachées. Le sang enrichi est envoyé au cœur et aux tissus, et de là, il retourne au pharynx, où il libère du dioxyde de carbone dans l'eau et l'évacue par les fentes branchiales.
Poisson-poumon
Comme mentionné ci-dessus, le principal instrument d'échange de gaz est les branchies. Cependant, que respirent les poissons appelés "poumons" ? Ces animaux sont désormais représentés par un seul ordre, qui comprend six espèces. Ils vivent près de l'Australie, de l'Afrique et de l'Amérique du Sud.
De tous les poissons, ce sont les parents les plus proches des tétrapodes. Une autre caractéristique d'eux est qu'en plus des branchies, ils ont des poumons simplifiés. Une telle adaptation leur permet de vivre dans des plans d'eau avec une très petite quantité d'oxygène et, si nécessaire, de l'obtenir de l'air atmosphérique, émergeant à la surface.
Poisson labyrinthe ou chenille
Les poissons labyrinthes représentent un détachement de poissons à nageoires rayonnées. Ceux-ci comprennent de nombreuses espèces d'aquarium, telles que le lapius, le gourami, les bettas siamois, les macropodes, le labtose et autres. Dans la nature, ils vivent dans les eaux douces d'Afrique et d'Asie.
Tous savent aussi respirer de l'air. Ils n'ont pas de poumons, mais il existe un organe spécial en forme de poche, composé de nombreuses plaques. Des capillaires s'approchent de ses parois, avec lesquels s'effectue l'échange de gaz. L'organe labyrinthe est situé au-dessus des branchies du poisson. Grâce à lui, les animaux peuvent vivre plusieurs jours sans eau. Dans le même temps, le "second vent" n'est pas un ajout pratique aux branchies. Ils ne peuvent pas utiliser l'organe du labyrinthe, ils sont donc obligés de sortir périodiquement de l'eau, sinon ils risquent de suffoquer.
Lorsque, lors d'une sécheresse de six mois, le lac Tchad en Afrique réduit sa superficie de près d'un tiers et que le fond vaseux est exposé, les habitants vont pêcher, emportant avec eux... des houes. Ils recherchent des monticules ressemblant à des taupinières sur le fond séché et creusent dans chaque capsule d'argile avec du poisson plié en deux, comme une pince à cheveux.
Ce poisson s'appelle protopterus ( Protoptère) et appartient à la sous-classe 1 des dipneustes ( dipnoï). En plus des branchies communes aux poissons, les représentants de ce groupe ont également un ou deux poumons - une vessie natatoire modifiée, à travers les parois desquelles sont tressées des capillaires, des échanges gazeux se produisent. Air atmosphérique pour respirer les poissons capturés par la bouche, remontant à la surface. Et dans leur oreillette, il y a un septum incomplet, qui se poursuit dans le ventricule. Le sang veineux provenant de organes du corps, pénètre dans la moitié droite de l'oreillette et dans la moitié droite du ventricule, et le sang provenant du poumon entre côté gauche cœurs. Ensuite, le sang "pulmonaire" oxygéné pénètre principalement dans les vaisseaux qui traversent les branchies jusqu'à la tête et les organes du corps, et le sang du côté droit du cœur, passant également par les branchies, pénètre en grande partie dans le vaisseau menant au poumon. Et bien que le sang pauvre et riche en oxygène soit partiellement mélangé à la fois dans le cœur et dans les vaisseaux, on peut encore parler des débuts de deux cercles de circulation sanguine chez le poisson-poumon.
Les dipneustes sont un groupe très ancien. Leurs restes se trouvent dans des gisements de la période dévonienne de l'ère paléozoïque. Pendant longtemps, les poissons-poumons n'étaient connus que par ces fossiles, et ce n'est qu'en 1835 qu'un protopter vivant en Afrique s'est avéré être un poisson-poumon. Au total, il s'est avéré que des représentants de six espèces de ce groupe ont survécu à ce jour: la dent de corne australienne de l'ordre des poumons, le flocon américain - un représentant de l'ordre des deux poumons et quatre espèces du Genre africain Protoptère, également de l'ordre des deux poumons. Tous, comme, apparemment, et leurs ancêtres, les poissons d'eau douce.
Dent de corne australienne(Neoceratodus forsteri) se trouve dans une très petite zone - dans les bassins des rivières Burnett et Mary au nord-est de l'Australie. C'est un gros poisson avec une longueur de corps allant jusqu'à 175 cm et un poids de plus de 10 kg. Le corps massif de la dent de corne est comprimé latéralement et recouvert de très grandes écailles, et les nageoires appariées charnues ressemblent à des nageoires. La dent de corne est colorée de couleurs uniformes - du brun rougeâtre au gris bleuâtre, le ventre est clair.
Ce poisson vit dans les rivières à courant lent, fortement envahies par la végétation aquatique et de surface. Toutes les 40 à 50 minutes, la dent de corne émerge et exhale l'air du poumon avec bruit, émettant un grognement caractéristique qui se propage loin dans les environs. Reprenant son souffle, le poisson redescend au fond.
La plupart du temps, la dent de corne passe au fond de bassins profonds, où elle se couche sur le ventre ou se tient debout, appuyée sur ses nageoires et sa queue en forme de nageoire. À la recherche de nourriture - divers invertébrés - il rampe lentement et parfois "marche", en s'appuyant sur les mêmes nageoires appariées. Il nage lentement, et ce n'est que lorsqu'il est effrayé qu'il utilise sa queue puissante et montre sa capacité à se déplacer rapidement.
La période de sécheresse, lorsque les rivières deviennent peu profondes, la dent de corne survit dans les fosses préservées avec de l'eau. Lorsqu'un poisson meurt dans une eau surchauffée, stagnante et pratiquement dépourvue d'oxygène, et que l'eau elle-même se transforme en une bouillie fétide à la suite de processus de putréfaction, la dent de corne reste vivante grâce à sa respiration pulmonaire. Mais si l'eau s'assèche complètement, ces poissons meurent quand même, car, contrairement à leurs parents africains et sud-américains, ils ne peuvent pas hiberner.
Le frai de la dent de corne a lieu pendant la saison des pluies, lorsque les rivières gonflent et que l'eau qu'elles contiennent est bien aérée. Les poissons de grande taille, mesurant jusqu'à 6–7 mm de diamètre, pondent leurs œufs sur les plantes aquatiques. Au bout de 10 à 12 jours, les larves éclosent et, jusqu'à ce que le sac vitellin soit résorbé, reposent sur le fond, ne se déplaçant qu'occasionnellement sur une courte distance. Au 14ème jour après l'éclosion, les nageoires pectorales apparaissent chez les alevins, et à partir du même moment, le poumon commence probablement à fonctionner.
Horntooth a une viande savoureuse et il est très facile de l'attraper. En conséquence, le nombre de ces poissons a été considérablement réduit. Les horntooths sont maintenant sous protection et des tentatives sont en cours pour les acclimater dans d'autres plans d'eau d'Australie.
L'histoire de l'un des canulars zoologiques les plus célèbres est liée à la dent de corne. En août 1872, le directeur du musée de Brisbane était en tournée dans le nord-est de l'Australie, et un jour il fut informé qu'un petit-déjeuner avait été préparé en son honneur, pour lequel les indigènes apportèrent un poisson très rare pêché par eux à 8-10 miles de la fête. Et en effet, le réalisateur a vu un poisson d'une apparence très étrange : un long corps massif était couvert d'écailles, les nageoires ressemblaient à des nageoires et le museau ressemblait à un bec de canard. Le scientifique a fait des dessins de cette créature inhabituelle et, après son retour, il les a remis à F. De Castelnau, un éminent ichtyologiste australien. Castelnau n'a pas tardé à décrire un nouveau genre et une nouvelle espèce de poisson à partir de ces dessins - Spatules d'Ompax. Une discussion plutôt animée a suivi sur la relation entre la nouvelle espèce et sa place dans le système de classification. Il y avait de nombreuses raisons de disputes, puisque dans la description Ompax beaucoup de choses restaient obscures et il n'y avait aucune information sur l'anatomie du tout. Les tentatives pour obtenir un nouveau spécimen ont été infructueuses. Il y avait des sceptiques qui ont exprimé des doutes sur l'existence de cet animal. Toujours mystérieux Spatules d'Ompax pendant près de 60 ans, il a continué à être mentionné dans tous les ouvrages de référence et résumés de la faune australienne. Le mystère a été résolu de manière inattendue. En 1930, un article paraît dans le Sydney Bulletin, dont l'auteur souhaite rester anonyme. Cet article rapportait qu'une plaisanterie innocente avait été jouée à l'ingénu directeur du Brisbane Museum, puisque l'Ompax qu'on lui servait était préparé à partir de la queue d'une anguille, du corps d'un mulet, de la tête et des nageoires pectorales d'un dent de corne, et du museau d'ornithorynque. D'en haut, toute cette ingénieuse structure gastronomique était habilement recouverte d'écailles du même dent de corne...
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Les dipneustes africains - protopters - ont des nageoires appariées filiformes. La plus grande des quatre espèces gros protopter(Protopterus aethiopicus) peut atteindre une longueur de plus de 1,5 m, et la longueur habituelle petit protopter(P. amphibius) - environ 30 cm.
Ces poissons nagent, serpentant le corps comme des anguilles. Et le long du fond, à l'aide de leurs nageoires filiformes, ils se déplacent comme des tritons. Dans la peau de ces nageoires se trouvent de nombreuses papilles gustatives - dès que la nageoire touche un objet comestible, le poisson se retourne et attrape la proie. De temps en temps, des protoptères remontent à la surface, avalant l'air atmosphérique par leurs narines 2.
Les protopters vivent en Afrique centrale, dans des lacs et des rivières qui traversent des zones marécageuses soumises à des inondations annuelles et s'assèchent pendant la saison sèche. Lorsque le réservoir s'assèche, lorsque le niveau d'eau tombe à 5–10 cm, les protopters commencent à creuser des trous. Le poisson attrape le sol avec sa bouche, l'écrase et le jette par les fentes branchiales. Après avoir creusé une entrée verticale, le protopter fait une chambre à son extrémité, dans laquelle il est placé, en pliant le corps et en relevant la tête. Alors que l'eau est encore humide, le poisson se lève de temps en temps pour prendre une bouffée d'air. Lorsque le film d'eau de séchage atteint le bord supérieur du limon liquide tapissant le fond du réservoir, une partie de ce limon est aspirée dans le trou et obstrue la sortie. Après cela, le protopter n'est plus montré sur la surface. Avant que le bouchon ne soit complètement sec, le poisson, y pénétrant avec son museau, le compacte par le bas et le soulève quelque peu en forme de bouchon. Lorsqu'il est sec, le bouchon devient poreux et laisse passer suffisamment d'air pour maintenir en vie les poissons endormis. Dès que le capuchon durcit, l'eau du terrier devient visqueuse à cause de l'abondance de mucus sécrété par le protopter. Au fur et à mesure que le sol s'assèche, le niveau d'eau dans le trou baisse et finalement le passage vertical se transforme en chambre à air, et le poisson, se penchant en deux, gèle dans la partie inférieure élargie du trou. Un cocon visqueux se forme autour de lui, adhérant étroitement à la peau, dans la partie supérieure duquel se trouve un mince passage à travers lequel l'air pénètre dans la tête. Dans cet état, le protopter attend la prochaine période pluvieuse, qui se produit dans 6 à 9 mois. Dans des conditions de laboratoire, les protopters ont été maintenus en hibernation pendant plus de quatre ans et, à la fin de l'expérience, ils se sont réveillés en toute sécurité.
Protopter enterré dans la boue pendant une sécheresse
Pendant l'hibernation, le taux métabolique des protopters diminue fortement, mais néanmoins, en 6 mois, le poisson perd jusqu'à 20% de la masse initiale. Étant donné que l'énergie est fournie au corps par la décomposition non pas des réserves de graisse, mais principalement des tissus musculaires, les produits du métabolisme de l'azote s'accumulent dans le corps du poisson. Pendant la période active, ils sont principalement excrétés sous forme d'ammoniac, mais pendant l'hibernation, l'ammoniac est converti en urée moins toxique, dont la quantité dans les tissus à la fin de l'hibernation peut représenter 1 à 2% de la masse du poisson. Les mécanismes qui confèrent une résistance à des concentrations aussi élevées d'urée n'ont pas encore été élucidés.
Lorsque les réservoirs se remplissent au début de la saison des pluies, le sol s'imprègne progressivement, l'eau remplit la chambre à air et le protopter, traversant le cocon, commence périodiquement à sortir la tête et à inhaler l'air atmosphérique. Lorsque l'eau recouvre le fond du réservoir, le protopter quitte le trou. Bientôt, l'urée est excrétée de son corps par les branchies et les reins.
Un mois et demi après avoir quitté l'hibernation, la reproduction commence chez les protopters. Dans le même temps, le mâle creuse un trou de ponte spécial au fond du réservoir, parmi les fourrés de végétation, et y attire une ou plusieurs femelles, chacune pondant jusqu'à 5 000 œufs de 3 à 4 mm de diamètre. Après 7 à 9 jours, les larves apparaissent avec un grand sac vitellin et 4 paires de branchies externes pennées. À l'aide d'une glande à ciment spéciale, les larves sont fixées aux parois du trou de nidification.
Après 3 à 4 semaines, le sac vitellin se résorbe complètement, les alevins commencent à se nourrir activement et quittent le trou. En même temps, ils perdent une paire de branchies externes et les deux ou trois paires restantes peuvent persister plusieurs mois. Dans un petit protopter, trois paires de branchies externes sont conservées jusqu'à ce que le poisson atteigne la taille d'un adulte.
Après avoir quitté le trou de frai, les alevins protopter nagent pendant un certain temps seulement à côté de celui-ci, s'y cachant au moindre danger. Pendant tout ce temps, le mâle est près du nid et le défend activement, se précipitant même sur une personne qui s'approche.
Protopter sombre(P. dolloi), présent dans les bassins fluviaux du Congo et de l'Ogowé, vit dans des zones marécageuses où une couche d'eau souterraine est préservée pendant la saison sèche. Lorsque les eaux de surface commencent à diminuer en été, ce poisson, comme ses parents, s'enfouit dans la boue du fond, mais creuse jusqu'à une couche de limon liquide et d'eau souterraine. S'y étant installé, le protopter obscur passe la saison sèche sans créer de cocon et se relève de temps en temps pour respirer l'air frais.
Le terrier du protopter sombre commence par un parcours incliné, dont la partie élargie sert de poisson et de chambre de frai. Selon les récits des pêcheurs locaux, de tels trous, s'ils ne sont pas détruits par les inondations, servent le poisson de cinq à dix ans. En préparant le terrier pour le frai, le mâle construit d'année en année un monticule de boue autour de celui-ci, qui finit par atteindre 0,5 à 1 m de hauteur.
Les protopters ont attiré l'attention des scientifiques impliqués dans la création de somnifères. Des biochimistes anglais et suédois ont tenté d'isoler des substances "hypnotiques" du corps d'animaux en hibernation, dont le protopter. Lorsqu'un extrait du cerveau de poissons endormis a été injecté dans le système circulatoire de rats de laboratoire, leur température corporelle a commencé à chuter rapidement et ils se sont endormis aussi rapidement que s'ils s'évanouissaient. Le sommeil a duré 18 heures et lorsque les rats se sont réveillés, aucun signe qu'ils étaient en sommeil artificiel n'a pu être trouvé en eux. L'extrait obtenu à partir du cerveau de protoptères éveillés n'a provoqué aucun effet chez le rat.
flocon américain(Lepidosiren paradoxa), ou lépidosirène,- un représentant du dipneuste qui vit dans le bassin amazonien. La longueur du corps de ce poisson atteint 1,2 m et les nageoires appariées sont courtes. Les lépidosirènes vivent principalement dans des réservoirs temporaires inondés d'eau lors des pluies et des inondations, et se nourrissent d'une variété d'aliments pour animaux, principalement des mollusques. Ils peuvent également manger des plantes.
Lorsque le réservoir commence à s'assécher, lepidosiren creuse un trou au fond, dans lequel il s'installe de la même manière que les protopters, et obstrue l'entrée avec un bouchon de liège du sol. Ce poisson ne forme pas de cocon - le corps d'un lépidosiren endormi est entouré de mucus humidifié par les eaux souterraines. Contrairement aux protopters, la base du métabolisme énergétique pendant l'hibernation en flocons est la graisse stockée.
Dans 2-3 semaines après la nouvelle inondation du réservoir, les lépidosirènes commencent à se reproduire. Le mâle creuse un terrier vertical, se courbant parfois horizontalement vers la fin. Certains terriers atteignent 1,5 m de long et 15 à 20 cm de large. Le poisson traîne des feuilles et de l'herbe jusqu'au fond du trou, sur lequel la femelle pond des œufs de 6 à 7 mm de diamètre. Le mâle reste dans le terrier pour garder les œufs et les alevins éclos. Le mucus sécrété par sa peau a un effet coagulant et nettoie l'eau du trou de la turbidité. De plus, à cette époque, des excroissances cutanées ramifiées de 5 à 8 cm de long, abondamment pourvues de capillaires, se développent sur ses nageoires ventrales.Certains ichtyologistes pensent que pendant la période de prise en charge de la progéniture, le lépidosirène n'utilise pas la respiration pulmonaire et ces excroissances servent de branchies externes supplémentaires. Il y a aussi un point de vue opposé - remonter à la surface et prendre une gorgée air frais, le lépidosirène mâle retourne au terrier et, à travers les capillaires des excroissances, cède une partie de l'oxygène à l'eau, dans laquelle les œufs et les larves se développent. Quoi qu'il en soit, après une période de reproduction, ces excroissances se résorbent.
Les larves issues des œufs ont 4 paires de branchies externes fortement ramifiées et une glande de ciment, avec laquelle elles se fixent aux parois du nid. Environ un mois et demi après l'éclosion, lorsque les alevins atteignent une longueur de 4 à 5 cm, ils commencent à respirer à l'aide des poumons et les branchies externes se dissolvent. A ce moment les alevins de lepidosiren sortent du trou.
La population locale apprécie la viande savoureuse du lépidosérène et extermine intensivement ces poissons.
Schéma de la circulation artérielle du poisson-poumon:
1-4 - les première-quatrième paires d'arcs artériels branchiaux; 5 - aorte dorsale;
6 - aorte abdominale; 7 - artère pulmonaire; 8 - veine pulmonaire.
Littérature
La vie des animaux. Volume 4, partie 1. Poisson. – M. : Lumières, 1971.
Sciences et vie; 1973, n° 1 ; 1977, n° 8.
Naumov N.P., Kartashev N.N. Zoologie des vertébrés. Partie 1. Accords inférieurs, sans mâchoires, poissons, amphibiens : Manuel pour biologiste. spécialiste. Univ. - M. : École supérieure, 1979.
1 Selon d'autres idées, le dipneuste ( Dipneustomorpha) – super-ordre dans la sous-classe à nageoires lobées ( Sarcoptérygien).
2 Chez la plupart des poissons, les narines sont aveuglément fermées, mais chez le poumon, elles sont reliées à la cavité buccale.
Tout a commencé le jour où William Forster a décidé de se promener dans la ville. Il élevait des moutons et vivait dans une ferme, loin du monde civilisé, sur la rivière Benet dans le Queensland. Puis il s'est lassé de cette affaire, et il est venu à Sydney pour s'y installer. Un jour de 1869, Forster décida d'explorer la ville. Je suis allé, bien sûr, au musée.
Ici, j'ai rencontré Gerard Kreft, conservateur du musée, et ils ont commencé à parler. Forster demanda en passant :
"Monsieur, pourquoi votre musée n'a-t-il aucun de ces gros poissons que nous avons à Benet River?"
- Gros poisson? Qu'est-ce que c'est gros poisson?
- Une barramonde. On les appelle aussi saumon Benet.
« Où est la rivière Benet ? » Je ne sais pas.
« Nord, monsieur. Dans le Queensland. Tant de ces poissons. Ils ressemblent à de l'acné grasse. Vert, cinq pieds de long. Leurs écailles sont épaisses et larges. Et imaginez - ce barramunda n'a que quatre nageoires ! Tout sur le ventre. Oui, seulement quatre, je m'en souviens bien : je l'ai attrapé moi-même plus d'une fois.
« Tu sais, Forster, je n'ai aucune idée de quel genre de poisson tu parles. Je n'ai rien entendu à propos de votre barramuid. Peut-être s'agit-il d'une espèce encore inconnue de la science ? Ce serait bien de nous donner quelques barramunds pour le musée.
"Oh, bien sûr," acquiesça gentiment Forster. - Ça peut être fait. Mon cousin vit toujours à la ferme. Je vais lui écrire.
Et quelques semaines plus tard, un tonneau a été apporté au musée de Sydney, et dans le tonneau il y avait du poisson, très fortement salé.
Kreft était littéralement abasourdi quand il les a vus. Forster ne s'y est pas trompé : les poissons sont totalement inédits. Oui, ils n'ont que quatre nageoires. Tout sur le ventre. Et ils ressemblent tous plus à des pattes courtes, mais sans doigts. Et la queue est très spéciale : pas fourchue, comme beaucoup de poissons, mais comme emplumée, comme une plume d'oiseau. Les zoologistes appellent les queues de ce type diphycerques. C'est peut-être la forme la plus ancienne de toutes les queues de poisson.
Mais alors Kreft a vu dans le ciel et la mâchoire inférieure du poisson quatre grandes plaques de dents fusionnées, semblables à des crêtes de coq - c'était complètement inattendu.
Les paléontologues ont depuis longtemps rencontré de telles dents plus râpes parmi les fossiles anciens, mais elles n'ont encore été trouvées chez aucun poisson vivant.Le professeur Agassiz, grand connaisseur des poissons fossiles, a appelé les propriétaires de ces étranges dents cératodes, c'est-à-dire des dents à cornes. Leurs troupeaux innombrables habitaient il y a 70 et 100 millions d'années les eaux douces de notre planète.
Et maintenant, Kreft tenait ce ceratod dans ses mains ! Alors il a décidé, après avoir soigneusement examiné les dents du barramunda, et donc, sans hésitation, il a surnommé les cératodes "saumon Benet". Mais plus tard, les paléontologues ont trouvé non seulement des dents, mais aussi des squelettes de vrais cératodes fossiles, et ils ne ressemblaient pas tout à fait au squelette du "ceratod" de Benet. Par conséquent, certains ichtyologistes ont proposé d'ajouter le préfixe "neo" (c'est-à-dire "nouveau") ou "epi" (qui signifie "après") au nom scientifique de barramunda. Mais souvent, on l'appelle encore simplement ceratod, sans aucun préfixe.
En explorant les poissons, Kreft en a ouvert un et a trouvé quelque chose d'autre d'incroyable - facile ! vrai poumon dans le poisson ! Il avait aussi des branchies, mais il avait aussi un poumon. Cela signifie que la barramunda respirait à la fois avec des branchies et des poumons, ce qui signifie que c'est un poisson-poumon !
Avant cela, les zoologistes ne connaissaient que deux poissons à respiration daoyak : lepidosiren, ou dans le karamura local, vivant dans Amérique du Sud, et protopterus (alias Komtok), qui est commun en Afrique centrale. Ils ont deux poumons, le néoceratod n'en a qu'un. Lepidosiren et Protopterus vivent dans des eaux marécageuses envahies d'herbes et d'algues, qui ne sont remplies d'eau que pendant les périodes de pluie. Mais une sécheresse s'installe et l'eau vient à manquer. Les bras morts et les marécages des rivières s'assèchent et, pour ne pas mourir, les poissons que la nature, en plus des branchies, dotés de poumons, s'enfouissent dans le limon et hibernent comme un ours dans une tanière.
Le néoceratod, trouvé en Australie, diffère de ses parents à respiration pulmonaire non seulement en ce qu'il a un poumon. Il est plus « végétarien » qu'eux : fidèle aux traditions de ses ancêtres, il mange aussi des plantes que les autres dipneustes refusent désormais. Barramunda dépose son très gros caviar non dans les visons et les fosses au fond - il attache chaque caviar dans une épaisse coquille gélatineuse aux plantes sous-marines. Et le plus important - en cas de sécheresse, lorsque les rivières s'assèchent, les néoceratodes ne creusent pas dans le limon. Les poissons se rassemblent simplement dans des flaques d'eau et "respirent ici avec leurs poumons".
Ils rampent là où, sous l'ombre épaisse des buissons, le soleil n'est pas si brûlant et où des gouttes d'humidité ont été préservées. Là, ils sont immobiles. Et respire et respire. Et en attendant la pluie. Mais pendant longtemps, bien sûr, ils ne peuvent pas tenir comme ça. Lors de grandes sécheresses, de nombreux néoceratodes meurent. Par conséquent (et aussi parce qu'ils sont très savoureux), ces poissons sont maintenant très rares, ils n'ont survécu que dans les rivières Benet et Mary.
Au moment où le baril de néoceratodes salés atteignit le musée de Sydney depuis la rivière Benet, Ernst Haeckel et Franz Müller avaient déjà formulé leur fameuse loi biogénétique : la phylogénie se répète dans l'ontogénie. Ces quelques mots signifient beaucoup. Les biologistes appellent phylogenèse l'évolution séculaire des plantes et des animaux. Et l'ontogenèse est le développement embryonnaire et post-embryonnaire de chaque organisme individuel.
Ainsi, selon la loi biogénétique, tout animal, passant d'un œuf à un nouveau-né, passe à un rythme accéléré par les principales étapes de l'évolution de son espèce, répétant en termes généraux les phases clés de la métamorphose phylogénétique, qui a duré des centaines d'années. millions d'années, en quelques semaines. C'est pourquoi les embryons d'oiseaux, de grenouilles, de poissons, d'animaux et de personnes à certains stades de développement sont similaires les uns aux autres. Des fœtus humains âgés de quelques semaines indiquent clairement que nos lointains ancêtres étaient autrefois... des poissons.
Avec la découverte de la loi biogénétique, la théorie de Darwin a reçu un puissant renforcement. Un autre élément de preuve a été obtenu que tous les vertébrés descendent de poissons.
Mais quel genre de poisson ? Et qui a donné naissance aux poissons eux-mêmes?
C'est ce qu'a voulu établir le célèbre biologiste et darwiniste allemand Ernst Haeckel lorsqu'il a équipé une expédition en Australie pour des embryons de néoceratodes. Après tout, cet ancien poisson, comme il a été alors décidé, est le plus proche de ces créatures mystérieuses qui sont devenues nos ancêtres il y a trois cents millions d'années.
En août 1891, l'étudiant de Haeckel, Richard Semon, arriva en Australie. Le Dr Kreft, décrivant les néoceratodes, a assuré qu'il vit dans l'eau saumâtre, mange des plantes et s'enterre dans le limon pendant la sécheresse. Tout s'est mal passé. Et Semon perdait son temps à croire Creft et à chasser le poisson dans l'embouchure des rivières Benet et Mary, où l'eau était saumâtre. Personne n'a jamais entendu parler d'un tel poisson.
Puis Richard Semon est allé à l'intérieur des terres. Il savait que les néoceratodes se reproduisaient sur les plantes. Le caviar est gros, presque un centimètre de diamètre. Il semblerait qu'il soit facile de la remarquer. Mais Simon ne la trouva pas. Jour après jour, semaine après semaine, il a saccagé les algues et les herbes sous-marines, mais il n'y avait pas de caviar. Mais Semon escalada obstinément les roseaux jusqu'à la taille dans l'eau. Et enfin, oh bonne chance ! Trois oeufs! Les voici - trois perles mates sur une tige verte ! Au début, il n'en croyait pas ses yeux. Mais il n'y avait aucun doute : c'était du caviar de barramunda !
- Barramunds ? Non, monsieur, hurlez. Les Australiens, qui aidaient l'étranger possédé à trouver une aiguille dans une botte de foin, secouèrent la tête à l'unisson.
« Non, pas des barramundas. C'est du caviar de djelle.
Simon laissa tomber ses mains. Mais ensuite il a pensé - et ne s'est pas trompé - si Krefft s'était mélangé ici aussi : peut-être que neoceratoda dans son pays natal ne s'appelle pas barramunda, mais dyelle ?
- Et qu'est-ce qu'il est - djelle ?
Ils lui ont dit lequel. Ils montrèrent également ses os rongés, et Semon comprit qu'il avait trouvé ce qu'il cherchait.
Maintenant que tout le monde savait que l'étranger cherchait du caviar de djelle, tout s'est tout de suite bien passé. Semon a alcoolisé et apporté en Europe sept cents œufs de néoceratod. Les embryons qui y étaient enfermés étaient d'âges différents. Et lorsque Semoy commença à les étudier, toutes les phases de l'ontogenèse du plus ancien des poissons s'ouvrirent à ses yeux.
De nombreux zoologistes pensent que les anciens ancêtres des poissons et de tous les vertébrés en général (y compris les humains), les soi-disant accords *, descendent d'une sorte de vers polychètes - les polychètes. Lancelet , un petit "poisson" ressemblant à une feuille de muguet sans nageoires, sans os, sans dents et sans mâchoires (mais avec un accord, которая, зарывшись в песок, процеживает ртом воду, выуживая детрит и планктон, представляет собой, пожалуй, наименее искаженный живой "портрет" давно вымерших наших предков, когда они не были уже червями, но не стали еще и рыбами.!}
Derrière les créatures similaires à la lancette, des "premiers poissons" sans mâchoires sont apparus, à partir desquels seules des dents de peau pétrifiées, puis des poissons à mâchoires, ont survécu.
Puis il y eut une grande migration de poissons des mers vers les rivières. Il est possible qu'ils aient fui vers les eaux douces les crustacés prédateurs, qui se sont immensément reproduits dans les mers.
Des rivières et des lacs, les premiers tétrapodes sont sortis sur terre. Les poissons qui vivaient ici il y a trois cent cinquante millions d'années respiraient à la fois avec des branchies et des poumons. Sans poumons, ils étoufferaient dans l'eau moisie et pauvre en oxygène des lacs primitifs.
Certains d'entre eux mâchaient des plantes à dents de meule (les soi-disant vrais respirateurs de daoyak). D'autres, avec des plumes croisées, mangeaient tout ce qu'ils pouvaient attraper.
Les plumes croisées avaient un grand avenir : elles étaient destinées à donner naissance à tous les habitants à quatre pattes et à plumes de la terre.
Les poissons anciens avec des poumons avaient d'étonnantes nageoires en forme de pattes avec un squelette en forme de brosse, très agile et musclé. Sur ces nageoires, ils rampaient le long du fond. Probablement, ils sont également montés à terre pour respirer calmement et se détendre ici. Peu à peu, les nageoires guindées se sont transformées en véritables pattes. Les poissons sont sortis de l'eau et ont commencé à vivre sur terre.
Mais quelle raison a poussé les poissons à nageoires lobes, qui, vraisemblablement, se sentaient assez bien dans l'eau, à quitter leur élément d'origine ? Manque d'oxygène ? Non. Même s'il n'y avait pas assez d'oxygène, ils pouvaient remonter à la surface et respirer l'air pur. Après tout, ils avaient des poumons.
Peut-être que la faim les a poussés à atterrir ? Pas non plus, car la terre à cette époque était plus déserte et pauvre en nourriture que les mers et les lacs.
Dangere peut-être ? Non, et pas un danger, car les poissons à nageoires lobes étaient les prédateurs les plus grands et les plus puissants des lacs de cette époque.
C'est la recherche de l'eau qui a poussé les poissons à sortir de l'eau ! Cela semble paradoxal, mais c'est précisément la conclusion à laquelle les scientifiques sont arrivés après avoir soigneusement étudié tous raisons possibles. Le fait est qu'à cette époque lointaine, les réservoirs d'eau douce peu profonds se sont souvent asséchés. Les lacs se sont transformés en marécages, les marécages en flaques. Enfin, des flaques s'assèchent sous les rayons brûlants du soleil. Les poissons à nageoires lobes, pour ne pas mourir, devaient chercher de l'eau. À la recherche d'eau, les poissons, qui, grâce à leurs incroyables nageoires, pouvaient bien ramper le long du fond, ont dû parcourir des distances considérables par voie terrestre. Et ceux qui rampaient bien et étaient mieux adaptés au mode de vie terrestre ont survécu. Ainsi, peu à peu, à la suite d'une sélection naturelle sévère, les poissons qui cherchaient de l'eau ont trouvé une nouvelle maison. Ils sont devenus les habitants de deux éléments - à la fois l'eau et la terre. Les amphibiens, ou les amphibiens, sont descendus, et d'eux les reptiles, puis les oiseaux et les mammifères. Et, enfin, un homme a traversé la planète !
* C'est-à-dire les propriétaires de la corde - une corde élastique tendue de la tête à la queue dans les muscles dorsaux de l'animal. Cette tige de support - la notochorde - s'est développée plus tard dans la colonne vertébrale. Les premières vertèbres (encore cartilagineuses) sont apparues chez des poissons sans mâchoires il y a quatre cents millions d'années.
