Скорость рыб.

ОСОБЕННОСТИ ДВИЖЕНИЯ РЫБ В ВОДНОЙ СРЕДЕ: СКОРОСТЬ И ВЫНОСЛИВОСТЬ

Из всех известных способов движения, что характерны живым существам, рыбам присущи три: плавание, ползание и полет.

Последний способ передвижения для наших пресноводных рыб нехарактерен (если не считать панические выскакивания молоди рыб из воды при уходе от хищника или плюхание (скидывание) карповых рыб).

Ползают по дну многие рыбы водоемов Украины, как морские (тригла - морской петух, скорпена, собачки, бычки), так и пресноводные (те же бычки).

Но в настоящей статье особое внимание будет уделено традиционному способу передвижения наших рыб под водой - плаванию.

Относительные скорости движения рыб и выносливость

В научной литературе принято различать бросковые, максимальные, крейсерские и промежуточные скорости рыб.

Бросковую скорость (burst speed) рыбы развивают во время броска на добычу или в первую секунду, уходя от хищника. Известно, что щука при совершении броска на зазевавшуюся рыбешку за 1 секунду ускоряется до 100 км/час (куда там гоночным авто!) Продолжительность бросковой скорости крайне невелика - доля секунды, секунда, после чего «включается» максимальная скорость.

Максимальные скорости рыбы развивают во время сильного испуга или уходя от преследования хищника. Эту скорость они выдерживают недолго, от 20 секунд до нескольких минут, но после этого сохраняют способность к более медленному движению (Bainbridge, 1958).

Крейсерскую скорость (cruising speed) рыба выдерживает неизменной долго (минимум в течение часа) и в то же время способна совершать короткие быстрые рывки (Brett, 1958, 1963, 1964). С такой скоростью совершают сезонную миграцию проходные рыбы (например, лососи). Например, при миграции атлантического лосося из Баренцева моря в Белое и распределении его по беломорским рекам средняя крейсерская скорость рыбы в море достигает 20 км/сут, в реках - снижается до 8-12 км/сут (Студенов, 2005).

С промежуточной скоростью рыба движется ограниченное время и ее работоспособность, например, возможность совершения резких бросков, постепенно снижается. Такая скорость характерна для рыб, в течение суток отыскивающих пищу на различных по условиям участках водоема.

Известно, что чем скорее рыба плывет, тем быстрее утомляется. Ученые-ихтиологи выяснили, что мелкие рыбы и молодь более выносливы к частым колебаниям, движениям всех групп мышц, ответственных за движение, чем крупные, взрослые особи.

Человек может шевелить предплечьем с частотой около 7 Гц (1 Герц - одно колебание в секунду), частотные характеристики ног человека еще ниже - 4-5 Гц. Максимальная частота пропульсивных (двигательных) движений рыб в воде составляет 10-30 Гц. Этим диапазоном пропульсивных движений рыб и ограничиваются максимальные спринтерские (на короткие расстояния) скорости плавания рыб.

По исследованиям А. А. Яржомбека (1977) молодь гольяна, колюшки, леща, уклейки, пескаря в экспериментах не утомлялась в области частот 3-4 Гц (крейсерская скорость). Максимально зарегистрированные частоты находились в области 10-13 Гц. При этой интенсивности движения утомление рыб наступало через 13-25 секунд.

Бретт (Brett, 1958, 1963, 1964) отмечал, что лосось длиной 40-60 см в течение часа может поддерживать сокращение мускулатуры с частотой 2-3 Гц, рыбы длиной 20 см - около 4 Гц, а мальки лосося - 6 Гц.

При движении на максимальных скоростях рыбы входят в так называемую «кислородную задолженность». В отличие от человека, у рыб накопление молочной кислоты прекращается не сразу за мышечной нагрузкой, а спустя 1-4 часа (Paulick, DeLacy, Stacy, 1957; Black, 1958 и др.). Восстановление прежнего уровня молочной кислоты происходит очень медленно: в течение 8-24 часов вместо 1 часа как у человека.

Самыми медленными нашими рыбами можно признать леща и сазана. У взрослых особей этих рыб естественных врагов крайне мало, поэтому особо торопиться им некуда. Их крейсерская и промежуточная скорость плавания - 12-14 км/час. Несколько быстрее передвигается окунь - 17 км/час, во время преследования добычи его скорость возрастает до 20 км/час, бросковая скорость - до 25 км/час. Родственник окуня - судак обыкновенный за жертвой может гнаться, развивая скорость до 27 км/час, но долго так двигаться не имеет физической возможности.

Одними из самых быстрых (и неутомимых) рыб Украины можно признать лосося, развивающего крейсерскую скорость до 50 км/час, черноморскую скумбрию, кефаль.

Скорость любой рыбы прямо пропорциональна кубическому корню ее длины. Другими словами, чем больше рыба, тем быстрее она плывет. Например, скорость движения 10-сантиметровой щуки всегда будет меньше скорости взрослого окуня длиной 20 см.

Крейсерская скорость рыбы длиной 1 м будет составлять 1,5-2 м/с. Однако, очевидно, что крейсерские скорости леща и щуки при одинаковой длине в 0,5 м, например, не могут совпадать. В научной литературе опубликованы таблицы скоростей многих морских и пресноводных рыб, полученные экспериментально. Некоторые из них приводятся в таблице 1.

Таблица 1. Скорости движения некоторых видов рыб

(по В. Д. Радакову, В. Р. Протасову, 1964)

Анализируя отдельные значения скоростей рыб, приведенные выше, можно сделать вывод: испуганный карп, сорвавшийся с крючка, за 20 секунд максимальной скорости удалится от места рыбалки на 50-60 метров. В зависимости от степени испуга и полученного стресса рыба либо затаится, либо продолжит свой путь на промежуточной скорости. Правда, незадачливого рыболова это мало утешит!

Строение тела как основа маневренности и скорости рыб

Вода - среда плотная и вязкая и передвижение в ней от подводных обитателей требует особой формы тела и двигательных приспособлений.

По форме тела рыб различают несколько типов (Никольский, 1963): торпедовидный (скумбрия, кефаль, лосось), стреловидный (щука, сарган), сплющенный (лещ, камбала, скат), змеевидный (угри, морские иглы), лентовидный (щиповка).

Лучшими пловцами считаются рыбы с торпедовидной или со стреловидной формой.

У большинства рыб наших водоемов движение в воде осуществляется путем волнообразных изгибаний тела. Рыбы со сплющенной формой тела плавают благодаря интенсивной работе спинных и грудных плавников (камбала) или только за счет колебательных движений сильно увеличенных грудных плавников (скаты).

У известных рыболовам пресноводных рыб основной движущий орган - это хвостовой плавник. Причем, по форме верхней и нижней лопастей хвостового плавника даже неопытный любитель рыбалки, держа в руках незнакомую рыбу, может определить плавательную способность рыбы. Если верхняя лопасть намного больше нижней (акулы и осетры), это указывает, что рыбы часто курсируют в толще воды от дна к поверхности; если наоборот, то увеличенная нижняя лопасть либо помогает рыбе резко ускориться при переходе из одной среды в другую (летучие рыбы - из воды в воздух), либо обеспечивают рыбе возможность рыться в глубоком иле (лещ).

Хвостовой плавник, кроме создания движущей силы, участвует и в маневрировании рыбы при поворотах. Например, при помощи хвостового плавника (Grey, 1933) серебристый карась совершает поворот на 90ºС всего за 1 (!) взмах хвоста.

Доказано, что высокий хвостовой плавник с большим вырезом способствует повышению скорости плавания (Александер, 1970). Медленно плавающие рыбы обычно имеют широкие хвостовые плавники с небольшой выемкой.

Функцию рулей глубины у рыб выполняют грудные и частично брюшные плавники. Они участвуют также и при развороте рыбы в горизонтальной плоскости (Алеев, 1986). По величине и форме этих «рулей» можно судить и о скорости погружения или барражирования рыбы на разных глубинах. Отличные маневренные качества присущи акулам и чехони.

Спинной (или спинные) и анальный плавники рыб принимают участие в стабилизации тела во время разворотов.

Скорость рыб в водной среде в немалой степени зависит и от покровов тела. Доказано, что рыбы с мелкой чешуей (уклейка, чехонь) обладают более скоростными характеристиками, чем рыбы с крупной чешуей (лещ, карп, голавль).

На скоростные качества рыб сильно влияют и наличие большого количества желез, выделяющих слизь - смазку против трения в водной среде, и физиологическое состояние рыб, например, чем более зрелые половые продукты, тем медленнее скорость рыб (наивысшая скорость обычна в конце лета - начале осени, самая низкая - в конце зимы).

Кроме всего перечисленного, на скорость рыб влияют и естественные (природные) факторы.

Некоторые факторы, влияющие на скорость передвижения рыб

Температура и скорость рыб. Рыбы - живые организмы с непостоянной температурой тела[1], которая прямо зависит от температуры окружающей среды. При повышении или понижении температуры воды изменяется и интенсивность обмена веществ у рыб.

Резкое изменение температуры (например, ее снижение с +16ºС до +3ºС за несколько часов) действует на рыб более «оглушающе», чем постепенное снижение температуры. Гунар Альм (Alm, 1935) отмечал, что щука, плотва и окунь при резком изменении температуры воды до +2ºС сначала делают быстрые и резкие движения, а затем падают на дно и быстро меняют цвет тела на более светлый. Естественно, в эти моменты им ни до еды, ни до передвижений по водоему.

Подобную реакцию часто наблюдают начинающие аквариумисты при помещении рыб из «теплого» аквариума в «холодный».

Известно, что летом, при достаточно высоких температурах воды, скорость переваривания пищи в 3-4 раза выше, чем зимой, следовательно, в теплой воде рыбы вынуждены больше двигаться в поисках пищи.

На скорость и маневренность рыб также огромное влияние оказывают насыщенность воды кислородом, рН среды, вязкость и соленость воды.

Фактор местонахождения. Скоростные и маневренные качества всех рыб, конечно же, зависят от природных условий водоема или его участка, где эти рыбы обитают. Естественно, обитатели открытых просторов океана полностью приспособлены к активной и скоростной жизни. Потенциальные жертвы должны обладать наилучшими гидродинамическими формами и высокой скоростью, а хищники обязаны ни в чем не уступать будущей добыче. В погоне за скоростными качествами многие океанические пелагические (обитающие в толще воды) рыбы теряют в маневренности (например, сарган).

Другое дело, когда излюбленные местообитания рыбы - мелководья, прибрежные тростниковые заросли, водорослевые плантации. Представители одного и того же вида (сазан, карась, окунь, плотва и др.), обитающие в разных участках водоема, различаются между собой как внешне, так и по скоростным качествам. Исследования ихтиологов показали, что «фарватерная» щука отличается от «травянки» не только по массе и пропорциям тела, но и большими размерами плавников. Крупной щуке, обитающей на русле реки, необходим более мощный движущий аппарат, который обеспечивает ей как сопротивление потоку воды, так и стремительный бросок и молниеносное преследование жертвы. «Травянка» или «тростниковая» щука может себе позволить не гоняться за ускользнувшей добычей, а дождаться жертву еще раз, благо пищи кругом предостаточно... Такое целесообразное поведение отражается на форме тела и плавников «зарослевой» щуки.

Скорость рыб в зависимости от стайности. В 1990-1992 гг. шведские ученые выясняли эффективность групповой и одиночной охоты у рыбоядных хищников - окуня и щуки.

Известно, что щука - специализированный засадчик, а окунь - стайный хищник, охотящийся в угон. Однако далеко не всегда щука находится в засаде, ожидая жертву, часто хищница «барражирует» по обширной акватории, активно разыскивая жертв.

Шведы доказали, что во время поиска пищи скорость плавания и частота движений у взрослого стайного окуня была намного выше, чем у щуки. Это объяснялось тем, что щука может себе позволить в течение поиска 2-3 раза резко ускоряться (увеличивая скорость во время броска в 6-10 раз!), а окунь к таким «взрывам скорости» не способен. Зато если щука не в состоянии преследовать юркую жертву более 15-20 метров, то более маневренные окуни способны гнаться за уклейкой или плотвичкой 50 и более метров! Причем не по прямой линии, а делая вслед за жертвой резкие повороты, вылетая на мели и продираясь сквозь отдельные камышины.

Высокий и крепкий первый спинной плавник превосходно справляется с ролью паруса и стабилизатора. Автору этих строк не раз приходилось видеть, как одиночный окунь, не теряя равновесия и скорости, догонял уклейку, «выписывающую» среди зарослей замкнутые круги и синусоиды!..

Думающему и наблюдательному рыболову всегда интересно узнавать новое о жизни извечных подводных спарринг-партнеров - рыб. Надеюсь, настоящая публикация поможет спортсменам и любителям, зная повадки и возможности рыб наших водоемов, во всеоружии подходить к любимому увлечению - рыбалке...

[1] Ранее таких животных неправильно называли «холоднокровными», однако современные исследования показали, что у некоторых видов (синий тунец) внутренняя температура тела на 6-10ºС выше температуры водной среды и о «холодной крови» не может быть и речи. В настоящее время употребляется более правильное название - «пойкилотермные животные» (с непостоянной температурой тела).

Автор:  Новицкий Роман Александрович
Кандидат биологических наук, доцент кафедры зоологии и экологии Днепропетровского национального университета. Профессиональный ихтиолог.