Надклас риби: еволюція та умови проживання

Риби (лат. Pisces), класи хрящових і кісткових — значна група хребетних тварин, які можуть існувати тільки у водному середовищі, навіть якщо здатні ненадовго його залишати, як летючі риби або дивовижна риба-повзун, що «бродить» годинами по суші.

Високогірні озера з крижаною водою, в яких і рослинності-то майже немає, підземні річки, куди ніколи не проникають промені світла, морські глибини з високим тиском, не кажучи вже про тихих річечках — скрізь живуть риби, пристосовуючись до самих різних умов існування.

Зараз відкрито понад 30 тисяч видів риб, але щорічно вчені виявляють ще кілька сотень видів, досі невідомих, що ховалися від людських очей.

Мабуть, найгучнішими знахідками XX століття стали кістепері риби, що вважалися вимерлими одночасно з динозаврами. Один вид латимерій відкрили в 1938 році, а другий зовсім недавно, в 1997 році. І попереду Напевно багато нових знахідок.

Еволюція риб

Земля в кембрії – це майже пустельна суша і наповнені життям океани. До появи перших крихітних ссавців було ще 300 мільйонів років, а в нескінченних океанах вже ворушили хвостами предки риб — поки що мало схожі на сучасних карасів, камбал і акул.

Отже, за сучасними уявленнями, еволюція риб почалася не пізніше 530 мільйонів років тому, на самому початку палеозою. Предками риб були невеликі Хордові, як, наприклад, пікайя (її останки з рудиментарними хребцями знаходять в кембрійських пластах).

Перші риби – стародавні панцирні риби – в цей час вважаються вимерлою групою. З безщелепних риб добре відомі остракодерми, покриті кістковими пластинами (панцирні риби). Вони жили в період від ордовика до девону.

У девоні з’явилися перші стародавні кісткові риби – кістепері і двоякодишні. Наступним етапом, в силурі – девоні, стали пластиношкірі риби (плакодерми), вже хребетні, з розвиненими потужними щелепами, хоча і відрізняються за будовою від сучасних щелеп риб.

У морях і річках девону, карбону і Пермі панували предки хрящових риб акантоди — невеликі хижаки, що мали по кілька пар черевних шипів.

У тому ж девоні, в інтервалі 419-390 мільйонів років, виникли хрящові і кісткові риби. До першого класу сьогодні відносяться акули і скати, до другого — більшість інших видів риб.

Умови проживання риб

За характером проживання риби бувають типово Морські (сімейства тріскових, ставридових, камбалових і ін.), типово Прісноводні (щукові, Коропові, сомові та ін.) і прохідні, мігруючі з морів в річки або навпаки для того, щоб розмножитися, а іноді і без особливих цілей (лососеві, оселедцеві та ін.).

Втім, в цій класифікації нерідкі виключення — наприклад, представники сімейства кефалевих в основному живуть в морських водах, але зустрічаються і в прісних, а прісноводний амурський сом виходить в пониззя річок, де вода вже солонувата.

Наступна класифікація риб розглядає місця, точніше, рівні їх проживання:

• Пелагічні риби – пересуваються в товщі води, на її поверхні або на глибині, не опускаючись в нижні шари. Пелагіаль багата планктоном та іншою їжею, її облюбували акули, тунці, летючі риби, скумбрії.
• Бентосні риби – мешкають на дні або в найближчому придонному шарі (піскарі, камбали, соми, скати).
• Літоральні риби – жителі прибережної приливно-відливної смуги (сімейства бичкових, маслюкових, рогаткових). Багатьом з них довелося пристосуватися до того, що вода в години відливу йде, і навчитися задовольнятися маленькими калюжками або вологим мулом.

Вчені зафільмували рибу на глибині понад 8 км. Як там можна вижити?

Маловідомий тип риби з роду Pseudoliparis, яких також називають морськими слимаками, зняла камера у западині Ізу-Огасавара на південному сході Японії на глибині 8336 м.

Попередньою найглибшою зафіксованою також була риба з цього ж роду – її зафільмували на глибині 8178 м у Маріанській западині, далі на південь між Японією та Папуа-Новою Гвінеєю.

Найглибшу частину океану називають ультраабісаль, або гадальною зоною.

Довгий час вчені вважали, що через ці несприятливі умови життя в океанських глибинах неможливе, але це різко змінилося в 1977 році, коли дослідницька група США скинула дистанційно керований корабель на глибину 2440 м у Тихий океан, щоб отримати зображення з гідротермальних джерел, де морська вода зустрічається з магмою. Вони були вражені, побачивши, що ці глибоководні западини кишать життям.

Починаючи з 1977 року вчені виявили навколо цих отворів близько 600 видів, яких раніше не бачили, включно з черевоногими молюсками (Chrysomallon squamiferum), різновидом “лусконогого равлика” та нового краба, якого назвали “Гофф” (Kiwa tyleri) – на честь американського актора Девіда Гассельгофа, через його волохаті груди.

Автор фото, Alamy

Попередня рекордсменка – цю рибу виявили на глибині 8178 м у Маріанській западині

Вчені заінтриговані цими відкриттями та здатністю видів виживати за екстремального тиску, низьких температур і в непроглядній темряві гадальної зони.

За словами Еббі Чепмен, дослідниці з Університетського коледжу Лондона, яка вивчала істот, що живуть навколо гідротермальних джерел, на дні Маріанської западини тиск становить 1086 бар – це якби на вашій голові стояли 100 слонів.

Як істоти можуть виживати в таких екстремальних умовах?

Морські тварини, що живуть у гадальній зоні, адаптувалися на клітинному рівні, щоб протистояти таким гнітючим умовам.

Такі істоти, як гігантські ракоподібні боконоги та маріанські риби-слимаки, мають високі концентрації органічних молекул, які називаються п’єзолітами (назва походить від грецького слова “piezin”, що означає тиск), які перешкоджають руйнуванню їхніх клітинних мембран і білків під надзвичайно високим тиском.

Ці молекули протидіють вазі навколишнього стовпа води, збільшуючи простір, який займають білки всередині клітин організму. За словами глибоководного біолога Тіма Шенка з Океанографічного інституту Вудс-Гоул у Массачусетсі, “це все одно, що поставити стовпи в наметі”.

Дослідження показують, що кількість триметиламін-N-оксиду (TMAO) у п’єзолітах збільшується в організмах океану відповідно до глибини їхнього середовища існування.

Дослідники з Університету Лідса у 2022 році дійшли висновку, що TMAO діє як “точка прив’язки у водній мережі”, утворюючи міцні водневі зв’язки з молекулами води. Це дозволяє організму протистояти надзвичайному тиску, під яким він перебуває.

Риби, що живуть ближче до поверхні океану, мають плавальний міхур – наповнений газом орган, який дозволяє їм залишатися плавучими, не занурюючись і не спливаючи на поверхню. Глибоководні риби, такі як риби-слимаки, плавальних міхурів не мають, оскільки різниця в тиску між заповненою газом порожниною та водою ззовні може їх розірвати.

Play video, “Deepest ever fish to be spied on camera”, Тривалість 0,58

Найбільш глибоководна риба, будь-коли знята на камеру

Подивіться відео, зняте вченими, на якому видно найбільш глибоководну рибу-слимака з будь-коли зафіксованих на камеру. Перші 15 секунд показують рибу на рекордній глибині, а пізніше риба на відео перебуває на трохи меншій глибині.

У глибокому океані немає прямого сонячного світла, і тому істоти не можуть покладатися на фотосинтез для перетворення енергії Сонця на глюкозу, яка їх живить. Натомість вони використовують хемосинтез для створення цукрів – використовуючи енергію, що виділяється в результаті хімічних реакцій, що відбуваються навколо гідротермальних джерел на дні океану.

“Вони живуть за рахунок хімічних речовин, які надходять із морського дна”, – каже Шенк.

Глибоководні риби також пристосувалися виживати в середовищі з низьким вмістом кисню. Згідно з дослідженням 2022 року, мексиканська печерна риба має більші еритроцити, які виробляють більшу концентрацію гемоглобіну – білка, який переносить кисень по всьому тілу – ніж риба, яка живе біля поверхні.

Усі ці адаптації дозволяють істотам виживати у темній безодні глибокого океану, за одних з найсуворіших умов на нашій планеті.