Если приглядеться к любой рыбе, нетрудно заметить на ее боках линию, начинающуюся от самых жаберных крышек приблизительно на уровне глаза и кончающуюся у основания хвостового плавника. У одних рыб она бывает ярко окрашена и сразу бросается в глаза, у других менее заметна, но можете быть уверены, она непременный атрибут рыбьих аксессуаров. Прочерк на рыбьем боку, напоминающий ватерлинию, — это место расположения рецепторов, предназначенных для восприятия движения воды и колебаний ее давления. Ими обладают только истинно водные представители хордовых: миноги, рыбы и наиболее примитивные амфибии. Совокупность рецепторов, размещенных вдоль ватерлинии, называют органами боковой линии.
У древних водных животных боковую линию образовывали своеобразные рецепторные клетки, снабженные чувствительными волосками. Они находились в поверхностных слоях кожи, располагаясь здесь правильными рядами, а их волоски выступали наружу. До сих пор аналогичную организацию органов боковой линии сохранили миноги и некоторые костистые рыбы, вроде всем известной корюшки. У химер и низших акул чувствительные волосковые клетки залегают в желобке, а у подавляющего большинства современных рыб собраны в почкообразные группы и спрятаны в трубки, соединенные с окружающей средой короткими мини-колодцами. Тела чувствительных клеток вмонтированы в стенки заполненных слизью труб, а в их просвет выступают лишь волоски. У рыб каналы, в которых помещаются датчики, расположены не только на боках, но заходят даже на голову, распадаясь здесь на надглазничные и подглазничные, на каналы нижней челюсти и жаберных крышек.
Любые рецепторные клетки, для сбора какой бы информации они ни предназначались и кому бы из животных ни принадлежали, построены по единому типовому проекту и отличаются лишь незначительными конструктивными особенностями, помогающими выполнять специфические обязанности. Рецептор представляет собою клетку с одним или несколькими подвижными жгутиками. Они служат воспринимающими элементами и называются антеннами. Непрерывное движение жгутиков способствует созданию наиболее благоприятных условий их взаимодействия с тем видом энергии, для восприятия которой они предназначены.
Рецепторные клетки органов боковой линии имеют одну антенну и пучок неподвижных волосков. Антенна не входит в состав пучка, а всегда расположена где-нибудь сбоку. Рецепторная клетка реагирует на движение слизи в канале только в том случае, если оно направлено от пучка неподвижных волосков в сторону антенны. Тогда под напором слизи антенна сгибается, вызывая возбуждение рецепторной клетки, о чем та шлет информацию в мозг. А если слизь движется в противоположную сторону, антенна упирается в пучок волосков, и клетка затормаживается.
Органы боковой линии являются рецепторами дистантного осязания. Они помогают рыбам ориентироваться в характере течений и обнаруживать движущиеся объекты. Любое существо, передвигающееся вблизи рыбы, вызывает хотя бы небольшое движение воды и тем самым выдает свое присутствие. Рыбаки неоднократно вылавливали хищных рыб, полностью лишенных зрения. К всеобщему удивлению, они оказывались хорошо упитанными, ничем не отличаясь от своих зрячих сородичей. Наблюдения в аквариуме за слепыми щуками показали, что хищницы великолепно чувствуют приближение мелких рыб, и хватают их почти без промаха, а на мертвых неподвижных рыб не обращают никакого внимания. Другое дело, если приманку подвигать. Они обнаруживают любой движущийся объект и с одинаковым проворством кидаются на карандаш, чайную ложку или руку экспериментатора. Когда с помощью трубочки в щуку под водой направляли струйку воды, рыба вхолостую щелкала челюстями. Чувствительность боковой линии феноменальна, рыбы замечают движение стеклянного волоска толщиною 0,25 миллиметра.
Информация органов боковой линии помогает рыбам поддерживать взаимный контакт. Особенно важна она в брачный период, чтобы синхронизировать поведение половых партнеров. Оболочки икринок у многих рыб под воздействием воды всего за 20–40 секунд становятся непроницаемыми для сперматозоида. Чтобы течение не успело унести облачко сперматозоидов, и за отпущенные природой мгновения произошло оплодотворение икринки, действия самцов и самок должны быть строго согласованными. Обмен информацией ведется на языке водяных струй. Самцы, ухаживая за самками, усиленно бьют хвостом, подавая сигнал к началу икрометания. Команды самца нетрудно имитировать. Двигая стеклянной палочкой около хвоста колюшки, можно заставить созревшую самку откладывать икру.
Рыбы широко пользуются дистанционным осязанием.
Оно для них важнее, чем зрение. Заядлые рыбаки знают, что при ловле щук не имеет большого значения, как выглядит блесна: достаточно, чтобы она просто поблескивала в воде. Гораздо важнее, как она движется и вибрирует. Дистанционное осязание одинаково необходимо и для хищных рыб, и для вегетарианцев. Первым оно сообщает о приближении добычи, вторых предупреждает об опасности.
Обнаружение подвижных предметов — это пассивная локация. Рыбы владеют и активной локацией. Ученые заметили, что слепые караси способны обнаруживать неподвижные предметы. В аквариуме они ведут себя более осмотрительно, чем зрячие рыбы, и не натыкаются на его прозрачные стенки, не сталкиваются с подводными камнями, корягами, отлично чувствуют, где находится дно и где вода переходит в воздушную среду.
Активная локация основывается на том, что при движении в воде любой предмет вызывает волнообразные колебания. Волны давления, распространяясь впереди плывущей рыбы, обгоняют ее. Они первыми докатываются до встречных предметов, отражаются от них, возвращаются назад и улавливаются волосковыми клетками органов боковой линии. Для морских глубоководных рыб, живущих в вечном мраке океанской бездны, активная локация имеет огромное значение и полностью заменяет зрение. В толще воды, где нет никаких крупных объектов, кроме живых существ, легко анализировать окружающую обстановку, и достоверность полученной информации может быть очень высокой. Не случайно у глубоководных рыб боковая линия обычно развита лучше, чем у живущих на мелководье.
Вольтметр
В солидных научных трудах, посвященных физиологии органов боковой линии, можно столкнуться с упоминанием двух типов рецепторов: обычных, или механорецепторов, и «особых», «специализированных». «Особые» рецепторы стоят того, чтобы им посвятить отдельный рассказ. Начну с того, что они не принимают участия в выполнении исконных функций органов боковой линии и не способны реагировать на слабые механические воздействия воды. Ученые подозревают, и для этого достаточно оснований, что «особые» рецепторные клетки являются датчиками, реагирующими на температурные и химические воздействия. Они информируют организм о концентрации солей в морской воде.
Важнейшей функцией «специализированных» датчиков является электрорецепция. Они работают или как вольтметры постоянного тока, или как приборы, способные уловить напряжение высококачественных электрических импульсов, и хорошо различаются по внешним признакам. Рецепторы для высокочастотных импульсов называют бугорковыми органами. Здесь мы их касаться не будем, так как они более характерны для пресноводных рыб. Второй тип рецепторов получил название ампулированных. В этом случае чувствительные датчики упрятаны на дне крохотных колбочек. Наибольшую известность получили ампулы Лоренцини, характерные для акул и скатов. Впервые их описал еще в 1678 году итальянский ученый, именем которого названы эти образования. Сам Лоренцини считал ампулы слизистыми железами, каких немало в коже рыб.
Ампулы Лоренцини представляют собою крохотные, не слишком аккуратно сработанные длинногорлые колбочки, открывающиеся на поверхности тела рыбы крохотной порой. В дно вмонтировано несколько рецепторных клеток, снабженных ресничками, выступающими в полость колбы. Это воспринимающие элементы рецептора. Стенки канала и самой ампулы служат для электрорецептора изолятором, предохраняющим от электрических разрядов собственной мускулатуры рыбы. Полость колбы и ее горла заполнена желеобразным веществом, хорошо проводящим электричество. Это входной канал рецептора, клемма вольтметра.
У морских рыб отличные электрорецепторы. У скатов их пороговая чувствительность равна 0,00000000005 ампера. Рецепторы наиболее плотно покрывают переднюю часть головы. На хвосте их значительно меньше. В результате лоб рыбы в 30 раз чувствительнее к электричеству, чем ее хвост. Электрорецепторы размещены на коже в определенном порядке, что позволяет акулам и скатам хорошо ориентироваться в электрической обстановке и уверенно реагировать на электрические поля с градиентом, то есть с постепенным изменением напряженности порядка 0,02 микровольта на сантиметр, и безошибочно обнаруживать источник сверхслабых электрических импульсов на расстоянии 10–15 сантиметров.
