Рассказ предка

Вся эта охотничья техника зависит от способности висеть в воде на заданной глубине, как дрейфующий дирижабль, без какого-либо усилия, в прекрасном гидростатическом равновесии. Вся двигательная активность сконцентрирована в незаметном деле – медленном движении вперед. Если бы щука должна была плавать, удерживаясь на своей глубине, как делают многие акулы, ее техника нападения из засады не работала бы. Не требующее усилий поддержание и регулирование гидростатического равновесия – то, в чем костистые рыбы в высшей степени искусны, и это, возможно, единственный и самый существенный ключ к их успеху. Как они это делают? С помощью плавательного пузыря: измененного легкого, заполненного газом, которое обеспечивает чувствительный динамичный контроль плавучести животного. За исключением некоторых донных обитателей, которые вторично потеряли плавательный пузырь, у всех костистых рыб он есть – не только у щуки и не только у ее добычи.

Действие плавательного пузыря часто объясняют как работу «ныряльщика Декарта», но я думаю, это не совсем правильно. Ныряльщик Декарта – миниатюрный водолазный колокол, содержащий пузырь воздуха, который висит в гидростатическом равновесии в бутылке воды. Когда мы увеличиваем давление (обычно, нажимая вниз пробку в горлышке бутылки), пузырь сжимается, и ныряльщик в целом вытесняет меньше воды. Поэтому по «принципу Архимеда» ныряльщик тонет. Если пробку немного ослабить, чтобы давление в бутылке уменьшилось, пузырь в ныряльщике расширяется, вытесняется больше воды, и водолаз всплывает немного выше. Так, держа большой палец на пробке, Вы можете осуществлять прекрасный контроль над глубиной, на которой ныряльщик находится в равновесии.

Принципиальная особенность ныряльщика Декарта в том, что число молекул воздуха в пузыре остается постоянным, в то время как объем и давление изменяются (в обратных пропорциях, по закону Бойля - Мариотта). Если бы рыба действовала как ныряльщик Декарта, то она использовала бы силу мышц, сжимая или расслабляя плавательный пузырь, таким образом, изменяя давление и объем, но сохраняя одно и то же число молекул. Это работало бы в теории, но происходит не так. Вместо того чтобы сохранять количество молекул постоянным и регулировать давление, рыбы регулируют число молекул. Чтобы опуститься вниз, рыба поглощает некоторые молекулы газа из своего плавательного пузыря в кровь, таким образом, уменьшая объем. Чтобы всплыть, она делает наоборот, выпуская молекулы газа в плавательный пузырь.

Некоторые костистые рыбы также используют плавательный пузырь для содействия слуху. Тело рыбы, состоящее главным образом из воды, в значительной степени пропускает через себя звуковые волны, как пропускала их вода до того, как они достигли рыбы. Однако когда они достигают стенок плавательного пузыря, они внезапно попадают в другую среду, газ. Плавательный пузырь, поэтому, действует как своего рода барабанная перепонка. У некоторых видов он находится прямо напротив внутреннего уха. У других он связан с внутренним ухом рядом мелких костей, названных косточками Вебера. Они действуют подобно нашим молоточку, наковальне и стремени, но являются совершенно непохожими костями.

Плавательный пузырь, похоже, развился – был «кооптирован» – из примитивного легкого, и некоторые живущие костистые рыбы, такие как ильные рыбы, панцирные щуки и многоперы, все еще используют его для дыхания. Это, возможно, немного удивительно для нас, кому дыхание воздухом кажется существенным «прогрессом», достигнутым с выходом из воды на сушу. Кто-то может предположить, что легкое было измененным плавательным пузырем. На самом деле, похоже, что примитивное дыхательное легкое эволюционно раздвоилось и пошло двумя путями. С одной стороны, оно выполняло свою старую дыхательную функцию на суше, и мы его все еще используем. Другая ветвь была новой и захватывающей: старое легкое изменилось, чтобы сформировать подлинное новшество – плавательный пузырь.

Рассказ Илистого Прыгуна

В эволюционном путешествии некоторые из соответствующих рассказов, хотя и рассказаны живыми странниками, должны иметь дело с недавними реконструкциями древних эволюционных событий. Костистые рыбы настолько изменчивы и настолько разнообразны, что можно было бы ожидать, что некоторые из них могли бы воспроизвести часть истории лопастеперых и выйти на сушу. Илистый прыгун – как раз такая рыба, которая может обойтись без воды, чтобы поведать рассказ.