Кіріспе

Балықтың жүзу қуысы, газ қуысы, балық майы немесе ауа қуысы – көптеген сүйекті балықтардың (бірақ қаңқалы балықтар емес) жүзу қабілетін бақылауға және осылайша жүзу кезінде энергия жұмсамай, қазіргі тереңдікте қалуға мүмкіндік беретін ішкі газбен толтырылған орган. Сонымен қатар, жүзу қуысының арқалық орналасуы оның кеңеюі салдарынан масса орталығын төменге жылжытады, бұл кейбір түрлерде тұрақтандырушы фактор ретінде әрекет етуге мүмкіндік береді. Бұдан өзге, жүзу қуысы дыбыстың таралуына арналған резонанстық камера ретінде де жұмыс істейді, дыбыс шығаруға немесе қабылдауға қатысады. Жүзу қуысы эволюциялық тұрғыдан төрт аяқтылар мен өкпелі балықтардың өкпелерімен гомологты. Чарльз Дарвин бұл туралы «Түрлердің пайда болуы» еңбегінде айтқан. Дарвиннің пікірінше, ауамен тыныс алатын омыртқалы жануарлардың өкпесі, энтеральді тыныс алудың арнайы түрі ретінде, бастапқы жүзу қуысынан пайда болған. Даму кезеңінде кейбір түрлер, мысалы, қызыл ерінды бленни, жүзу қуысын жоғалтады, көбінесе, ауа райы балығы сияқты, су түбінде тіршілік ететін балықтарда осы құбылыс байқалады. Басқа балықтар – мысалы, опа және помфрет – жүзу үшін кеуде қанаттарын пайдаланады және басын тепе-теңдікте ұстап, көлденең жағдайда қалуға қол жеткізеді. Әдетте, су түбінде тіршілік ететін теңіз қызғалдағысы жүзу кезінде кеуде қанаттарын көтеру үшін пайдалана алады. Жүзу қуысындағы газ және тіндік қабаттардың арасындағы интерфейс дыбыстың күшті кернеуін тудырады, ол сонарлық жабдықтарда балықтарды табу үшін қолданылады. Акулалар мен шаяндар сияқты қаңқалы балықтарда жүзу қуысы болмайды. Олардың кейбіреулері тереңдікті тек жүзу арқылы (динамикалық көтеру арқылы) бақылай алады, ал енді біреулері теңіз суынан төмен тығыздыққа ие май немесе майлы заттарды сақтап, бейтарап немесе дерлік бейтарап жүзу қабілетін қамтамасыз етеді, бұл қабілет тереңдікке байланысты өзгермейді.

Құрылымы мен қызметі

Балықтың жүзу қуысы әдетте балықтың арқа жағында орналасқан екі газға толы қаптан тұрады, бірақ кейбір примитивті түрлерде тек бір ғана қап болады. Оның қабырғалары қоршаған ортаның қысымына қарай тартылып немесе кеңейеді. Қуыс қабырғаларында өте аз қан тамырлары болады және олар гуанин кристалдарымен қапталған, бұл оларды газдарға өткізбейді. Газ безі немесе овал терезе арқылы газ қысымын реттеу арқылы балық бейтарап жүзу қабілетін алады және тереңдіктің кең ауқымына көтеріліп, түсе алады. Дорсальдық орналасуы балыққа бүйірлік тұрақтылық береді. Физостомалық жүзу қуысында жүзу қуысы мен ішек арасында пневматикалық канал арқылы байланыс сақталады, бұл балыққа ауаны "жұтып" жүзу қуысын толтыруға мүмкіндік береді. Артық газ да осылай шығарылуы мүмкін. Балықтың басқа түрлерінде (физоклисттерде) ас қорыту жолымен байланыс жоғалады. Өмірдің алғашқы кезеңдерінде бұл балықтар жүзу қуыстарын толтыру үшін су бетіне көтерілуі керек; кейінгі кезеңдерде пневматикалық канал жоғалады, ал газ безі оның көлемін арттыру және осылайша жүзу қабілетін арттыру үшін қуысқа газ (әдетте оттегі) енгізеді. Бұл процесс rete mirabile-дегі қанның қышқылдануымен басталады, онда газ безі сүт қышқылын бөліп шығарып, көмірқышқыл газын өндіреді, соңғысы қанды бикарбонат буферлік жүйесі арқылы қышқылдандырады. Нәтижесінде қанның гемоглобині оттегін жоғалтады (Root эффектісі), содан кейін ол ішінара жүзу қуысына диффузияланады. Қан ағзаға қайтып келгеннен кейін, rete mirabile қайтадан кіреді, нәтижесінде газ безінде пайда болған көмірқышқыл газы мен оттегі кері ағын циклы арқылы артерияларға қайта диффузияланады. Осылайша оттегінің өте жоғары газ қысымына қол жеткізіледі, бұл тіпті жүздеген бар қысымын қажет ететін балық сияқты терең теңіз балықтарының жүзу қуыстарында газдың болуын түсіндіруге болады. Басқа жерде, "овал терезе" деп аталатын ұқсас құрылымда, жүзу қуысы қанмен жанасады және оттегі қайтадан сыртқа диффузияланады. Оттегімен қатар, басқа газдар да жүзу қуысында тұздалып, олардың да жоғары қысымын қамтамасыз етеді. Қуыстағы газдардың құрамы әр түрлі болады. Жайық суларындағы балықтарда атмосфераға жақын құрам болады, ал терең теңіздегі балықтарда оттегінің үлесі жоғары болады. Мысалы, Synaphobranchus балықшасының жүзу қуысында 75,1% оттегі, 20,5% азот, 3,1% көмірқышқыл газы және 0,4% аргон анықталды. Физоклист жүзу қуысының бір кемшілігі – ол жылдам көтерілуге кедергі келтіреді, себебі қуыс жарылуы мүмкін. Физостомалар газды "құсып" шығара алады, бірақ бұл суға қайта бату процесін қиындатады. Кейбір түрлердің, әсіресе тұщы су балықтарының (сазан, сом, қазқанат) жүзу қуысы балықтың ішкі құлағымен байланысқан. Олар Вебер аппаратынан алынған Вебер сүйектері деп аталатын төрт сүйек арқылы байланыстырылған. Бұл сүйектер дірілдерді сакула мен лагенаға жеткізеді. Олардың тығыздығы балықтың дене тіндерінен төмен болғандықтан, дыбыс пен дірілді анықтауға қолайлы. Бұл дыбысты анықтау қабілетін арттырады. Жүзу қуысы дыбыс қысымын тарату арқылы сезімталдықты арттырып, есту қабілетін кеңейтеді. Кейбір терең теңіз балықтарында, мысалы, Antimora-да, жүзу қуысы ішкі құлақтың сакула макуласына байланысқан болуы мүмкін, бұл дыбыс қысымынан сезімді қабылдауға мүмкіндік береді. Қызыл ішті пираньяда жүзу қуысы резонатор ретінде дыбыс өндірісінде маңызды рөл атқарады. Пираньялардың дыбыстарын дыбыстық бұлшықеттердің жылдам жиырылуы арқылы тудырады және ол жүзу қуысымен байланысты. Телеостарда абсолютті гидростатикалық қысымды сезіну қабілеті жоқ деп есептеледі, оны абсолютті тереңдікті анықтау үшін пайдалануға болады. Алайда телеостар жүзу қуысы көлемінің өзгеру жылдамдығын сезіну арқылы тереңдігін анықтай алады деген болжам бар.

Сонардың шағылыстығы

Балықтың жүзу қуысы белгілі бір жиіліктегі дыбысты күшті қайтара алады. Жиілік жүзу қуысының көлемдік резонансына сай келгенде күшті шағылысу орын алады. Бұл балықтың бірқатар қасиеттерін білу арқылы есептеуге болады, ең бастысы – жүзу қуысының көлемі. Дегенмен, оны анықтау үшін қолданылатын әдіс, жүзу қуысының радиусы шамамен 5 см-ден кіші болған және газ көпіршіктері бар зоопланктон үшін түзету коэффициенттерін талап етеді. Бұл өте маңызды, себебі сонар шашырауы арқылы коммерциялық және экологиялық тұрғыдан маңызды балық түрлерінің биомассасы бағаланады.

Терең шашырату қабаты

Екінші дүниежүзілік соғыс кезінде жаңадан дамытылған сонар технологиясын пайдаланған сонар операторлары күндіз 300–500 метр тереңдікте, ал түнде одан да аз тереңдікте жалған теңіз түбін байқап, қызығушылық танытты. Бұл миллиондаған теңіз жануарларының, әсіресе кішкентай мезопелагикалық балықтардың, сонарды шағылыстыратын жүзу қаптарының салдарынан болды. Бұл жануарлар кешке планктонмен қоректену үшін беткей суға көшеді. Ай толы болғанда қабат тереңдейді, ал бұлттар айды жасырғанда, ол жағалауға жақындайды. Көптеген мезопелагикалық балықтар күнделікті тік миграция жасайды, түнде эпипелагикалық аймаққа өтеді, көбінесе зоопланктонның ұқсас қозғалысын ұстанып, күндіз қауіпсіздік үшін тереңдікке қайтады. Бұл тік миграциялар көбінесе үлкен вертикальді қашықтықта жүзеге асырылады және жүзу қабының көмегімен орындалады. Балық жоғары көтерілгенде жүзу қабы ісіп, мезопелагикалық аймақтағы жоғары қысымды ескере отырып, көп энергия жұмсалады. Балық көтерілгенде жүзу қабының қысымы жарылып кетпеуі үшін реттелуі керек. Балық тереңдікке қайтқанда жүзу қабы дефляцияланады. Кейбір мезопелагикалық балықтар күнделікті термоклин арқылы миграция жасайды, онда температура 10–20 °C аралығында өзгереді, сонымен қатар температура өзгерісіне жоғары төзімділік көрсетеді. Тереңде траулермен алынған сынамалар көрсеткендей, фонарь балықтары теңіздің тереңдігіндегі барлық балық биомассасының 65%-ын құрайды. Шындығында, фонарь балықтары – ең көп тараған, көпшілігі және әртүрлі омыртқалы жануарлардың бірі болып табылады және ірі жануарлар үшін маңызды экологиялық рөл атқарады. Фонарь балықтарының жалпы әлемдік биомассасы 550–660 миллион тоннаға жетеді, бұл әлемдік балық аулаудың жылдық көлемінен бірнеше есе артық. Фонарь балықтары әлемдік мұхиттардың терең шашыраңқы қабаты үшін жауапты биомассаның көп бөлігін де құрайды. Сонар миллиондаған фонарь балықтарының жүзу қаптарынан шағылысып, жалған түптің көрінісін тудырады.

Адамға қолдану

Шығыс Азия тағамдарында кейбір ірі балықтардың жүзу қуысы деликатес саналады. Қытай асүйінде олар "балық мау" (花膠/鱼鳔) деп аталады және сорпа немесе қайнатпаға қосылады. Сирек кездесетін маудың жоғары бағасы әлемдегі ең кішкентай порпоиза түрі – вакитаның құрып кетуіне себеп болуда. Мексиканың Калифорния шығанағында ғана табылған, бұрын көптеп кездесетін вакиталар қазір өте қауіпті жағдайда. Вакиталар тотоабаны (әлемдегі ең ірі барабан балығы) аулауға арналған желілерде қаза табады. Тотоабалар олардың жүзу қуысы үшін ауланып, құрып барады, оның бір килограмы 10 000 долларға дейін сатылуы мүмкін. Жүзу қуысы тамақ өнеркәсібінде коллагеннің көзі ретінде де қолданылады. Одан берік, суға төзімді желім жасауға болады немесе сыраны тазарту үшін изингласс жасауға пайдалануға болады. Алдыңғы уақыттарда олардан презервативтер де жасалған.

Жүзу қуысының ауруы

Су көпіршігі ауруы аквариум балықтарында кең таралған дерт. Жүзу қабығының ауруына шалдыққан балық мойнымен төмен, құйрығымен жоғары жүзуі, немесе аквариумның бетіне шығуы немесе түбіне шөгуі мүмкін.

Жарақат алу қаупі

Көптеген антропогендік әрекеттер, мысалы, қазық қағу немесе тіпті сейсмикалық толқындар, газды көпіршігі бар балықтарда ішкі жарақаттарға себеп болатын жоғары қарқынды дыбыс толқындарын тудыруы мүмкін. Физоклисттер газды көпіршіктен ауаны жеткілікті түрде жылдам шығара алмайды, бұл орган дыбыстық зақымдануға ең осал, сондықтан олардың ауыр жарақаттан құтылуы қиын. Физиостомалар өз газды көпіршіктерін қорғау үшін ауаны жеткілікті жылдамдықпен шығара алады, бірақ басқа маңызды органдарындағы қысымды азайта алмайды, сондықтан олар да зақымдануға ұшырайды. Көбінесе кездесетін жарақаттардың ішінде газды көпіршіктің жарылуы және бүйрек қан кетуі бар. Бұл көбінесе балықтың жалпы денсаулығына әсер етеді, бірақ олардың өлім-жітім деңгейіне әсер етпейді.

Басқа организмдердегі ұқсас құрылымдар

Сифонофорлардың ерекше жүзбелгі қуысы бар, ол медуза тәрізді колонияларға су бетінде қалықтап жүзуге мүмкіндік береді, ал олардың шоғырлары төмен қарай созылады. Бұл орган балықтардағыдан мүлдем бөлек.