Jak pływają ryby?

Ryby należą do pierwszych kręgowców, które pojawiły się na świecie. Przez miliony lat wykształcały przystosowania do warunków, w których żyją. Doskonale poradziły dobie z trudnościami, jakie stwarza pływanie pod powierzchnią wody. Poruszają się w swym wodnym środowisku z gracją, optymalnie wykorzystując energię ruchów.
Ryby żyją w bardzo dogodnych warunkach. Woda, którą zamieszkują, nie tylko dostarcza im pokarmu i tlenu, ale także podtrzymuje ich ciała dzięki sile wyporu i czyni pozornie lżejszymi, niż są w istocie. Woda chłodzi także ciał ryby, co pozwala utrzymać jej mięśnie we właściwej temperaturze pracy. Wszystko to sprawia, że ruchy ryb są płynne i wydajne,, a niektóre gatunki biją, zapierające dech w piersiach, rekordy szybkości i wytrzymałości.

Woda jest stosunkowo gęstą substancją – ma gęstość porównywalną do gęstości ciała ryby, która w niej się porusza. Dlatego ośrodek ten stawia stosunkowo duży opór. Obiekty o opływowym kształcie mogą się jednak poruszać w wodzie z łatwością. Ryby są albo płaskie, jak ludzka dłoń, albo mają kształt wrzecionowaty, tak że prześlizgują się w wodzie z łatwością tylko w jednym kierunku: do przodu.
Kiedy ryba wygina swe ciało, ruch ten popycha ją do przodu, a nie na boki, wzdłuż linii najmniejszego oporu. Ciało ryby regularnie faluje i zwierzę płynie naprzód. Każda fala przesuwa się od głowy do ogona i spotyka się z oporem wody. Niektóre ryby o wydłużonym kształcie, takie jak na przykład węgorze, poruszają się wyłącznie według tej zasady i pływają wyginając wężowato ciało. Jednak większość gatunków rozwinęło kilka udoskonaleń.
Najważniejszym pośród nich jest płetwa ogonowa. Prawie wszystkie gatunki ryb posiadają szeroki, spłaszczony ogon, który w wodzie działa jak łopatka turbiny. U typowej ryby takiej jak np. pstrąg, główną funkcją tego narządu jest wzmocnienie efektu falowania ciała. Największa część siły popychającej ciało ryby do przodu może być wytwarzana ruchami ogona.

Istnieją dwa rodzaje mięśni: białe i czerwone. U większości gatunków wielkie boki mięśniowe, które otaczają rybi kręgosłup, są utworzone z tak zwanych mięśni białych. Dobry przepływ niosącej tlen krwi nie jest konieczny, ponieważ mięśnie białe są napędzane przez węglowodan zwany glikogenem, który jest zamieniany w energię bez obecności tlenu.
Ilość wyzwolonej w tym procesie energii może być tak wielka, że jej nadmiar staje się problemem. Podczas rozkładu glikogenu powstaje kwas mlekowy, który blokuje mięśnie i uniemożliwia ich pracę. Wobec tego kwas mlekowy musi być usunięty z mięśni w drodze utleniania – procesu powolnego i bolesnego.
Z tego powodu rybie białe mięśnie są używane tylko w szybkich pogoniach za ofiarą lub w czasie ucieczki przed drapieżnikami. Kiedy ryba pływa spokojnie i równo, główną część pracy potrzebnej do wprawienia jej ciała w ruch wykonują, ułożone w cieńszą warstwą mięśnie czerwone, które pracuję całkowicie odmiennie niż mięśnie białe.
Mięśnie czerwone zawdzięczają swą barwę intensywnemu dopływowi krwi. Krew niesie cukrowce, tłuszcze i tlen, które w mięśniach reaguję ze sobą i wytwarzają energię. Ilość wyprodukowanej energii jest umiarkowana lecz stała; produkty szkodliwe są odbierane i mięsień nigdy się nie męczy. Tak długo jak ryba pobiera pokarm i pochłania tlen, może się ona poruszać. Zapewnia jej to ciągły przepływ wody przez skrzela, umożliwiający zwierzęciu oddychanie.

Płetwy u ryb takich jak pstrąg i makrela są wykorzystywane jako stery i stabilizatory, jednak u niektórych gatunków przekształciły się one w organy napędowe. Wolno pływające ryby często „wiosłują” płetwami piersiowymi; niektóre gatunki, takie jak na przykład kostera, której ciało jest pokryte płytkami kostnymi i której przekrój poprzeczny jest niemal kwadratowy, a więc mało opływowy, nie potrafią zdobyć się na nic więcej. U płaszczek, takich jak manta, płetwy piersiowe powiększyły się, przybierając kształt skrzydeł, których wymachy posuwają rybę do przodu w bardzo podobny sposób jak skrzydła u ptaka. Sposób ten jest tak efektywny, że ogony większości płaszczek stały się cienkie i nie odgrywają roli napędu.
Długie płetwy piersiowe rekinów są właśnie jak skrzydła, lecz pełnią inną funkcję. Ciało rekina ma większą gęstość niż otaczająca woda, tak więc rekin mógłby utonąć. Rekin pokonuje tę trudność pływając z płetwami piersiowymi rozłożonymi szeroko jak skrzydła odrzutowca. Płetwy jego mają taki sam profil jak skrzydła samolotu, tak więc płynąc do przodu, rekin unosi się ku górze – w kierunku przeciwnym do zwrotu siły grawitacji.
Płetwa ogonowa szybko pływającej ryby, takiej jak na przykład włócznik, jest podobnie wyprofilowana, toteż kiedy ryba nią macha, wzbudza siły „ciągnące” ciało od przodu i popychające z tyłu. Efekt tej kombinacji jest tak silny, że włócznik może pływać cały dzień z prędkością ok. 50 km/h, a na krótkich dystansach osiągać prędkość do 100 km/h, czyli tak szybko jak motorówki z silnikiem o bardzo dużej mocy.
Osiągnięcie takich prędkości nie byłoby możliwe, gdyby ryba nie miała opływowego kształtu. A włócznik jest doskonale opływowy. Jego oczy, płetwy i pokrywy skrzelowe są wyprofilowane tak, jak części odrzutowca, a ponieważ pruje do przodu jak rakieta, jego wydłużony pysk rozcina gęstą wodę, umożliwiając gładkoskórnemu ciału prześlizgiwanie się w wodzie prawie bez wywoływania fali. Im szybciej ryba płynie, tym więcej wody obmywa jej skrzela i tym więcej tlenu dostaje się do krwi, aby mógł on być wykorzystany do procesów uwalniania energii. Mechanizm ten jest tak wydajny, że w porównaniu z nim sposoby oddychania zwierząt lądowych wydają się być prymitywne i wymagające zbyt wielkiego wysiłku.
Niewiele ryb może równać się prędkością pływania z włócznikiem, jednak większość gatunków osiąga podobną wydajność ruchu. Nawet znana „złota rybka” potrafi płynąć do przodu w akwarium tylko dzięki wymachom ogona. Obserwując sposoby pływania ryb można dojść do wniosku, że spośród wszystkich organizmów na Ziemi ryby poruszają się najefektywniej.

CIEKAWOSTKI:
 Niektóre ryby płastugowate poruszają się dzięki sile odrzutu, nabierając wody do pyska i wypuszczając ją pod ciśnieniem przez skrzela
 Pławikoniki (koniki morskie) poruszają się w wodzie wymachując swymi małymi płetwami grzbietowymi. Jest o ich jedyny organ napędowy.
 Większość ryb kościstych może regulować swoja siłę wyporu napełniając gazem pęcherze pławne, które są narządami hydrostatycznymi. Dzięki temu ryba może stać bez ruchu w wodzie na dowolnie wybranej głębokości.
 Niektóre gady lądowe wykorzystują podobną do rybiej technikę poruszania się, aby przesuwać się w sypkim piasku. Należy do nich scynk aptekarski – gatunek jaszczurki beznogiej, która „pływa” po piasku wyginając swe ciało na boki, tak jak to robi węgorz.