text: Кинема́тика то́чки — раздел кинематики, в котором изучается механическое движение материальных точек. Основной задачей кинематики является описание движения при помощи математического аппарата без анализа вызывающих это движение причин; их рассматривает динамика, в частности, динамика точки. Всякое движение — понятие относительное и имеющее содержание только при указании, относительно каких именно тел перемещается рассматриваемый объект, поэтому движение любого объекта в кинематике изучают по отношению к некоторой системе отсчёта, включающей: тело отсчёта; систему измерения положения тела в пространстве (систему координат); прибор для измерения времени (часы). Положение точки определяется зависящим от времени радиус-вектором в выбранной системе отсчёта. Наиболее наглядное представление о радиус-векторе обеспечивается в евклидовой системе координат, поскольку базис в ней является фиксированным и общим для любого положения тела. Основные понятия Материальная точка — тело, размерами которого по сравнению с характерными расстояниями данной задачи можно пренебречь. Так, Землю можно считать Материальной Точкой (М. Т.) при изучении её движения вокруг Солнца, пулю можно считать М. Т. при её движении в поле тяжести Земли, но нельзя считать таковой при учёте её вращательного движения в стволе винтовки. При поступательном движении в ряде случаев при помощи понятия М. Т. можно описывать и изменение положения более крупных объектов. Так, например, тепловоз, проходящий расстояние 1 метр, может считаться М. Т., поскольку его ориентация относительно системы координат в процессе движения является фиксированной и не влияет на постановку и ход решения задачи. Радиус-вектор — вектор, определяющий положение материальной точки в пространстве: . Здесь — координаты радиус-вектора. Геометрически изображается вектором, проведённым из начала координат к материальной точке. Зависимость радиус-вектора (или его координат ) от времени называется законом движения. Траектория — Годограф радиус-вектора, то есть — воображаемая линия, описываемая концом радиус-вектора в процессе движения. Иными словами, траектория — это линия вдоль которой движется материальная точка. При этом закон движения выступает как уравнение, задающее траекторию параметрически. Длину участка траектории между начальным и конечным моментами времени часто называют пройденным расстоянием, длиной пути или вульгарно — путём и обозначают буквой . При таком описании движения выступает в качестве обобщённой координаты, а законы движения в этом случае записывается в виде и аналогичны соответствующим законам для координат. Описание движения при помощи понятия траектории — один из ключевых моментов классической механики . В квантовой механике движения носит бестраекторный характер, а значит само понятие траектория теряет смысл. Основные кинематические величины Перемещение — векторная физическая величина, равная разности радиус-векторов в конечный и начальный моменты времени: . Иными словами, перемещение — это приращение радиус-вектора за выбранный промежуток времени. Средняя скорость — векторная физическая величина равная отношению вектора перемещения к промежутку времени, за который происходит это перемещение: . Средняя путевая скорость — скалярная физическая величина равная отношению модуля вектора перемещения к промежутку времени, за который происходит это перемещение, как правило имеет смысл при описании движения с : . Мгновенная скорость — векторная физическая величина, равная первой производной от радиус-вектора по времени: . Характеризует быстроту перемещения материальной точки. Мгновенную скорость можно определить как предел средней скорости при устремлении к нулю промежутка времени, на котором она вычисляется: . Единица измерения скорости в системе СИ— м/с, в системе СГС — см/с. Мгновенная скорость всегда направлена по касательной к траектории. Мгновенное ускорение — векторная физическая величина, равная второй производной от радиус-вектора по времени и, соответственно, первой производной от мгновенной скорости по времени: . Характеризует быстроту изменения скорости. Единица ускорения в системе СИ— м/с2, в системе СГС — см/с2. Описание в декартовой системе координат Поскольку базисные векторы () в этой системе координат ортонормированы и не зависят от времени, то закон движения запишется следующим образом: Скорость точки: Модуль скорости может быть найден: , где — дифференциал траектории. Аналогичным образом определяется ускорение: , Другие системы координат Довольно часто оказывается удобным пользоваться не декартовой, а другими системами координат. Полярные координаты Описание движения ведётся в плоскости. Положение точки определяется — расстоянием от начала координат и полярным углом , отсчитываемым от какой-то фиксированной оси. В качестве базиса вводятся единичный вектор , направленный из начала координат на движущуюся точку, и единичный перпендикулярный первому в сторону возрастания угла (это направление называется трансверсальным). Связь с декартовой системой можно выразить следующим образом: . Производные базисных векторов по времени: Откуда уравнения движения: . Цилиндрические координаты В цилиндрической системе координат упрощаются задачи с аксиальной симметрией. Для базиса Уравнения движения . Сферические координаты Для базиса Уравнения движения . Сопутствующий базис При описании в сопутствующей системе координат рассматриваются три последовательных точки траектории . В пределе малости, первые две дают касательную к траектории, тогда как все три — окружность кривизны, лежащую в мгновенной плоскости движения (соприкасающейся плоскости). Базис выбирается следующим образом: — единичный вектор, касательный к траектории; — единичный вектор, лежащий в соприкасающейся плоскости, перпендикулярный вектору и направленный в сторону вогнутости траектории (по главной нормали); (вектор бинормали). Ускорение, таким образом, , где , а , — мгновенный радиус кривизны. В случае движения по окружности нормальное ускорение называется центростремительным. Как видно из предыдущей формулы, при движении по окружности с постоянной скоростью нормальное ускорение постоянно по модулю и направлено к центру окружности. Величина называется тангенциальным ускорением и характеризует величину изменения модуля скорости: Преобразования Галилея В случае нерелятивистских скоростей (то есть скоростей много меньших скорости света), переход от одной инерциальной системы отсчёта (ИСО) к другой совершается при помощи преобразований Галилея: Если ИСО движется относительно ИСО с постоянной скоростью вдоль оси , а начала координат этих систем в начальный момент совпадают, то преобразования Галилея имеют вид: В случае произвольного направления осей координат, справедлива векторная запись преобразований Галилея: Если же движение происходит со скоростью сравнимой со скоростью света, то следует применять преобразования Лоренца. Примеры движения Равномерное прямолинейное В данном случае , , откуда следует закон движения . Равноускоренное прямолинейное При направлении оси вдоль линии перемещения, закон равноускоренного движения получается в результате решения простейшего дифференциального уравнения вида: Двукратное интегрирование по времени приводит к формуле: ; Здесь и — произвольные константы, соответствующие начальной координате и начальной скорости. Если движение ограничено по времени и известна конечная скорость , то справедлива расчётная формула: . Движение с постоянным ускорением называют равноускоренным. Закон которого при произвольном направлении осей: ; . При этом уравнения движения в координатной форме имеют аналогичный вид: ; . В этом случае часто говорят о равноускоренном движении, если знаки и совпадают и о равнозамедленном, если и имеют противоположные знаки. При этом знак каждой из величин зависит от начального выбора системы отсчёта. Равномерное по окружности Задачу удобно рассмотреть в сопутствующем базисе. Ускорение примет вид (центростремительное ускорение, направленное в центр окружности). Само движение можно рассмотреть в терминах угла относительно какой-либо оси. Для угловой скорости : , причём . Период движения: . Точка, брошенная под углом к горизонту Для тел, движущихся с малыми скоростями, сопротивлением воздуха можно пренебречь. Пусть точка в нулевой момент времени была брошена со скоростью под углом к горизонту. Для оси , направленной вертикально вверх, и оси , направленной по горизонту, уравнения движения в проекциях на оси: где — ускорение свободного падения. Откуда, в частности, получаются следующие формулы: Если точка была брошена с земли, то время движения составит , причём точка достигнет вершины траектории за . Длина полёта в таком случае , откуда следует, что максимальная дальность полёта при неизменной скорости достигается при . В обобщении на бросок вдоль наклонной плоскости, максимальная дальность полёта достигается при броске вдоль биссектрисы между вертикалью и прямой вдоль плоскости броска. Вообще говоря, в одну и ту же точку тело может прилететь по двум траекториям: настильной и навесной. Уравнение траектории в рассмотренных обозначениях: , то есть снаряд движется по параболе. Случай системы точек Для описания движения материальной точки требуется задать три обобщённых координаты, которые, вообще говоря, зависят от системы отсчёта, но их число остаётся неизменным. Иначе говоря, число степеней свободы точки равно трём. Однако число степеней может быть меньше, если точка, например, может двигаться лишь по определённой поверхности или кривой. Тогда говорят, что на материальную точку наложена кинематическая связь. Число степеней свободы от каждой связи уменьшается на одну. В общем случае, если система состоит из материальных точек и на них наложено кинематических связей, число степеней свободы такой системы материальных точек будет . Если в системе расстояния между двумя любыми точками всегда постоянны, то такая система называется абсолютно твёрдым телом (см. Кинематика твёрдого тела). Описанием же макроскопических систем материальных точек с изменяющимися расстояниями занимается кинематика сплошной среды. Примечания Литература Стрелков С. П. Механика. М.: Наука, 1975. Матвеев А. Н. Механика и теория относительности. М.: Высшая школа, 1986. Хайкин С. Э. Физические основы механики. М.: Наука, 1971. Кинематика


source: wikipedia

text: Дина́мика ( «сила, мощь») — раздел механики, в котором изучаются причины изменения механического движения, тогда как способы описать движение изучает кинематика. В классической механике этими причинами являются силы. Динамика оперирует также такими понятиями, как масса, импульс, момент импульса, энергия. Также динамикой нередко называют, применительно к другим областям физики (например, к теории поля), ту часть рассматриваемой теории, которая более или менее прямо аналогична динамике в механике, противопоставляясь обычно кинематике (к кинематике в таких теориях обычно относят, например, соотношения, получающиеся из преобразований величин при смене системы отсчёта). Иногда слово динамика применяется в физике и не в описанном смысле, а в более общелитературном: для обозначения просто процессов, развивающихся во времени, зависимости от времени каких-то величин, не обязательно имея в виду конкретный механизм или причину этой зависимости. Динамика, базирующаяся на законах Ньютона, называется классической динамикой. Классическая динамика описывает движения объектов со скоростями от долей миллиметров в секунду до километров в секунду. Однако эти методы перестают быть справедливыми для движения объектов очень малых размеров (см. квантовая механика) и при движениях со скоростями, близкими к скорости света (см. релятивистская механика). Такие движения подчиняются другим законам. С помощью законов динамики изучается также движение сплошной среды, т. е. упруго и пластически деформируемых тел, жидкостей и газов. В результате применения методов динамики к изучению движения конкретных объектов возник ряд специальных дисциплин: небесная механика, баллистика, динамика корабля, самолёта и т. п. Эрнст Мах считал, что основы динамики были заложены Галилеем. Основная задача динамики Исторически деление на прямую и обратную задачу динамики сложилось следующим образом. Прямая задача динамики: по заданному характеру движения определить равнодействующую сил, действующих на тело. Обратная задача динамики: по заданным силам определить характер движения тела. Законы Ньютона Классическая динамика основана на трёх основных законах Ньютона: 1-й: Существуют такие системы отсчёта, относительно которых поступательно движущееся тело сохраняет свою скорость постоянной, если на него не действуют другие тела или их действие скомпенсировано. 2-й: В инерциальных системах отсчёта ускорение, приобретаемое материальной точкой, прямо пропорционально вызывающей его силе, совпадает с ней по направлению и обратно пропорционально массе материальной точки. где — ускорение тела, — силы, приложенные к материальной точке, а — её масса, или В классической (ньютоновской) механике масса материальной точки полагается постоянной во времени и независящей от каких-либо особенностей её движения и взаимодействия с другими телами. Второй закона Ньютона можно также сформулировать с использованием понятия импульса: В инерциальных системах отсчёта производная импульса материальной точки по времени равна действующей на него силе. где — импульс (количество движения) точки, — её скорость, а — время. При такой формулировке, как и ранее, полагают, что масса материальной точки неизменна во времени. 3-й: Силы, с которыми тела действуют друг на друга, лежат на одной прямой, имеют противоположные направления и равные модули Если при этом рассматриваются взаимодействующие материальные точки, то обе эти силы действуют вдоль прямой, их соединяющей. Это приводит к тому, что суммарный момент импульса системы состоящей из двух материальных точек в процессе взаимодействия остается неизменным. Таким образом, из второго и третьего законов Ньютона могут быть получены законы сохранения импульса и момента импульса Законы Ньютона в неинерциальных системах отсчёта Существование инерциальных систем отсчёта лишь постулируется первым законом Ньютона. Реальные системы отсчёта, связанные, например, с Землёй или с Солнцем, не обладают в полной мере свойством инерциальности в силу их кругового движения. Вообще говоря, экспериментально доказать существование ИСО невозможно, поскольку для этого необходимо наличие свободного тела (тела на которое не действуют никакие силы), а то, что тело является свободным, может быть показано лишь в ИСО. Описание же движения в неинерциальных системах отсчёта, движущихся с ускорением относительно инерциальных, требует введения т. н. фиктивных сил таких как сила инерции, центробежная сила или сила Кориолиса. Эти «силы» не обусловлены взаимодействием тел, то есть по своей природе не являются силами и вводятся лишь для сохранения формы второго закона Ньютона: , где — сумма всех фиктивных сил, возникающих в неинерциальной системе отсчёта. Описание динамики исходя из принципа наименьшего действия Многие законы динамики могут быть описаны исходя не из законов Исаака Ньютона, а из принципа наименьшего действия. Формулы некоторых сил, действующих на тело Сила всемирного тяготения: или в векторной форме: вблизи земной поверхности: Сила трения: Сила Архимеда: Деление динамики по типам объекта исследования Динамика точки изучает взаимодействие материальных точек — тел, размерами которых можно пренебречь по сравнению с характерными размерами изучаемого явления. Поэтому в динамике точки силы, действующие на все точки тела считаются равными. Динамика твёрдого тела изучает взаимодействие абсолютно твёрдых тел (тел, расстояние между двумя любыми точками которого не может изменяться). Так как любое тело ненулевого объёма имеет бесконечное число точек, и соответственно бесконечное число фиксированных связей между ними, тело имеет 6 степеней свободы, что накладывает ограничение на способы его взаимодействия. Изучением же условий равновесия механических систем занимается статика. Динамика деформируемых тел: Гидродинамика изучает движение идеальных и реальных жидкостей, их силовое взаимодействие с твёрдыми телами. Газодинамика изучает законы движения газообразной среды, в частности аэродинамика изучает закономерности движения воздушных потоков и их взаимодействия с препятствиями и движущимися телами. Наиболее же общие свойства макроскопических систем изучает термодинамика, достижения которой учитываются в механике. Примечания Литература Алешкевич В. А., Деденко Л. Г., Караваев В. А. Механика твердого тела. Лекции. Издательство Физического факультета МГУ, 1997. Матвеев А. Н. Механика и теория относительности. М.: Высшая школа, 1986. (3-е изд. М.: ОНИКС 21 век: Мир и Образование, 2003. — 432с.) Павленко Ю. Г. Лекции по теоретической механике. М.: ФИЗМАТЛИТ, 2002. — 392с. Сивухин Д. В. Общий курс физики. В 5 т. Том I. Механика. 4-е изд. М.: ФИЗМАТЛИТ; Изд-во МФТИ, 2005. — 560с. Яворский Б. М., Детлаф А. А. Физика для школьников старших классов и поступающих в вузы: учебное пособие. М.: Дрофа, 2002, 800с. ISBN 5-7107-5956-2 Ссылки Баллистика


text: Ста́тика (от , «неподвижный») — раздел механики, в котором изучаются условия равновесия механических систем под действием приложенных к ним сил и возникших моментов. Аксиомы статики Система сил, приложенная к телу или материальной точке, называется уравновешенной или эквивалентной нулю, если тело под действием этой системы находится в состоянии покоя или движется по инерции. Аксиома о добавлении (отбрасывании) системы двух сил, эквивалентной нулю. Не нарушая механического состояния тела, к нему можно приложить или отбросить уравновешенную систему сил. Аксиома о равенстве сил действия и противодействия. (Закон классической механики о действии и противодействии). При всяком действии одного тела на другое со стороны другого тела имеется равное противодействие, такое же по величине, но противоположное по направлению. Аксиома о равновесии системы двух сил. Две силы, приложенные к одному и тому же телу, взаимно уравновешены (их действие эквивалентно нулю) тогда и только тогда, когда они равны по величине и действуют по одной прямой в противоположные стороны. Аксиома параллелограмма двух сил. Равнодействующая двух сил, приложенных к одной точке, приложена к той же точке и равна диагонали параллелограмма, построенного на этих силах как сторонах. Аксиома затвердевания. Если деформируемое тело находилось в равновесии, то оно будет находиться в равновесии и после его превращения в абсолютно твёрдое тело (затвердевания). Аксиома освобождаемости от связей. Механическое состояние системы не изменится, если освободить её от связей и приложить к точкам системы силы, равные действовавшим на них силам реакций связей. Аксиома параллелепипеда трёх сил. Три силы, действующие в одной точке тела или на материальную точку, можно заменить одной равнодействующей силой, равной по модулю и направлению диагонали параллелепипеда, построенного на заданных силах. Следствия При переносе силы вдоль её линии действия, действие этой силы на тело не меняется. Сумма всех внутренних сил равна нулю. Основные понятия Про тело говорят, что оно находится в равновесии, если оно покоится или движется равномерно и прямолинейно относительно выбранной инерциальной системы отсчёта. В статике материальные тела считают абсолютно твёрдыми, т.к. изменение размеров тел обычно мало по сравнению с начальными размерами. Связи На тело влияют внешние силы, а также другие материальные тела, ограничивающие перемещение данного тела в пространстве. Такие тела называют связями. Сила, с которой связь действует на тело, ограничивая его перемещение, называется реакцией связи. Для записи условия равновесия системы связи убирают, а реакции связей заменяют на равные им силы. Например, если тело закреплено на шарнире, то шарнир является связью. Реакцией связи при этом будет сила, проходящая через ось шарнира. Системы сил Если систему сил, действующих на твёрдое тело, можно заменить на другую систему сил, не изменяя механического состояния тела, то такие системы сил называются эквивалентными. Для любой системы сил, приложенных к твёрдому телу, можно найти эквивалентную систему сил, состоящую из силы, приложенной в заданной точке (центре приведения), и пары сил (теорема Пуансо). Эта сила называется главным вектором системы сил, а момент, создаваемый парой сил — главным моментом относительно выбранного центра приведения. Главный вектор равен векторной сумме всех сил системы и не зависит от выбранного центра приведения. Главный момент равен сумме моментов всех сил системы относительно центра приведения. Условие равновесия твёрдого тела Твёрдое тело находится в равновесии, если сумма всех сил, приложенных к данному телу, и их моментов равны нулю или главный вектор и главный момент системы сил, приложенных к телу, равны нулю. Условие равновесия системы тел Для записи условия равновесия системы, состоящей из твёрдых тел, систему разделяют на отдельные части, и записывают уравнения равновесия как для всей системы, так и для её частей. При этом возможны несколько эквивалентных вариантов записи условий равновесия в зависимости от выбора частей системы, для которых записываются уравнения. Из первого закона Ньютона следует, что если геометрическая сумма всех внешних сил, приложенных к телу, равна нулю, то тело находится в состоянии покоя или совершает равномерное прямолинейное движение. В этом случае принято говорить, что силы, приложенные к телу, уравновешивают друг друга. При вычислении равнодействующей все силы, действующие на тело, можно прикладывать к центру масс. Чтобы невращающееся тело находилось в равновесии, необходимо, чтобы равнодействующая всех сил, приложенных к телу, была равна нулю. Рисунок 1.14.1. Равновесие твёрдого тела под действием трёх сил. При вычислении равнодействующей все силы приводятся к одной точке C На рис. 1.14.1 дан пример равновесия твёрдого тела под действием трёх сил. Точка пересечения O линий действия сил и не совпадает с точкой приложения силы тяжести (центр масс C), но при равновесии эти точки обязательно находятся на одной вертикали. При вычислении равнодействующей все силы приводятся к одной точке. Если тело может вращаться относительно некоторой оси, то для его равновесия недостаточно равенства нулю равнодействующей всех сил. Вращающее действие силы зависит не только от её величины, но и от расстояния между линией действия силы и осью вращения. Длина перпендикуляра, проведённого от оси вращения до линии действия силы, называется плечом силы. Произведение модуля силы на плечо d называется моментом силы M. Положительными считаются моменты тех сил, которые стремятся повернуть тело против часовой стрелки (рис. 1.14.2). Правило моментов: тело, имеющее неподвижную ось вращения, находится в равновесии, если алгебраическая сумма моментов всех приложенных к телу сил относительно этой оси равна нулю:* Связь с другими науками Статика является разделом теоретической механики. Статика является базой для науки о сопротивлении материалов. См. также Аэростатика Гидростатика Кинетостатика Электростатика Графостатика Относительное равновесие (Подвижное равновесие, Динамическое равновесие) Термодинамическое равновесие Химическое равновесие Примечания Ссылки Д. Сивухин, Курс общей физики. Механика. Литература


text: Абсолю́тно упру́гое те́ло в механике — частный случай деформируемого тела, которое после прекращения действия причины, вызвавшей его деформацию, полностью восстанавливает исходные размеры и форму, то есть в нём отсутствует остаточная деформация. Можно сказать, что абсолютно упругое тело — это тело, не обладающее диссипацией. Абсолютно упругих тел не существует, но эта абстракция полезна при решении многих физических задач. Большинство реальных тел можно считать абсолютно упругими, если вызываемые внешней силой деформации относительно малы. См. также Абсолютно твёрдое тело Абсолютно упругий удар Литература Модели в физике Теоретическая механика


text: Класси́ческая меха́ника — вид механики (раздела физики, изучающего законы изменения положений тел в пространстве со временем и причины, его вызывающие), основанный на законах Ньютона и принципе относительности Галилея. Поэтому её часто называют «нью́тоновой меха́никой». Классическая механика подразделяется на: статику (которая рассматривает равновесие тел); кинематику (которая изучает геометрическое свойство движения без рассмотрения его причин); динамику (которая рассматривает движение тел с учётом вызывающих его причин). Существует несколько эквивалентных способов формального математического описания классической механики: законы Ньютона; лагранжев формализм; гамильтонов формализм; формализм Гамильтона — Якоби. На рубеже XIX—XX вв. были выявлены пределы применимости классической механики. Выяснилось, что она даёт исключительно точные результаты, но только в тех случаях, когда применяется к телам, скорости которых много меньше скорости света, а размеры значительно превышают размеры атомов и молекул, и при расстояниях или условиях, когда скорость распространения гравитации можно считать бесконечной (обобщением классической механики на тела, двигающиеся с произвольной скоростью, является релятивистская механика, а на тела, размеры которых сравнимы с атомными, — квантовая механика; квантовые релятивистские эффекты рассматриваются квантовой теорией поля). Тем не менее, классическая механика сохраняет своё значение, поскольку она: намного проще в понимании и использовании, чем остальные теории; в обширном диапазоне достаточно хорошо описывает реальность. Классическую механику можно использовать для описания движения очень широкого класса физических объектов: и обыденных предметов макромира (таких, как волчок и бейсбольный мяч), и объектов астрономических размеров (таких, как планеты и звёзды), и многих микроскопических объектов. Основные понятия Классическая механика оперирует несколькими основными понятиями и моделями. Среди них: Пространство. Считается, что движение тел происходит в пространстве, являющемся евклидовым, абсолютным (не зависит от наблюдателя), однородным (две любые точки пространства неотличимы) и изотропным (два любых направления в пространстве неотличимы). Время — фундаментальное понятие, постулируемое в классической механике. Считается, что время является абсолютным, однородным и изотропным (уравнения классической механики не зависят от направления течения времени). Система отсчёта состоит из тела отсчёта (некоего тела, реального или воображаемого, относительно которого рассматривается движение механической системы), прибора для измерения времени и системы координат. Масса — мера инертности тел. Материальная точка — модель объекта, имеющего массу, размерами которого в решаемой задаче пренебрегают. Тела ненулевого размера могут испытывать сложные движения, поскольку может меняться их внутренняя конфигурация (например, тело может вращаться или деформироваться). Тем не менее, в определённых случаях к подобным телам применимы результаты, полученные для материальных точек, если рассматривать такие тела как совокупности большого количества взаимодействующих материальных точек. Материальные точки в кинематике и динамике обычно описывают следующими величинами: радиус-вектор — вектор, проведённый из начала координат в ту точку пространства, которая служит текущим положением материальной точки; скорость — вектор, характеризующий изменение положения материальной точки со временем и определяемый как производная радиус-вектора по времени: ; ускорение — вектор, характеризующий изменение скорости материальной точки со временем и определяемый как производная скорости по времени: ; масса — мера инертности материальной точки; полагается постоянной во времени и независящей от каких-либо особенностей движения материальной точки и её взаимодействия с другими телами; импульс (иное название — количество движения) — векторная физическая величина, равная произведению массы материальной точки на её скорость: ; кинетическая энергия — энергия движения материальной точки, определяемая как половина произведения массы тела на квадрат её скорости: или ; сила — векторная физическая величина, являющаяся мерой интенсивности воздействия на данное тело других тел, а также физических полей. Представляет собой функцию координат и скорости материальной точки, определяющую производную её импульса по времени; если работа силы не зависит от вида траектории, по которой двигалось тело, а определяется только его начальным и конечным положениями, то такая сила называется потенциальной. Взаимодействие, происходящее посредством потенциальных сил, может описываться потенциальной энергией. По определению, потенциальной энергией называется функция координат тела такая, что сила, действующая на тело, равна градиенту от этой функции, взятому с обратным знаком: . Основные законы Принцип относительности Галилея Основным принципом, на котором базируется классическая механика, является принцип относительности, сформулированный Г. Галилеем на основе эмпирических наблюдений. Согласно этому принципу существует бесконечно много систем отсчёта, в которых свободное тело покоится или движется с постоянной по модулю и направлению скоростью. Эти системы отсчёта называются инерциальными и движутся друг относительно друга равномерно и прямолинейно. Во всех инерциальных системах отсчёта свойства пространства и времени одинаковы, и все процессы в механических системах подчиняются одинаковым законам. Этот принцип можно также сформулировать как отсутствие абсолютных систем отсчёта, то есть систем отсчёта, каким-либо образом выделенных относительно других. Законы Ньютона Основой классической механики являются три закона Ньютона (формулируя данные законы, Ньютон применял термин «тело», хотя фактически речь в них идёт о материальных точках). Первый закон устанавливает наличие свойства инертности у материальных тел и постулирует наличие таких систем отсчёта, в которых движение свободного тела происходит с постоянной скоростью (такие системы отсчёта называются инерциальными). Второй закон Ньютона на основе эмпирических фактов постулирует связь между величиной силы, ускорением тела и его инертностью (характеризуемой массой). В математической формулировке второй закон Ньютона чаще всего записывается в следующем виде: где — результирующий вектор сил, действующих на тело; — вектор ускорения тела; m — масса тела. Второй закон Ньютона может быть также записан в терминах изменения импульса материальной точки : При записи закона в такой форме, как и ранее, полагают, что масса материальной точки неизменна во времени. Второго закона Ньютона недостаточно для описания движения частицы. Дополнительно требуется описание силы , полученное из рассмотрения сущности физического взаимодействия, в котором участвует тело. Третий закон Ньютона уточняет некоторые свойства введённого во втором законе понятия силы. Им постулируется наличие для каждой силы, действующей на первое тело со стороны второго, равной по величине и противоположной по направлению силы, действующей на второе тело со стороны первого. Наличие третьего закона Ньютона обеспечивает выполнение закона сохранения импульса для системы тел. Закон сохранения импульса Закон сохранения импульса является следствием законов Ньютона для замкнутых систем (то есть систем, на которые не действуют внешние силы или равнодействующая внешних сил равна нулю). Фундаментальной основой данного закона служит свойство однородности пространства, а взаимосвязь закона сохранения импульса и данного свойства выражается теоремой Нётер. Закон сохранения энергии Закон сохранения энергии является следствием законов Ньютона для замкнутых консервативных систем (то есть систем, в которых действуют только консервативные силы). Фундаментальной основой данного закона служит свойство однородности времени, причём взаимосвязь закона сохранения энергии и данного свойства снова выражается теоремой Нётер. Распространение на протяжённые тела Классическая механика также включает в себя описание сложных движений протяжённых неточечных объектов. Распространение законов ньютоновой механики на такие объекты было в основном заслугой Л. Эйлера. Современная формулировка законов Эйлера также использует аппарат трёхмерных векторов. Позднее развивается аналитическая механика, основная идея которой — описание механической системы как единого объекта, использующее аппарат многомерной геометрии. Есть две основные (во многом альтернативные) формулировки классической аналитической механики: лагранжева механика и гамильтонова механика. В этих теориях понятие «сила» отходит на второй план, а упор при описании механических систем делается на другие физические величины — такие, как энергия или действие. Приведённые выше выражения для импульса и кинетической энергии действительны только при отсутствии значительного электромагнитного вклада. В электромагнетизме второй закон Ньютона для провода с током нарушается, если не учитывать вклад электромагнитного поля в импульс системы; такой вклад выражается через вектор Пойнтинга, поделённый на c2, где c — это скорость света в свободном пространстве. История Античность Классическая механика зародилась в древности и начала формироваться в качестве самостоятельной отрасли, ранее других областей физики, главным образом в связи с проблемами, которые возникали при строительстве (подъёмные и транспортные машины, пирамиды древнего Египта), ремесленном производстве, судоходстве и военном деле (стенобитные и метательные машины). В странах Ближнего Востока были известны все так называемые «простые машины»: рычаг, наклонная плоскость, блок, клин, винт. Однако от них не осталось никаких письменных записей. В древнем Китае в I в. н. э. был изобретён первый в мире сейсмоскоп. Первым из разделов механики, получившим развитие, стала статика, основы которой были заложены в работах Архимеда в III веке до н. э.. Им были сформулированы правило рычага, теорема о сложении параллельных сил, введено понятие центра тяжести, заложены основы гидростатики (сила Архимеда). Средние века В XIV веке французский философ Жан Буридан разработал теорию импетуса. В дальнейшем её развил ученик Жана — епископ Альберт Саксонский. Новое время XVII век Динамика как раздел классической механики начала развиваться только в XVII веке. Его основы были заложены Галилео Галилеем, который первым правильно решил задачу о движении тела под действием заданной силы. На основе эмпирических наблюдений им были открыты закон инерции и принцип относительности. Помимо этого, Галилеем внесён вклад в зарождение теории колебаний и науки о сопротивлении материалов. Христиан Гюйгенс проводил исследования в области теории колебаний, в частности изучал движение точки по окружности, а также колебания физического маятника. В его работах были также впервые сформулированы законы упругого удара тел. Заложение основ классической механики завершилось работами Исаака Ньютона, сформулировавшего в наиболее общей форме законы механики и открывшего закон всемирного тяготения. Им же в 1684 году был установлен закон вязкого трения в жидкостях и газах. Также в XVII веке, в 1660 году, был сформулирован закон упругих деформаций, носящий имя своего первооткрывателя Роберта Гука. XVIII век В XVIII веке зарождается и интенсивно развивается аналитическая механика. Её методы для задачи о движении материальной точки были разработаны Леонардом Эйлером, которые заложили основы динамики твёрдого тела. Эти методы основываются на принципе виртуальных перемещений и на принципе Д’Аламбера. Разработку аналитических методов завершил Лагранж, которому удалось сформулировать уравнения динамики механической системы в наиболее общем виде: с использованием обобщённых координат и импульсов. Помимо этого, Лагранж принял участие в заложении основ современной теории колебаний. Альтернативный метод аналитической формулировки классической механики основывается на принципе наименьшего действия, который впервые был высказан Мопертюи по отношению к одной материальной точке и обобщён на случай системы материальных точек Лагранжем. Также в XVIII веке в работах Эйлера, Даниила Бернулли, Лагранжа и Д’Аламбера были разработаны основы теоретического описания гидродинамики идеальной жидкости. XIX век В XIX веке развитие аналитической механики происходит в работах Остроградского, Гамильтона, Якоби, Герца и др. В теории колебаний Раусом, Жуковским и Ляпуновым была разработана теория устойчивости механических систем. Кориолис разработал теорию относительного движения, доказав теорему о разложении ускорения на составляющие. Во второй трети XIX века происходит выделение кинематики в отдельный раздел механики (хотя впервые мысль о целесообразности такого выделении кинематики была высказана ещё Эйлером в 1776 г.). Особенно значительны в XIX веке были успехи в области механики сплошной среды. Навье и Коши в общей форме сформулировали уравнения теории упругости. В работах Навье и Стокса были получены дифференциальные уравнения гидродинамики с учётом вязкости жидкости. Наряду с этим происходит углубление знаний в области гидродинамики идеальной жидкости: появляются работы Гельмгольца о вихрях, Кирхгофа, Жуковского и Рейнольдса о турбулентности, Прандтля о пограничных эффектах. Сен-Венан разработал математическую модель, описывающую пластические свойства металлов. Новейшее время В XX веке интерес исследователей переключается на нелинейные эффекты в области классической механики. Ляпунов и Анри Пуанкаре заложили основы теории нелинейных колебаний. Мещерский и Циолковский провели анализ динамики тел переменной массы. Из механики сплошной среды выделяется аэродинамика, основы которой разработаны Жуковским. В середине XX века активно развивается новое направление в классической механике — теория хаоса. Важными также остаются вопросы устойчивости сложных динамических систем, механика дискретных систем, теория гироскопических и инерциальных систем, теория механизмов и машин, механика тел переменной массы, механика деформируемого твёрдого тела, гидроаэродинамика, газовая динамика, неевклидова механика. Ограничения применимости классической механики Предсказания классической механики становятся неточными для систем, скорость которых приближается к скорости света (поведение таких систем должно описываться релятивистской механикой), или для очень малых систем, где действуют законы квантовой механики. Для описания поведения систем, в которых существенны и релятивистские, и квантовые эффекты, применяется релятивистская квантовая теория поля. Для систем с очень большим количеством составляющих, или степеней свободы, классическая механика также не может быть адекватной, и в этом случае используются методы статистической механики. Классическая механика является самосогласованной теорией, то есть в её рамках не существует утверждений, противоречащих друг другу. В целом она является совместимой и с другими «классическими» теориями (такими, как классическая электродинамика и классическая термодинамика), однако в конце XIX века выявились некоторые несоответствия между этими теориями; преодоление этих несоответствий знаменовало становление современной физики. В частности: Уравнения классической электродинамики неинвариантны относительно преобразований Галилея: поскольку в данные уравнения входит (как физическая константа, постоянная для всех наблюдателей) скорость света, классическая электродинамика и классическая механика оказываются совместимыми только в одной избранной системе отсчёта — связанной с эфиром. Но экспериментальная проверка не выявила существования эфира, и это привело к созданию специальной теории относительности (в рамках которой уравнения механики были модифицированы). Несовместимы с классической механикой и некоторые утверждения классической термодинамики: применение их совместно с законами классической механики приводит к парадоксу Гиббса (согласно которому невозможно точно определить величину энтропии) и к ультрафиолетовой катастрофе (последняя означает, что абсолютно чёрное тело должно излучать бесконечное количество энергии). Попытки разрешить эти проблемы привели к возникновению и развитию квантовой механики. См. также Релятивистская механика Квантовая механика Примечания Литература . Тарг С. М. Ссылки Видеолекция 1. Физика: Классическая механика (осень 1999) // Лекции Массачусетского технологического института: 8.01 Видеолекция 2. Физика: Классическая механика (осень 1999) // Лекции Массачусетского технологического института: 8.01


text: Рыбы — обширная группа водных челюстноротых позвоночных животных, ранее считавшаяся надклассом. Рыбы характеризуются жаберным дыханием на всех этапах постэмбрионального развития организма. С точки зрения кладистики четвероногие являются специализированными лопастепёрыми рыбами. Однако, поскольку традиционно понятие «рыбы» относится к парафилетической группе, не включающей четвероногих, в современной систематике рыбы отсутствуют как таксон. Рыбы обитают как в солёных, так и в пресных водоёмах — от глубоких океанических впадин до горных ручьёв. Рыбы играют важную роль в большинстве водных экосистем как составляющая пищевых цепей. Многие виды рыб употребляются человеком в пищу и поэтому имеют важное промысловое значение. Современные рыбы имеют размеры от () до (китовая акула). В мире известно видов рыб (по состоянию на 2020 год), однако постоянно описываются новые — каждый год описывается около 300—500 новых для науки видов. В России обитает около видов, в том числе в пресных водах встречается более 280 видов. Изучению рыб посвящён раздел зоологии — ихтиология. Название Слово «рыба» (древнерусск. рыба) происходит от праславянского *ryba неясной этимологии. Сопоставляется с д.-в.-н. rûрра, rûpa «гусеница», также «налим», ср.-в.-н. ruppe, rûpe «налим». По Фасмеру, слово является табуистическим названием вместо более древнего *zъvь, ср. лит. žuvìs «рыба», греч. ἰχθῦς (ср. ихтиология — «наука о рыбах») «рыба», арм. jukn, которое, ввиду созвучия с глаголом «звать», рыбаки старались не употреблять. Латинское же название рыб, , ед. ч. , происходит, по-видимому, от праиндоевропейского *pisk-, от которого произошло и англ., то есть «рыба». Происхождение и эволюция Считалось, что наиболее древние бесчелюстные животные, напоминающие рыб, известны из раннего ордовика (около 450—470 млн лет назад). Тем не менее в 1999 году в китайской провинции Юньнань были найдены окаменелости рыбообразного существа Haikouichthys из группы бесчелюстных возрастом около 530 миллионов лет (ранний кембрий). Возможно, подобные формы были предками всех позвоночных. Отличием первых рыб от бесчелюстных стали челюсти, производное одной из жаберных дуг. Кроме челюстей, рыбы имеют парные плавники, внутреннее ухо с тремя полукружными каналами и жаберные дуги. Несмотря на появление первых челюстноротых рыб ещё в ордовике, они занимали подчиненное положение вплоть до девона. Таким образом, рыбы и бесчелюстные существовали больше 100 млн лет в условиях преобладания бесчелюстных, в отличие от настоящего времени. Хрящевые рыбы появились на рубеже силура и девона, около 420 млн лет назад, и достигли расцвета в карбоне. Лопастепёрые рыбы обитают в мировых океанах как минимум с девона; не исключено, что они существовали уже в силуре. Guiyu oneiros — самая ранняя известная лопастепёрая рыба. Более половины всех живущих ныне видов позвоночных, а именно, согласно базе данных FishBase, около 31 тысячи видов, относятся к рыбам. Число признанных видов продолжает меняться вследствие открытий новых видов, а также таксономических ревизий отдельных групп. Ныне живущие рыбы представлены тремя классами: хрящевые рыбы (Chondrichthyes), лопастепёрые (Sarcopterygii) и лучепёрые рыбы (Actinopterygii). Два последних класса составляют группу костных рыб. Современных хрящевых рыб делят на два подкласса: Holocephali (цельноголовые) и Elasmobranchii (пластиножаберные, куда входят акулы и скаты). Ныне существует 900—1000 видов хрящевых рыб. Анатомия и физиология Внешние покровы Внешние покровы рыб представлены кожей с чешуёй (у некоторых рыб чешуя отсутствует). Как и у всех других позвоночных, кожа рыб делится на дерму и эпидермис (верхний слой кожи эктодермального происхождения, состоящий из эпителиальной ткани). Эпидермис у рыб неороговевающий. Железы в эпидермисе вырабатывают мукусоподобный секрет (слизь), который защищает внешние покровы животного. В формировании чешуи основную роль играет внутренний слой кожи — дерма. Хрящевые рыбы имеют плакоидную чешую, которая гомологична зубам всех позвоночных; перемещаясь в ходе эволюции на челюсти, плакоидные чешуи, собственно, и превращаются в зубы у акул и скатов. Плакоидная чешуя состоит из дентина, который формирует основу чешуй, а сверху покрыта эмалью. По химическому составу дентин и эмаль акул схожи с дентином и эмалью зубов человека. Утраченные плакоидные чешуи не возобновляются, но при росте рыбы их количество увеличивается. Плавниковые шипы некоторых хрящевых рыб (например, у черноморского катрана) тоже являются преобразованными плакоидными чешуями. Костистым рыбам присуще несколько разных типов чешуи. Ганоидная чешуя имеется у наиболее примитивных из лучепёрых рыб, например осетровых. Она сформирована костяными пластинками, которые сверху покрыты пластом похожего на дентин вещества — ганоина; часто такая чешуя покрывает тело рыбы сплошным защитным панцирем, как у представителей семейств Polypteridae и Lepisosteidae. Для ископаемых и современных кистеперых и двоякодышащих рыб характерна космоидная чешуя, внешняя поверхность которой образована пластом космина (откуда происходит название), а сверх него — дентина. Космин подстилается пластом губчатой кости. У современных видов кистепёрых и двоякодышащих рыб внешний дентиновый и внутренний губчатый пласты постепенно редуцируются: у современных видов рода Латимерия на поверхности чешуи сохранились лишь одиночные бугорки дентина. Окраска рыб может варьировать в очень широких пределах: от однотонной практически всех возможных цветов до маскировочной «камуфляжной» или, наоборот, подчеркнуто яркой «предупреждающей». Скелет и мышечная система Опорно-двигательная система рыб — система органов и тканей рыб, которая позволяет им изменять своё положение в окружающей среде и осуществлять движение. Части опорно-двигательной системы, благодаря эволюционным видоизменениям, приспособлены также и для выполнения других специализированных функций. В отличие от наземных позвоночных, череп которых состоит из сращённых костей, более чем 40 костных элементов черепа рыб могут двигаться независимо. Это позволяет вытягивать челюсти, раздвигать их в стороны, опускать жаберный аппарат и дно ротовой полости. Подвижные элементы крепятся к более жёстко сочленённому нейрокраниуму, который окружает головной мозг. Нейрокраниум костных рыб в эволюции возникает из хрящевого черепа хрящевых рыб, к которому прирастают кожные костные пластинки. Челюсти в классах костных и хрящевых рыб эволюционно образовались из третьей пары жаберных дуг (о чём свидетельствуют рудименты первых двух пар дуг у акул — так называемые губные хрящи). У костистых рыб челюсти несут основные группы зубов на переднечелюстной (premaxilla) и верхнечелюстной костях (maxilla, верхняя челюсть»), на dentale и articulare (нижняя челюсть). Несколько специализированных групп костей формируют дно ротовой полости и соединяют челюсти с другими элементами черепа. Наиболее рострально (впереди) расположена гиоидная дуга, которая играет важную роль при изменении объёма ротовой полости. За ней идут жаберные дуги, которые несут жаберные дыхательные структуры, и наиболее каудально расположены так называемые глоточные челюсти, которые также могут нести зубы. Во время питания мышцы, которые опускают комплекс нижней челюсти, смещают этот комплекс таким образом, что челюсти выдвигаются вперед. При этом в ротовой полости создаётся всасывающая сила за счёт опускания дна рта. Жаберные крышки при этом закрывают жабры. Такая комбинация движений приводит к всасыванию воды и втягиванию пищи в рот. Движущая сила при плавании рыб создаётся плавниками: парными (грудные и брюшные) и непарными (спинной, анальный, хвостовой). При этом у костных рыб плавники состоят из костных (у некоторых примитивных — из хрящевых) лучей, соединённых перепонкой. Присоединённые к основным лучам мышцы могут разворачивать или свёртывать плавник, изменять его ориентацию или генерировать волнообразные движения. Хвостовой плавник, который у большинства рыб является основным движителем, поддерживается набором специальных сплюснутых костей (уростиль и др.) и ассоциированных с ними мышц в дополнение к боковым мышцам туловища. По соотношению размеров верхней и нижней лопасти хвостовой плавник может быть гомоцеркальным (когда обе лопасти имеют равную величину; это характерно для большинства лучепёрых рыб) или гетероцеркальным (когда одна лопасть, обычно верхняя, больше другой; характерно для акул и скатов, а также осетровых; у таких представителей костных рыб как меченосцы хвостовой плавник гетероцеркальный с большей нижней лопастью). Позвоночник рыб состоит из отдельных, несращённых позвонков. Позвонки рыб амфицельные (то есть обе их торцевые поверхности вогнутые), между позвонками находится хрящевая прослойка; невральные дуги, расположенные сверху над телами позвонков, формируют позвоночный канал, защищающий спинной мозг. Позвоночник делится на два отдела: туловищный и хвостовой. От позвонков туловища в стороны отходят рёберные отростки, к которым крепятся рёбра. В хвостовом отделе позвоночника боковых отростков нет, зато кроме невральной дуги имеется сосудистая (гемальная) дуга, которая прикрепляется к позвонку снизу и защищает проходящий в ней большой кровеносный сосуд — брюшную аорту. От невральных и гемальных дуг вертикально вверх и вниз отходят заострённые остистые отростки. Плавники Плавники рыб служат главным образом основными движителями для активного плавания, а также для стабилизации положения и маневрирования в толще воды и даже для опоры и хождения по грунту. В процессе эволюции строение плавников у некоторых рыб изменилось для выполнения иных жизненных функций. Например брюшные плавники или анальный плавник либо их отдельные лучи или части могут быть преобразованы в особые копулятивные органы, служащие для внутреннего оплодотворения. Первый луч спинного плавника у некоторых глубоководных рыб-хищников может быть превращён в своеобразное удилище — илиций, служащее для приманивания потенциальных жертв. Различают парные и непарные плавники. К непарным плавникам относятся: спинной плавник (, обозначается заглавной латинской буквой D), который может быть представлен у разных рыб числом от одного до трёх, крайне редко отсутствует вовсе; анальный, или подхвостовой, плавник (, обозначается буквой A), может быть у разных рыб в количестве от одного до двух, изредка отсутствует вовсе; хвостовой плавник (, обозначается буквой C) у некоторых рыб отсутствует; жировой плавник (), встречающийся у некоторых групп рыб. Парные плавники, по сути, представляют собой парные конечности, опирающиеся на соответствующие им внутренние скелетные элементы — пояса плавников. У подавляющего большинства рыб представлены двумя парами плавников: грудным плавником (, обозначается латинской буквой P) и брюшным плавником (, обозначается заглавной латинской буквой V). У некоторых рыб могут отсутствовать брюшные, а в редких случаях — и грудные плавники. По положению на туловище обычно различают 3 основных типа брюшных плавников: абдоминальные — расположены в средней части тела позади грудных плавников, торакальные — расположены под грудными плавниками, и югулярные — расположены впереди грудных плавников на горле. Мышцы В правую и левую стороны от позвоночника отходит мембрана из соединительной ткани, которая называется горизонтальной септой (перегородкой) и разделяет мышцы тела рыбы, называемые миомерами, на дорсальную (верхнюю) и вентральную (нижнюю) части. Плавание рыб осуществляется благодаря сокращению мышц, которые соединяются сухожилиями с позвоночником. Миомеры в теле рыбы имеют форму конусов, вложенных один в другой, и разделённых перегородками соединительной ткани (миосептами). Сокращение миомеров через сухожилие передаётся на позвоночник, побуждая его к волнообразному движению (ундуляции) по всей длине тела или лишь в хвостовом его отделе. В целом мускулатура рыб представлена двумя типами мышц. «Медленные» мышцы используются при спокойном плавании. Они содержат много миоглобина, который обуславливает их красный цвет. Метаболизм в них в основном аэробный, то есть в них происходит полное окисление питательных веществ. Такие красные мышцы могут долго не утомляться и потому используются при долгом монотонном плавании. В отличие от красных, «быстрые» белые мышцы с преимущественно гликолитиновым метаболизмом способны к быстрому, но кратковременному сокращению. Они используются при быстрых внезапных рывках; при этом они могут давать большую, чем красные мышцы, мощность, но быстро утомляются. У многих рыб мышцы могут выполнять также и некоторые другие функции кроме движения. У некоторых видов они участвуют в терморегуляции (термогенезе). У тунцов (Scombridae) благодаря активности мускулатуры температура мозга поддерживается на более высоком уровне, чем температура других частей тела, когда тунцы охотятся на кальмаров в глубоких холодных водах. Электрические токи, которые генерируются при сокращении мышц, используются слонорылом как коммуникационный сигнал; у электрических скатов электрические импульсы, генерированные видоизменёнными мышцами, используются для поражения других животных. Модификация мышечных клеток для выполнения функции электрической батареи эволюционно происходила независимо и неоднократно в разных таксонах: глазных мышц у рыб-звездочётов (Uranoscopidae), жевательной мускулатуры (электрические скаты) или осевой мускулатуры (электрические угри). Нервная система и органы чувств Головной мозг рыб принято делить на три большие части: передний, средний и задний мозг. Передний мозг состоит из конечного мозга и промежуточного мозга. На ростральном (переднем) конце конечного мозга расположены обонятельные луковицы, которые получают сигналы от обонятельных рецепторов. Обонятельные луковицы обычно увеличены у рыб, которые активно используют нюх, например у акул. В коре среднего мозга находятся оптические доли. Задний отдел подразделяется на собственно задний мозг (к нему относится мост и мозжечок) и продолговатый мозг. Спинной мозг проходит внутри нервных дуг позвонков по всей длине позвоночника рыбы. Аналогично миомерам и позвоночнику, в строении спинного мозга наблюдается сегментация. В каждом сегменте тела сенсорные нейроны входят в спинной мозг через дорсальные корешки, а двигательные нейроны выходят из него через вентральные. Глаза рыб по своему строению очень схожи с глазами других позвоночных. Важное отличие глаза рыб от глаза млекопитающих заключается в том, что для аккомодации рыбы не изменяют кривизну хрусталика, а приближают его к сетчатке или отдаляют от неё. Структура сетчатки у рыб варьирует в зависимости от места их обитания: у глубоководных видов глаза приспособлены для восприятия света преимущественно красной части спектра, а рыбы, которые живут на мелководье, воспринимают более широкий спектр. У некоторых глубоководных рыб, например у жемчужноглазовых, глаз имеет телескопическое строение, позволяющее улавливать в дисфотической зоне (сумеречной зоне) океана самый минимальный свет. Кроме того, у этих рыб имеется совершенно уникальный «жемчужный орган», внешне представляющий собой белое пятно на поверхности глаза, которое, будучи связанным со вторичной сетчаткой, заметно расширяет сектор обычного поля зрения рыб. Имеются также много видов слепых рыб — морских глубоководных или пресноводных «пещерных» (подземных) рыб, утративших полностью или частично функцию зрения. В 2011 году был обнаружен очередной новый вид подобных слепых рыб — Bangana musaei. Обоняние и вкус позволяют рыбам ориентироваться в химическом составе окружающей среды. Способность рыб к ощущению химических сигналов хорошо иллюстрируют лососи, которые, идя на нерест из моря к речным системам, определяют по запаху воды именно тот ручей или реку, в котором когда-то сами вышли из икры. Обонятельные рецепторы рыб расположены в ноздрях. Они, в отличие от ноздрей других позвоночных, не соединяются с носоглоткой (хоаны есть только у двоякодышащих рыб). Вкусовые рецепторы у многих рыб есть не только в ротовой полости, но и на жаберных структурах, усиках и даже плавниках и просто на поверхности тела. Механорецепторы рыб содержатся во внутреннем ухе (парные органы слуха и равновесия), а также органах боковой линии. Внутреннее ухо пластиножаберных (акул и скатов) и костистых рыб состоит из трёх полукружных каналов, расположенных в трёх взаимно перпендикулярных плоскостях, и трёх камер, каждая из которых содержит отолиты. Некоторые виды рыб (например, серебряный карась и разные виды сомов) имеют комплекс косточек (веберов аппарат), соединяющий ухо с плавательным пузырём. Благодаря этой адаптации внешние вибрации усиливаются плавательным пузырём, как резонатором. Отолит в третьей камере обеспечивает рыбе ориентацию в пространстве. Перемещение воды по поверхности рыбы ощущается структурами, которые называются нейромастами. Эти органы могут быть рассеяны поодиночке или собраны под чешуёй в совокупность каналов, которые называются боковой линией. Нейромасты включают полушарие гелевой консистенции (капулу) и сенсорные волосовидные клетки, а также синапсы нервных волокон, которые находятся на волосовидных клетках. Ток воды отгибает волосовидные клетки, вызывая нервные импульсы. Эти импульсы позволяют составить довольно подробную картину окружающей среды: некоторые виды рыб, лишённые глаз, целиком ориентируются и перемещаются, полагаясь только на органы боковой линии. Электрорецепция и электрические органы Ощущение электрического поля — электрорецепция — присуще многим видам рыб, не только тем, которые могут сами генерировать электрические разряды. Электрические сигналы улавливаются с помощью специальных ямок на поверхности тела. Эти ямки заполнены гелеподобным веществом, которое проводит электрический ток и содержит в себе электрорецепторные клетки, которые образуют синапсы с нейронами. По характеру вырабатываемых электрических импульсов рыб делят на неэлектрических (большинство рыб), слабоэлектрических (мормиры, гимнарх), и сильноэлектрических (электрические сом, угорь, скат). Неэлектрические рыбы в результате нервно-мышечной деятельности создают слабые электрические импульсы 100—200 мк. В косяке рыб образуется общее биоэлектрическое поле, сформированное суммированными электрическими полями отдельных особей, которое влияет на поведение и ориентацию рыб. У неэлектрических рыб (за исключением хрящевых, некоторых осетровых, сомовых) электрорецепторы отсутствуют. Они воспринимают электрический ток, который действует на другие рецепторы и свободные нервные окончания. Слабо- и сильноэлектрические рыбы воспринимают электрические поля с помощью электрорецепторов боковой линии. Специализированные электрические органы служат им для защиты, нападения на добычу и ориентации. Они представляют собой парные, симметрично расположенные по бокам тела структуры, состоящие из пластинок, собранных в столбики. У скатов электрические органы, составляющие до 25 % массы тела, похожи на пчелиные соты. Каждый орган состоит из приблизительно 600 вертикальных призм, имеющих 6 граней. Каждую призму образуют примерно 40 электрических дисковидных пластинок, отделённых студенистой соединительной тканью. Каждая призма является отдельной электрической батареей. Нервными центрами электрических органов у рыб являются электрические доли продолговатого мозга и спинной мозг. Кровеносная система и газообмен У большинства рыб один круг кровообращения и двухкамерное сердце. У двоякодышащих рыб два круга кровообращения и неполные перегородки в предсердии и желудочке. Кровеносная система замкнутая, транспортирует кровь от сердца через жабры и ткани тела. В отличие от сердца других позвоночных, сердце рыб не приспособлено для отделения (даже частичного) обогащённой кислородом крови (артериальной) от необогащённой (венозной). Структурно сердце рыб представляет собой последовательную серию из камер, заполненных венозной кровью: венозный синус, предсердие, желудочек и артериальный конус. Камеры сердца разделены клапанами, которые позволяют крови при сокращении сердца двигаться только в одном направлении (от венозного синуса к артериальному конусу), но не наоборот. Основным органом газообмена рыб являются жабры, которые расположены по сторонам ротовой полости. У костистых рыб они закрыты жаберной крышкой, у других классов — свободно приоткрываются наружу. Во время вентиляции жабр вода попадает в ротовую полость через рот, а потом проходит между жаберными дугами и выходит наружу из-под жаберных крышек. Анатомически жабры состоят из полупроницаемых мембран и кровеносных сосудов, которые расположены на костных жаберных дугах. Специфической структурой, приспособленной для газообмена, являются жаберные лепестки, где под тонким эпителием находятся сильно разветвлённые капилляры. В дополнение к жабрам рыбы могут использовать и другие способы газообмена. На стадии личинки значительная часть газообмена осуществляется через кожу; несколько видов рыб имеют «лёгкие», где сохраняется увлажнённый воздух (амия); некоторые виды могут дышать воздухом непосредственно (гурами). Пищеварительная система и питание Пищу рыбы захватывают и удерживают зубами (обычно недифференцированными), находящимися во рту. Изо рта через глотку и далее через пищевод пища попадает в желудок, где подвергается обработке ферментами, содержащимися в желудочном соке. После желудка пища попадает в тонкую кишку с протоками печени и поджелудочной железы, а оттуда через анальное отверстие или клоаку выводятся наружу непереработанные остатки пищи. Рыбам присущ широкий спектр пищевых объектов и способов питания. В целом все рыбы могут быть разделены на растительноядных, хищников, детритофагов и всеядных. Растительноядные рыбы могут питаться как макро-, так и микроводорослями, а также водными цветковыми растениями. Некоторые из таких рыб приспособлены к питанию планктоном, фильтруя его специализированными жаберными тычинками на жаберных дугах: так, разные виды толстолобиков (Hypophthalmichthys molitrix, Hypophthalmichthys nobilis) питаются исключительно за счёт этого ресурса и являются строго определёнными рыбами-фильтраторами микроскопических водорослей, которые живут в толще воды. Морские рыбы из семейства Pomacentridae питаются бентосными макроводорослями, причём каждая рыба имеет определённый участок, где она вырывает все водоросли, оставляя для роста только те виды, которыми питается,— при этом не вырывая их во время питания, а лишь частично объедая. Хищные рыбы используют в качестве пищевого ресурса широчайший спектр объектов. Планктонные фильтраторы (такие как китовая акула) отфильтровывают зоопланктон из толщи воды; кроме того, рыбы могут питаться ракообразными, моллюсками, плоскими, круглыми и кольчатыми червями, а также другими рыбами. Наиболее специализированными из хищных рыб являются те, которые питаются эктопаразитами других рыб (Labridae, Chaetodontidae и прочие): они выбирают паразитов и отмершие кусочки кожи с поверхности тела рыб-«клиентов», которые специально посещают места обитания «чистильщиков». Многие виды рыб изменяют тип питания на протяжении жизни: например, в молодом возрасте питаются планктоном, а позже — рыбами или крупными беспозвоночными. Выделительная система и осморегуляция Жизнь в водной среде приводит к ряду проблем с осморегуляцией, с которыми сталкиваются как пресноводные, так и морские рыбы. Осмотическое давление крови рыб может быть как ниже (у морских рыб), так и выше (у пресноводных), чем осмотическое давление внешней среды. Хрящевые рыбы — изоосмотические, но при этом в их организме концентрация солей намного ниже, чем в окружающей среде. Выравнивание осмотического давления при этом достигается благодаря повышенному содержанию мочевины и триметиламиноксида (ТМАО) в крови. Поддержание низкой концентрации солей в организме хрящевых рыб осуществляется благодаря выделению солей почками, а также специализированной ректальной железой, которая соединяется с пищеварительным трактом. Ректальная железа концентрирует и выводит как ионы натрия, так и хлорид-ионы из крови и тканей организма. Костистые рыбы не являются изоосмотическими. Большая эпителиальная поверхность жабр, необходимая для эффективного выполнения функции газообмена, потребовала выработки специальных эволюционных механизмов противодействия осмотическому стрессу в гипо- или гипертонической среде. Жабры костистых рыб играют ведущую роль в осморегуляции, благодаря хлоридным эпителиальным клеткам, позволяющим осуществлять вывод или задержку ионов хлора и натрия за счёт активности Na +-K+-ATPa. Хлоридные клетки за счёт активности таких ферментов, как трансаминазы и глутаматдегидрогеназы, играют важную роль в экскреции азотсодержащих продуктов жизнедеятельности. Морские костистые рыбы с низкой (относительно окружающей среды) концентрацией ионов в организме постоянно теряют воду, которая под действием осмотического давления выходит из их тканей наружу. Эти потери компенсируются за счёт питья и фильтрации солёной воды. Катионы натрия и хлорид-ионы выводятся из крови через хлоридные клетки жаберного эпителия, в то время как катионы магния и сульфатные анионы выводятся почками. Пресноводные рыбы сталкиваются с противоположной проблемой (поскольку у них концентрация солей в организме выше, чем в окружающей среде). Осмотическое давление у них выравнивается благодаря захвату ионов из водной среды через жаберные мембраны, а также благодаря выделению большого количества мочевины. Виды рыб, мигрирующие между средами с большой разницей осмотического давления, направление переноса солей через жаберный эпителий изменяется в зависимости от солёности среды: в гипертонических средах организм экскретирует, а в гипотонической среде перестраивается на поглощение солей. Экспериментально установлено, что процесс физиологической адаптации организма рыбы, это процесс постепенный, приводящий к значительной перестройке биохимических компонентов и морфологии жаберного эпителия. В осморегуляторных изменениях таких рыб, как лососёвые, задействован стероидный гормон стресса кортизол, который отвечает за переход на гипертонические среды обитания (то есть переход с пресной воды в солёную), а также пролактин, отвечающий за переход на гипотоническую среду обитания (из морской в пресную). Размножение Типы Двуполое размножение Двуполое размножение — наиболее обычная и распространённая форма. При этом способе репродукции оба пола чётко разделены. У некоторых видов очень ярко выражены вторичные половые признаки и наблюдается половой диморфизм. Характеристики вторичных половых признаков обычно проявляет только один пол (в большинстве случаев — самцы). Они не относятся к половому созреванию, могут интенсифицироваться на протяжении брачного сезона и не оказывают содействия индивидуальному выживанию. Вторичные половые признаки могут проявляться в виде различий в размерах тела, частей тела (например, удлинённые плавники), строения тела (например, выросты на голове), расположении зубов, окраске, а также встречаются в виде отличий между акустическими, химическими, электрическими и другими характеристиками самцов и самок. Двуполое размножение может быть моногамным, полигамным и промискуитетом. Гермафродитизм У рыб-гермафродитов пол может меняться в течение жизни: они функционируют то как мужская, то как женская особь (случайно или последовательно). Есть две формы последовательного изменения пола — протоандрия и протогиния. Протоандрические гермафродиты — это особи, которые в начале своей жизни являются самцами, а позднее претерпевают кардинальные перестройки половой системы и становятся полностью функциональными самками. Такая форма преобразования пола широко распространена в семействе морских окуней (Serranidae). Все губаны (Labridae) являются протогиническими гермафродитами, когда все самцы являются преобразованными с возрастом самками. В этом семействе на смену пола могут влиять как факторы окружающей среды, так и социальные отношения в популяции. Социальная структура губанов заключается в наличии гаремов, которые состоят из самок и одного большого самца. Внутри группа структурирована по размеру, с самцом на верхушке иерархии. Если изъять из группы самку, другие самки (низшие по рангу) будут изменять своё иерархичное положение, обычно сдвигаясь на одну позицию вверх. Если же изъять из группы самца, самая крупная самка гарема старается занять его место, агрессивно отгоняя самцов, которые контролируют другие гаремы. Если ей это удаётся и никому из окружающих самцов не удаётся присоединить этот гарем к собственному, то эта самка начинает демонстрировать поведение самца, и после около 14 дней её половая система полностью изменяется, начиная продуцировать мужские половые клетки. В таксонах, где половая принадлежность обусловлена социальной структурой, процесс изменения пола широко варьирует, и одна и та же особь может изменять пол несколько раз на протяжении жизни. С другой стороны, существуют таксоны (например, полосатые окуни, жёлтый окунь, большинство груперов), где половая принадлежность особей чередуется, но не испытывает влияния социальной структуры. Случайные гермафродиты могут продуцировать как яйцеклетки, так и сперматозоиды — они потенциально имеют возможность самооплодотворения. Известны лишь три вида из отряда Cyprinodontiformes, которые функционируют как самооплодотворяющие гермафродиты: два вида рода Cynolebias и вид Rivulus marmoratus. При этом самооплодотворение у Rivulus marmoratus является внутренним и в результате приводит к появлению гомозиготных, генетически идентичных потомков. Более обычная форма случайного гермафродитизма наблюдается в родах Hypoplectrus и Serranus семейства окунёвых (Percidae). Хотя эти рыбы способны продуцировать сперматозоиды и яйцеклетки одновременно, на протяжении одного нереста они функционируют как представители только одного пола. Учитывая то, что один акт нереста может длиться несколько часов, рыбы одной пары могут обмениваться половыми ролями и продуцировать поочередно яйцеклетки (икру) или сперматозоиды (молоки). Гиногенез Гиногенез считается особой разновидностью партеногенеза, который в чистом виде у рыб не встречается. При гиногенезе роль сперматозоида сводится к механической функции, запускающей процесс дробления яйца и эмбрионального развития. С помощью гиногенеза размножаются некоторые популяции или виды рыб, представленные в природе одними самками. Такие однополые формы рыб называют также спермопаразитами, которые для собственного размножения используют сперму самцов других, обычно близких бисексуальных видов, участвуя с ними в совместном нересте. При этом роль самцов других видов заключается лишь в продуцировании сперматозоидов, которые чисто механически активируют начало дробления яйца самки-спермопаразита, проникая внутрь её яйца через микропиле во внешней мембране (хорион), но не сливаются с женским геномом. Такой тип размножения также называют клонально-гиногинетическим. При этом все потомки одной самки становятся самками-клонами, генетически идентичными с материнской особью. Подобное размножение отмечено у карпообразных (Cypriniformes): у некоторых европейских полиплоидных популяций серебряного карася Carassius gibelio, некоторых стабильных восточно-европейских полиплоидных форм щиповок рода Cobitis, отдельных представителей карпозубообразных (Cyprinodontiformes), например в роде Poeciliopsis, и некоторых других рыб. Формы размножения В дополнение к трём типам размножения существуют три его разные формы внутри каждого типа: яйцерождение, яйцеживорождение и живорождение. При яйцерождении в процессе нереста мужские и женские гаметы вымётываются в воду, где происходит оплодотворение. Иногда оплодотворение может быть и внутренним (как у скорпен — Scorpenidae, и американских сомов — Auchenipteridae), но самка после этого вымётывает оплодотворённую икру. На протяжении развития зародыш использует как желток яйца, так и имеющиеся в яйце капли жиров. При яйцеживорождении, яйца всё время находятся в организме самки, оплодотворение внутреннее. Несмотря на нахождение яиц в теле самки, между материнским организмом и зародышем не возникает плацентарного контакта или контакта кругов кровообращения. Вместе с тем зародыш во время своего развития питается запасами питательных веществ, которые имеются в яйце. Мальки выходят из яиц внутри материнского организма, после чего немедленно выходят наружу. Наиболее известными рыбами, которым присуща такая форма размножения, являются представители Poeciliidae — широко распространённые в аквариумах гуппи и меченосцы. Эта форма размножения характерна также для латимерии. Размножение в форме живорождения во многом подобно яйцеживорождению, но при этом между яйцом и материнским организмом возникает плацентарный контакт или контакт между их кругами кровообращения. Таким образом, эмбрион при развитии получает необходимые питательные вещества из организма матери. Наиболее обычна данная форма размножения для акул, но она присуща также и некоторым костистым рыбам, например жителям горных водоёмов из семейства Goodeidae и представителям семейства Embiotocidae. Нерестовые миграции Некоторые виды рыб совершают регулярные миграции в подходящие для нереста места. Такие виды рыб могут иметь сложный аппарат осморегуляции, и в зависимости от того, в гипертоническую или гипотоническую среду совершается миграция, виды называются катадромными ( «вниз», «блуждающий») или анадромными ( «обратно», «блуждающий»), соответственно. Лососёвые — например, чавыча, кета или горбуша — относятся к катадромным рыбам, заходящим в реки на нерест. Кета, идущая на нерест, может преодолеть расстояние в 1200 км по реке Амур. Чавыча по реке Юкон может преодолевать расстояние до 4 тысяч километров. В ходе миграции к местам нереста лосось не питается, и истощается настолько, что уровень липидов в мышцах снижается с 10% до уровня десятых долей процента. К анадромным видам рыб относится морская минога, европейский и американский угри, представители семейства сельдевых. Установлено, что особи некоторых видов возвращаются именно в ту реку, в которой они появились, причём находят «свою» реку рыбы по запаху. Забота о потомстве Не характерная для рыб забота о потомстве наблюдается преимущественно у видов в приливно-отливной зоне, в узких заливах и бухтах, а также в реках и озёрах. Самец пятнадцатииглой морской колюшки сооружает своеобразное гнездо из кусочков водорослей, скрепляя их специальным секретом. Потом он загоняет в гнездо самок, которые откладывают икру, а самец остаётся охранять икру и молодь. Самка горчака может вытягивать своеобразный яйцеклад в длинную трубку и откладывает икру в мантийную полость пресноводных двустворчатых моллюсков. Самец выпускает сперму рядом с моллюском, и когда тот захватывает корм, втягивая в себя воду, икра оплодотворяется. Особое приспособление имеется у самца австралийского гулливерова куртуса. Самец вынашивает икринки у себя на лбу. Гроздья икринок, прикреплённых клейкими нитевидными выростами с обоих концов, крепко удерживаются крючком, образованным лучами его спинного плавника. Сложное поведение, связанное с заботой о потомстве, развилось у морских игл и морских коньков. Обитающие в бассейне реки Амазонки дискусы выкармливают малька выделениями на боках. Болезни Как и другие животные, рыбы могут болеть инфекционными заболеваниями, включая паразитарные. Для предотвращения болезней у них есть множество защитных средств. Неспецифическая защита включает кожу и чешуйки, а также слой слизи, выделяемый эпидермисом, который задерживает и подавляет рост микроорганизмов. Если патогенные микроорганизмы нарушают эти защитные механизмы, организм рыбы реагирует не специфической воспалительной реакцией. В последние годы вакцины стали широко использоваться в аквакультуре, а также с декоративными рыбами, например вакцины против фурункулеза у выращиваемого лосося и вирус герпеса кои у кои. Некоторые виды используют рыб-чистильщиков для удаления внешних паразитов. Наиболее известными из них являются голубые губаны-чистильщики рода Labroides, обитающие на коралловых рифах в Индийском и Тихом океанах. Поведение при очистке наблюдалось у ряда групп рыб, включая интересный случай между двумя цихлидами одного и того же рода, Etroplus maculatus, чистильщиком, и гораздо более крупным Etroplus suratensis. Иммунная система Бесчелюстные рыбы полагаются на участки лимфатической системы в других органах для производства иммунных клеток. Например, эритроциты, макрофаги и плазматические клетки образуются в передней почке (или пронефросе) и некоторых областях кишечника (где созревают гранулоциты). Они напоминают примитивный костный мозг у карги. Хрящевые рыбы (акулы и скаты) обладают более развитой иммунной системой. У них есть три специализированных органа, которые уникальны для Хондрихтиеса; эпигональные органы (лимфоидная ткань, похожая на кости млекопитающих), которые окружают гонады, орган Лейдига в стенках пищевода и спиральный клапан в кишечнике. В этих органах содержатся типичные иммунные клетки (гранулоциты, лимфоциты и плазматические клетки). Они также обладают идентифицируемым тимусом и хорошо развитой селезенкой (их самый важный иммунный орган), где развиваются и хранятся различные лимфоциты, плазматические клетки и макрофаги. Хондростиевые рыбы (осетровые, веслоногие рыбы и бичиры) обладают основным участком для производства гранулоцитов в массе, которая связана с мозговыми оболочками (мембранами, окружающими центральную нервную систему). Их сердце часто покрыто тканью, содержащей лимфоциты, ретикулярные клетки и небольшое количество макрофагов. Хондростеальная почка является важным кроветворным органом, в котором развиваются эритроциты, гранулоциты, лимфоциты и макрофаги. Как и у хондростеевых рыб, основные иммунные ткани костистых рыб (или телеостеи) включают почку (особенно переднюю почку), в которой содержится множество различных иммунных клеток. Кроме того, рыбы-телеосты обладают тимусом, селезенкой и рассеянными иммунными областями в тканях слизистой оболочки (например, в коже, жабрах, кишечнике и гонадах). Как и иммунная система млекопитающих, эритроциты, нейтрофилы и гранулоциты, как полагают, находятся в селезенке, в то время как лимфоциты являются основным типом клеток, обнаруживаемых в тимусе. В 2006 году лимфатическая система, аналогичная таковой у млекопитающих, была описана у одного вида костистых рыб, данио-рерио. Хотя это ещё не подтверждено, эта система, по-видимому, будет там, где наивные (нестимулированные) Т-клетки накапливаются в ожидании встречи с антигеном. В- и Т-лимфоциты, несущие иммуноглобулины и Т-клеточные рецепторы, соответственно, обнаружены у всех челюстных рыб. Действительно, адаптивная иммунная система в целом эволюционировала у предка всех челюстных позвоночных. Классификация В ранних классификациях рыб рассматривали как класс либо надкласс позвоночных, в который включали все известные группы хрящевых, костных и прочих рыб. В настоящее время учёные-систематики рассматривают рыб как парафилетическую группу, так как помимо остальных в неё включают лопастепёрых рыб, среди ископаемых представителей которых были предки наземных позвоночных — четвероногих (Tetrapoda), которые рыбами не являются. Современных рыб разделяют на 3 класса: хрящевые, лучепёрые и лопастепёрые рыбы. Ещё во второй половине XX века последние две группы в качестве подклассов включались в класс костных рыб, однако в последние десятилетия большинством ихтиологов рассматриваются как самостоятельные классы. Тем не менее, некоторые авторитетные исследователи в последние годы склонны снова объединять лучепёрых и лопастепёрых рыб в один класс Osteichthyes. Отношения основных подгрупп рыб представлены ниже: Рыбы (Pisces) Класс Класс Класс Надкласс Класс Класс Экология рыб Рыбы живут в воде, которая занимает огромные пространства. Около 361 млн км2, или 71 % всей поверхности земного шара, занято морями и океанами, и 2,5 млн км2 — внутренними водоёмами. Рыбы распространены от высокогорных водоёмов (более 6000 м над уровнем океана) до наибольших глубин Мирового океана (11022 м). Рыбы встречаются также в полярных водах и тропических зонах. В настоящее время рыбы — господствующая группа животных в водных биоценозах. Наряду с китообразными, они завершают цепи питания. Рыбы приспособились к различным условиям водной среды. Факторы, влияющие на них, делятся на: биотические факторы — влияние живых организмов, окружающих рыбу и вступающих с ней в различные взаимоотношения; абиотические факторы — физико-химические свойства среды обитания. К наиболее важным абиотическим факторам относятся температура воды, солёность, содержание газов и др. По местам обитания различают морских, пресноводных и проходных рыб. При достаточно большом разнообразии видов образа жизни всех рыб можно включить в состав нескольких экотипов: литоральные — обитают в прибрежной зоне (бычки, морские собачки); пелагические рыбы (нектон) — держатся в толще воды; донные (нектобентос) — например, скаты, камбалы, сомы. Многие виды рыб содержатся в неволе — в аквариумах. Содержание и разведение аквариумных рыб в некоторых случаях помогает сохранить редкие их виды, вымирающие в исконных местах обитания. Экономическое значение и угрозы В экономическом отношении значительную роль играет рыболовный промысел, разведение рыб как объектов аквакультуры и торговля аквариумными декоративными рыбами. В 1961 году в водоёмы бассейна р. Сырдарьи был успешно интродуцирован белый амур для борьбы растительной биомассой каналов и коллекторов, являвшихся биопомехой , что в значительной степени позволило восстановить судоходство на реке. Экономическая деятельность человека способна поставить под угрозу численность популяций тех или иных видов напрямую или опосредованно, через загрязнение вод, интродуцирование чужих видов, изменение русел рек и изменение климата. Рыбы в культуре и искусстве В мифологии Рыбы, как и киты, в древности считавшиеся рыбами, наряду с другими животными играют свою роль в мифологии и религии различных народов мира . См. также Всероссийский научно-исследовательский институт рыбного хозяйства и океанографии Список семейств рыб Список угрожаемых видов рыб Рыбы — символы штатов США Примечания Литература Жизнь животных. Энциклопедия в шести томах. Том 4. Часть первая. (Рыбы) / Общая редакция члена-корреспондента АН СССР профессора Л. А. Зенкевича. — : Просвещение, 1971. — 656 с. Павлов Д. А. Морфологическая изменчивость в раннем онтогенезе костистых рыб. — : ГЕОС, 2007. — 262 с. Павлов Д. С., Лупандин А. И., Костин В. В. Механизмы покатной миграции молоди речных рыб. — : Наука, 2007. — 212 с. Попов П. А. Рыбы Сибири: распространение, экология, вылов. — Новосибирск, 2007. — 525 с. Баклашова Т. А. Ихтиология. — : Пищевая промышленность, 1980. — 324 с. Ссылки FishBase // WorldFish Center — БД по рыбам мира (на декабрь 2020 — более 33 000 видов, более народных названий, более 55 000 изображений) Fishwatching — русскоязычный сайт, посвящённый рыбам Парафилетические группы Устаревшие таксоны животных


text: GNU Free Documentation License (лицензия свободной документации GNU), или просто GNU FDL (GFDL) — копилефт-лицензия, разработанная Фондом свободного программного обеспечения как дополнение к GNU GPL, популярной лицензии для свободного ПО. Как и GNU GPL, она даёт лицензиату права на воспроизведение, распространение и изменение исходной работы, однако требует, чтобы все копии и производные работы также распространялись под GFDL. Черновик лицензии был опубликован в конце 1999 года. GNU FDL исходно предназначалась для пользовательских руководств, учебников и другой документации, обычно сопровождающей компьютерные программы. Несмотря на это, лицензия GFDL может использоваться для любых документов, вне зависимости от тематики. Так, содержимое всех текстов Википедии раньше публиковалось на основе лицензии GNU FDL без неизменяемых разделов. На данный момент для новых статей используется Creative Commons BY-SA. Не существует официального перевода GNU FDL на русский язык, поэтому юридическую силу имеет только англоязычный вариант. Принципы лицензии Если автор произведения или его правообладатель публикует произведение под данной лицензией, тем самым он предлагает любому широкие права на это произведение: лицензия допускает воспроизведение, распространение и изменение исходной работы, в том числе и в коммерческих целях. Со своей стороны лицензиат обязуется соблюдать условия лицензии. Эти условия включают в себя, в частности, обязательное указание имени автора или авторов. Вместе с тем авторы, в соответствии с условиями лицензии, могут отказаться от указания имени или их упоминания в производных работах. Кроме того, будучи основанной на концепции копилефта, GNU FDL требует, чтобы любые копии защищённого ею текста (в том числе производные работы) распространялись на тех же самых условиях, без добавления дополнительных ограничений. Каждая копия должна сопровождаться исходным текстом лицензии (ссылкой в электронном виде или печатной версией при печати на бумажных носителях). При публикации документа в «непрозрачном» формате в количестве свыше 100 экземпляров каждая копия должна сопровождаться копией в «прозрачном» формате либо ссылкой на неё. Лицензиат, нарушающий условия лицензии, автоматически теряет все предоставленные ему лицензией права. Неизменяемые разделы GFDL предусматривает возможность существования в документе неизменяемых разделов (также говорят «инвариантные секции», ). Эти разделы должны сохраняться в неизменном виде во всех производных работах. Их удаление тоже недопустимо. Они предназначены исключительно для описания отношения к, и связи авторов и издателей с произведением, так как Ричард Столлман считал, что изменение произведений, выражающих мнение, означает искажение утверждений автора. С марта 2006 года проектом Debian было решено считать FDL условно свободной — только при отсутствии неизменяемых разделов в лицензии к данному документу. Википедия тоже не допускает существования неизменяемых разделов. Критика Существует достаточно серьёзная критика GNU FDL. В частности, FDL: не совместима (в обоих направлениях) с GNU GPL, копилефтные условия зависят от количества распространяемых экземпляров, может ограничивать модификацию фрагментов текста (то есть содержать «неизменяемые разделы», ). См. также Лицензии Creative Commons Примечания Ссылки Официальный текст GNU Free Documentation License, версия 1.3 Свободные лицензии Free Documentation License Проект GNU Копилефт


text: События 753—754 — Миссионерская поездка Бонифация к фризам. Появляются первые деревянные постройки поселения викингов Ладога (по данным дендрохронологии). Самарканд завоёван арабами. Константин V созвал в Константинополе синод. Скончались Грифон — сын Карла Мартелла, брат Пипина Короткого. Милон (епископ Реймса). Севар — хан Болгарии. 8 августа — Хильдегарий (епископ Кёльна). См. также