Kalojen anatomia

Kalojen anatomialla tarkoitetaan kalojen ruumiin ja elinten rakennetta sekä sitä biologian alaa, joka tätä kalojen anatomiaa tutkii. Kalojen ruumiinrakenne on muovautunut evoluution tuloksena vastaamaan niiden vesiympäristön vaatimuksia. Muut selkärankaiset ovat kehittyneet alkeellisista kaloista, ja kalojen ja niiden rakenteen monimuotoisuus on vanhempaa kuin maaselkärankaisten.
Ruumiinrakenne.
Lähes kaikki kalat kuuluvat vaihtolämpöisiin selkärankaisiin eläimiin. Kalojen ruumiin kantavana tukirankona toimii siten selkäranka ja siihen liittyvä kallo. Suurimmalla kalaryhmällä, luukaloilla, selkäranka ja siihen liittyvä muu tukiranko on luinen, mutta rustokalojen (hait, rauskut ja sillikuninkaat) ja ympyräsuisten (nahkiaiset) tukiranka muodostuu lähes kokonaan rustosta, ja ympyräsuisilta puuttuu lisäksi leuat. 
Koska kalat ovat sopeutuneet täydellisesti vesielämään, niiden ruumis on yleensä hyvin virtaviivainen, sillä se helpottaa uimista. Kalat käyttävät liikkumiseen tehokkaasti koko ruumistaan, mutta varsinaisina liikuntaeliminä toimivat kalan evät. Niiden avulla kala säilyttää tasapainonsa ja ohjaa uintiaan. Uintisyvyyttä kala voi säädellä lisäksi kalan ruumiinontelossa sijaitsevan, kaasua sisältävän uimarakon avulla. 
Eri kalalajit voivat olla kooltaan ja ulkonäöltään kaikesta huolimatta hyvinkin erilaisia. Usein ulkonäön perusteella voidaan suoraan päätellä paljon kalan elinolosuhteista. Sivulta litistynyttä sukkulamuotoa pidetään yleensä kalan perusmuotona, mutta on myös monia siitä poikkeavia muotoja, sillä kalojen ruumiin muotokin on aina sopeutunut sen elinympäristöön. Esimerkiksi vesistöjen pohjalla elävät kalat ovat usein muodoltaan litistyneitä, pyöreähköjä tai notkeita ja käärmemäisiä. Pinnan läheisyydessä elävät kalat ovat puolestaan solakampia, koska niiden on pystyttävä liikkumaan nopeasti.
Kalan ruumis voidaan karkeasti jakaa päähän, keskivartaloon ja pyrstöön, vaikka osat eivät ole selvärajaisia. Kiduskannen kaudaalireuna toimii useimmilla lajeilla rajana pään ja keskivartalon välillä. Kalan pyrstövarsi on sen ruumiin kapea osa pyrstönpuoleisessa päässä. Selkänikamien määrä vaihtelee suuresti eri kalaryhmillä. Yleensä nikamien kaksiosainen selkähaarake on kärjestään sulautunut yhteen, ja haarakkeiden välisessä pienessä tilassa kulkee selkäydin. Vartalonikamien kohdalla sivuille suuntautuneet vatsahaarakkeet kannattavat kylkiluita. Kylkiluiden alapäät ovat vapaat, mikä johtuu rintalastan puuttumisesta. Kalan luut ovat pääosin tyvestään liikkuvia taipuisia ruotoja.
Kalojen iho suojaa niiden sisäelimiä kolhuilta ja muodostaa myös mekaanisen esteen tauteja vastaan. Useimmilla kalalajeilla ihoa peittää suomujen kerros. Suomut ovat verinahan luutumisen seurauksena muodostuneita litteitä rakenteita, jotka kiinnittyvät syvimmän ihokerroksen suomutaskuihin ja peittyvät ylimpään ihokerrokseen. Päällimmäisessä ihokerroksessa on värisoluja, jotka voivat säätää värimääränsä. Joillekin kaloille on muodostunut jopa kyky muuttaa väriään ympäristön taustavärityksen mukaan. Ihoa peittävä lima suojaa kalaa mikro-organismien tunkeutumiselta ihon läpi elimistöön. Kalan ikääntyessä luut kasvavat kuten myös suomut, joihin muodostuvien vuosirenkaiden eli -lustojen perusteella voidaan määrittää kalan ikä. Ikä voidaan arvioida myös kiduskannen vuosirenkaiden avulla niillä lajeilla, joilla kiduskansi on. Ympyräsuisten ihossa ei ole suomuja, ja muun muassa rusto- ja sampikalojen suomut ovat varsin erilaisia kuin kehittyneillä luukaloilla.
Kalan päässä sijaitsee sen kuono, jolla tarkoitetaan pään silmistä yläleuan etupäähän ulottuvaa osaa, alaleuka, kiduskannet (puuttuvat haikaloilta) ja posket. Sekä kuonossa, kiduskansissa että poskiluissa voi olla ulkonevia piikkejä. Hampaita kalalla on välileuanluissa ja alaleuanluussa, mutta hampaat puuttuvat yläleuanluusta. Kiduksien avulla kalat pystyvät ottamaan vedestä aineenvaihduntaan tarvittavaa happea. Kidusaukot sijaitsevat kiduskansien suojaamina kalan pään sivuilla.
Sukupuolten erotuksessa voidaan käyttää tietyillä kalalajeilla kokoa ja väritystä. Useimmilla kalalajeilla naaras on koirasta kookkaampi ja lisääntymisaikana koiraiden väritys muuttuu yleensä naaraiden väritystä kirkkaammaksi.
Elimet.
Kalojen aistit poikkeavat merkittävästi maalla elävien eläinten aisteista. Kalojen elämässä äänet, värähtelyt, hajut ja maut ovat yleensä paljon tärkeämpiä kuin ne ovat maaeläimille. Useimmilla kaloilla on hyvin kehittyneet silmät, sillä ravinnon hankinta pohjautuu vahvasti näköaistiin. Kalojen sarveiskalvot eivät taita valoa, koska vedessä valon taitekerroin ei poikkea ympäristöstä, eikä silmän mykiö muuta muotoaan kuten esimerkiksi ihmisellä, vaan se siirtyy ulommas ja sisemmäs. Kuuloaisti toimii kaloilla hieman eri tavalla kuin esimerkiksi nisäkkäillä, sillä kaloilta puuttuu ulkokorvat. Koska korva-aukkoja ei ole, kalat aistivat äänet sisäkorvalla, johon äänet johtuvat pehmeiden kudosten läpi. Sisäkorva on rakenteeltaan suunnilleen samanlainen kuin nisäkkäillä. Kalojen kuuloaistissa on kuitenkin suuria lajikohtaisia eroja. Kuulo on kehittynyt parhaimmaksi kaloilla, joiden sisäkorva on yhteydessä uimarakkoon, sillä uimarakko vahvistaa tällöin ääniaaltoja ja niiden kulkeutumista korvaan. Sillimuotoiset kalat (lohi- silli- ja haukikalat) kuuluvat hyväkuuloisiin kaloihin. Kalojen maku- ja hajuaisti on yleensä hyvin kehittynyt, ja niiden toiminta perustuu makujen ja hajujen tunnistamiseen erikoistuneisiin soluihin, joita on kuonossa leukojen yläpuolella, huulissa ja suussa sekä kalan nielussa.
Tuntoaisti koostuu ihon vapaiden hermopäätteiden välittämistä aistimuksista sekä kylkiviiva-aistista. Normaali tuntoaisti on kaloilla melko alkeellinen, mutta ihon hermopäätteet välittävät kuitenkin yleisiä aistituntemuksia kuten lämpötilaa, painetta ja kipua. Kylkiviiva on kaloille kehittynyt erityinen aistinelin, jonka avulla kala havainnoi ympäristöstä tulevat veden värähtelyt. Ihmisen aisteista se vastaa kuulon ja tuntoaistin yhdistelmää. Uimarakon avulla kala kykenee lisäksi aistimaan kulloisenkin uintisyvyyden. 
Kalalta puuttuu pallea, mutta rinta- ja vatsaontelon erottaa toisistaan valepallea. Kalojen tärkeimmät sisäelimet koostuvat suunnilleen samoista elimistä kuin nisäkkäillä, eli aivoista, sydämestä, mahasta, suolistosta, maksasta, munuaisista, haimasta ja pernasta sekä sukupuolirauhasista. Joillain kalalajeilla haima on yhdistyneenä maksaan.
Keuhkojen sijasta kaloilla on kidukset, joilla kalat pystyvät ottamaan vedestä happea ja luovuttamaan sinne hiilidioksidia. Keuhkokalat pystyvät kuitenkin hengittämään happea myös ilmasta suun kautta, sillä niillä on kidusten lisäksi uimarakon tilalla parillinen tai pariton keuhko. Eräille muille kalaryhmille on puolestaan kidusten lisäksi kehittynyt niin sanottu "labyrinttielin", jonka ansiosta nekin pystyvät hengittämään happea myös ilmakehästä ja pystyvät siten poikkeuksellisen hyvin elämään vähähappisissa vesissä. Tällaisia kaloja ovat labyrinttikalat ("Anabantoidei") ja ankeriasmonnit ("Clariidae"). Liejuryömijöillä taas on erityinen kyky hengittää sammakkoeläinten tapaan ilmasta happea ihonsa läpi, niin kauan kuin iho vain pysyy kosteana.
Hengityskierrossa kala vuorottain imaisee vettä suuhunsa ja sen jälkeen puristaa sen ulos kiduskansien raoista. Kun vesi huuhtelee kiduksia, tapahtuu kaasujen vaihto. Vedessä liuenneena oleva happi imeytyy kidusten kautta vereen ja hiilidioksidi poistuu imeytymällä ulos virtaavaan veteen. Kalojen verenkierto on yksinkertainen, ja niiden sydämessä on siten vain yksi eteinen ja yksi kammio. Kiduksissa hapettunut veri palaa suoraan verenkiertoon käymättä välillä sydämessä.
Kalojen suolisto jaetaan etu-, keski- ja takasuoleen. Etusuoleen lasketaan kuuluvaksi suolisto mahalaukusta sappiteiden liittymäkohtaan saakka. Tästä eteenpäin jatkuu keskisuoli, joka muuttuu loppupäästään paksummaksi lihaksikkaaksi takasuoleksi. Joillakin kaloilla on suolistossaan pitkittäissuuntainen väliseinä, joka lisää suoliston pinta-alaa. Luukaloilla väliseinää ei ole. Kalalajista riippuen umpisuolien määrä vaihtelee nollasta useihin satoihin (esim. ahvenella neljä umpisuolta). Umpisuolien tehtävänä kaloilla on ravintoaineiden pilkkominen ja imeytyminen eikä niissä tapahdu fermentaatiota.
Kalan ruumiinonteloiden kalvot ovat hopeanhohtoisia, koska verestä siirtyy niihin kuona-ainetta, guaniinikiteitä.
Suuren osan ruuminontelon tilavuudesta täyttävät sukupuolirauhaset. Naaraskalan munarauhaset ovat väriltään kellertävät, kun taas koiraan siittiörauhaset ovat valkoiset.
Kalojen anatomialle ominaisia ovat muun muassa seuraavat erikoistuneet ulkoiset elimet:
Evät.
Evien rakenne.
Evät kuuluvat kalojen anatomian tunnusomaisimpiin piirteisiin. Evät ovat yleensä viuhkamaisia, ja ne muodostuvat joko jäykistä piikeistä tai pehmeämmistä ruodoista sekä niitä yhdistävästä kalvomaisesta poimusta. Luukaloilla pehmeät eväruodot ovat joustavia ja ne koostuvat yleensä useista pienemmistä osista ja voivat olla haarautuneita. Eväpoimut ovat usein läpikuultavia, ja niissä voi olla raitoja ja täpliä. Evien piikeillä voi olla monenlaisia tarkoituksia, mutta yleensä niitä käytetään puolustautumiseen vihollisilta. Rustokalojen evät ovat usein paljon voimakkaampia ja paksumpia kuin luukalojen, ja ne sisältävät lihaskudosta.
Evätyypit.
Useimmilta kalalajeilta puuttuu yksi tai useampia näistä evätyypeistä evoluution kuluessa tapahtuneen erilaistumisen vuoksi.