Преподаватель Багатуров М.Ф

Программа «Поведение животных», первый год обучения, группа № 3

Преподаватель Багатуров М.Ф.

 

Занятие 17.04.2020 Приспособления животных к засухе.

Занятие 18.04.2020 Приспособления животных к сильной жаре

Занятие 23.04.2020 Приспособления животных к сильным морозам

 

Приспособленность организмов и ее относительность. Некоторым образом этого вопроса мы касались, когда рассматривали вопрос водно-солевого баланса организмов животных.

В XIX в. исследования приносили все новые данные, раскрывающие приспособленность животных и растений к условиям окружающей среды; вопрос же о причинах этого совершенства органического мира оставался открытым. Дарвин объяснил происхождение приспособленности в органическом мире с помощью естественного отбора. Объяснение появления сложных многообразных приспособлений к конкретным условиям окружающей среды, данное Дарвином, в корне отличалось от понимания этого вопроса Ламарком. Эти ученые резко разошлись также в определении главных движущих сил эволюции. Учение Дарвина о естественном отборе не только объяснило, как могла возникнуть приспособленность в органическом мире, но и доказало, что она всегда имеет относительный характер. У животных и растений наряду с полезными признаками встречаются бесполезные, либо даже вредные.

Вот несколько примеров бесполезных для организмов, нецелесообразных органов: грифельные косточки у лошади, остатки задних конечностей у кита, остатки третьего века у обезьян и человека, червеобразный отросток слепой кишки у человека (аппендикс).

Приспособленность – эволюционное формирование особенностей строения, физиологических процессов и поведения живого организма той среде, в которой он обитает.

Приспособленность характеризуется адаптацией к тем или иным факторам среды:

· биотические - связаны с воздействием организмов друг на друга;

· антропогенные - связаны с влиянием человека на среду окружения;

· абиотические - относятся к неживой природе.

Этот механизм увеличивает шансы на выживание, оптимальное питание, спаривание и выращивание здорового потомства. Это универсальная особенность, свойственная для всех существ планеты от бактерий до высших форм жизни.

В данных темах мы рассматриваем вопросы приспособлений животных к абиотическим факторам (холоду, засушливым условиям).

Границы существования жизни — это температуры, при которых возможно нормальное строение и функционирование белков, в среднем от 0 до +50°С. Однако целый ряд организмов обладает специализированными ферментными системами и приспособлен к активному существованию при температуре тела, выходящей за указанные пределы.

Отличие приспособления к засухе и сильной жаре различаются. Под засухой понимается различной продолжительности период, как правило, не превышающий полугода (обычно 2-4 месяца), связанный с повышением атмосферной температуры и отсутствием в этот период влаги (осадков + пересыхание основных источников влаги – водоёмов). Соответственно, территории, характеризующиеся сильной жарой, – это полупустыни и пустыни, т.е. территории, характеризующиеся аналогичными параметрами, но на постоянной основе круглый год. Территории же, где бывают засушливые периоды (засуха), могут быть абсолютно различными: как в тропической зоне (классический пример – Пантанал в Ю. Америке), субтропической, умеренной.

Любое приспособление помогает организмам выжить только в тех условиях, в которых оно выработалось естественным отбором.

Рассмотрим приспособляемость животных к жарким условиям жизни. На первый взгляд пустыня покажется совершенно лишенной жизни. Однако большинство пустынь населяет множество разных животных - как мелких, так и достаточно крупных.

Поскольку запасы корма в пустыне очень ограничены, все ее жители неустанно занимаются поисками пищи, постоянно находясь настороже, чтобы не стать жертвой больших голодных хищников. Для выживания в таких условиях необходимы хорошо развиты слух и зрение, а также ловкость в движениях. Например, тушканчики прыгают по песку, отталкиваясь длинными задними конечностями. Подвергшись нападению, они пытаются бежать, прыгая вверх или в сторону, меняя направление траектории прыжка с помощью длинного хвоста с кисточкой на конце.

Так, большинство пустынных дневных змей боятся ползать по раскаленному песку так, как это делают их родственники, живущих в менее жарких районах - в отличие от них они ползают боком: извиваются диагонально направлению движения, касаясь песка только двумя точками тела и оставляя за собой два параллельных ряда следов. Змеи в пустынях всего мира ползают боком. Благодаря такому способу передвижения змеи избегают соприкосновения с раскаленным песком и могут не бояться ожогов.

У многих ящериц, обитающих в засушливых местах, как и у змей, отсутствуют ноги. Настоящие сцинки, живущих в пустыне Намиб, имеют короткие нефункциональные конечности, которые животные прижимают к телу, если хотят свободно скользить по песку. Некоторые ящерицы бегают по горячему песку так быстро, что касаются его только в течение считанных секунд.

Европейские, азиатские и североафриканские виды ящериц на пальцах имеют широкие чешуйчатые гребни, облегчающие им бег по песку. Во время коротких остановок они стоят только на двух лапах, расположенных по диагонали друг к другу, давая остальным двум немного охладиться.
Маскировка. Признак, как пустынных хищников, так и их жертв. Многие пустынные змей глаза и ноздри расположены на голове совсем рядом, поэтому добычу они могут подстерегать, полностью зарывшись в песок.

Некоторые пауки выкапывают в песке ямы-ловушки для ловли добычи, а над отверстием натягивают паутину, замаскированную песчинками. Большинство жителей пустыни имеют песочные тона окраски, чтобы не выделяться на фоне песка.

Многие жители пустынь приспособилась к жизни под палящим солнцем. Одни умеют охлаждаться, выделяя излишки тепла с помощью больших ушей, другие избегают жары, поэтому ведут ночной образ жизни.
Днем в пустыне стоит невыносимая жара, во время которой большинство животных, если бы они не имели специальных средств, смогли бы прожить не более нескольких часов. Некоторые животные выходят из своих укрытий только ночью, когда температура падает до 25 " С.

На глубине 30 см температура песка достаточно стабильна - иногда на 40 градусов ниже, чем на поверхности, поэтому днем много животных прячутся в своих подземных убежищах. Так, кенгуровый прыгун в случае необходимости может не выходить из норы в течение нескольких дней, удовлетворяя свои потребности во влаге с водяного пара воздуха и небольшим запасом зерен, припасенных на черный день. Температура воздуха на небольшой высоте над землей гораздо ниже, чем температура песка. Насекомые, пауки, скорпионы и некоторые пресмыкающиеся отражают жгучие солнечные лучи поверхностью собственного тела, однако теплокровным животным - млекопитающим и птицам - помогают другие способы охлаждения организма. Шакалы и койоты охлаждаются с помощью быстрого дыхания, когда их языков под воздействием горячего воздуха испаряется слюна.

Подобно многим животных, живущих в холодных регионах и неблагоприятное время года - зиму - проводят в спячке, целый ряд жителей пустынь в засушливое время впадает в состояние оцепенения. Отдельные животные впадают в спячку только в период очень жаркого летнего периода, а пустынные черепахи в этом состоянии проводят большую часть своей долгой жизни. Черепаха, живет в пустыне Каракум, спит в подземной норе с конца мая до апреля следующего года, ведя активную жизнь лишь в течение недолгого сезона дождей: в это время черепахи спариваются, откладывают яйца, достаточно наедаются и напиваются на десять месяцев вперед, затем снова прячутся по своим норам. Даже пустынные млекопитающие, например, тушканчики, в самую жаркую, а, значит, голодное время года, спят в своих подземных норах.

Большинство видов жаб и лягушек также почти всю свою жизнь проводят в спячке. В это время их кожа покрыта слоем слизи, помогает удерживать жидкость внутри тела и предохраняет от высыхания. С первым дождем земноводные выходят на поверхность земли, направляясь к водоемам и лужам, которые на несколько недель становятся местами их обитания и размножения, а также и своеобразными "охотничьими угодьями".

Некоторые виды полупустынных и пустынных растений является эфемерами. Они способны переждать многолетнюю засуху, а после выпадение дождя проснуться от спячки и расцвести, укрыв еще недавно мертвую пустыню ковром из разноцветных цветов. Засуху способны пережить также икринки рыб, обитающих здесь, яйца ракообразных и насекомых. Некоторые из них остаются в живых в местах луж и озер даже через 50 лет - как только выпадет дождь, из них сразу же развиваются личинки.

Ни одно живое существо на Земле не способно жить без воды. Во многих пустынях осадки случаются лишь раз в год, однако иногда с близлежащих гор вниз спускаются целые потоки воды. В отдельных пустынях годами не выпадает ни капли дождя. Обычно жители пустынь пьют очень редко либо не пьют вообще.

Кенгуровым прыгунам, например, как и многим другим грызунам, достаточно влаги, которая содержится в растительном корме. Из химических соединений воздуха и принимаемой пищи организм этих животных способен производить, так называемую, «метаболическую воду», их почки выделяют очень небольшой объем сильно концентрированной мочи. Некоторое количество воды кенгуровые прыгуны поглощают из воздуха благодаря тому, что обладают особым образом устроенную слизистую оболочку носа.
Многие животные в пустынях довольствуются небольшим количеством конденсата, который порой очень изобретательно добывают. Так, например, жук чернотелка, живущий в пустыне Намиб, поглощает влагу из пара утреннего тумана, окутывающий песчаные дюны, таким образом: он становится на голову, подняв брюшко и ожидая, когда капельки, оседают на теле, скатятся к нему прямо в рот.

Животные, ведущие дневную жизнь, активны лишь в ранние утренние часы, когда почва еще не раскалилась. А когда солнце поднимается выше и лучи его превращают поверхность земли в пышущую жаром сковородку, они ищут себе тенистые прохладные убежища. Дневные ящерицы — ящурки, агамы, круглоголовки — забираются в норы грызунов, закапываются в песок или же забираются на ветки кустарников, где температура заметно ниже, чем в раскаленном приземном слое воздуха. Млекопитающие также скрываются в норах или прячутся в тени кустов и камней. Мелкие птицы — пустынные воробьи, буланые вьюрки — предпочитают строить гнезда в тени, чтобы уберечь себя и потомство от перегрева. Поэтому они охотно поселяются под громадным гнездом пустынного ворона или беркута. Под ним, как под зонтиком, размещаются 3—5 гнезд мелких воробьиных птиц.

По-разному приспособились обитатели пустыни добывать нужную для организма воду. За десятки километров летают на водопой пустынные птицы — рябки и голуби. Жителям пустынь, не обладающим такой подвижностью, приходится изыскивать воду окольными путями. Так, растительноядные животные — жуки-чернотелки, грызуны (песчанки и суслики), антилопы — добывают воду из сочных частей растений — листьев, зеленых веточек, корневищ и луковиц. У пустынных животных есть ряд физиологических приспособлений к экономному расходованию воды.

Таким образом, мы видим, что и в суровых условиях пустыни животные находят способы спастись от жары, добыть нужную влагу, использовать особые свойства почвы. Поэтому, несмотря на суровость природы, пустыня довольно богато заселена различными животными. Наиболее типичные обитатели пустынь — пресмыкающиеся. Эти животные в большей степени, чем птицы или млекопитающие, способны переносить засуху и впадать в неактивное состояние на многие недели и даже месяцы.

Виды, предпочитающие холод, относят к экологической группе криофилов. Они могут сохранять активность при температуре клеток до 8…-10°С, когда жидкости их тела находятся в переохлажденном состоянии. Криофилия характерна для представителей разных групп наземных организмов: бактерий, грибов, лишайников, мхов, членистоногих и других существ, обитающих в условиях низких температур: в тундрах, арктических и антарктических пустынях, в высокогорьях, холодных морях и т. п. Виды, оптимум жизнедеятельности которых приурочен к области высоких температур, относят к группе термофилов. Термофилией отличаются многие группы микроорганизмов и животных, например нематод, личинок насекомых, клещей и других организмов, встречающихся на поверхности почвы в аридных районах, в разлагающихся органических остатках при их саморазогревании и т.д.

Температурные границы существования жизни намного раздвигаются, если учесть выносливость многих видов в латентном состоянии. Споры некоторых бактерий выдерживают в течение нескольких минут нагревание до +180°С. В лабораторных экспериментальных условиях семена, пыльца и споры растений, нематоды, коловратки, цисты простейших и ряд других организмов после обезвоживания переносили температуры, близкие к абсолютному нулю (до - 271,16°С), возвращаясь затем к активной жизни. В этом случае цитоплазма становится тверже гранита, все молекулы находятся в состоянии почти полного покоя и никакие реакции невозможны. Приостановка всех жизненных процессов организма носит название анабиоза. Из состояния анабиоза живые существа могут возвратиться к нормальной активности только в том случае, если не была нарушена структура макромолекул в их клетках.

Немаловажное значение для поддержания температурного баланса имеет отношение поверхности тела к его объему, так как, в конечном счёте, масштабы продуцирования тепла зависят от массы животного, а теплообмен идет через его покровы.

Связь размеров и пропорций тела животных с климатическими условиями их обитания была подмечена еще в XIX в. Согласно правилу К. Бергмана, если два близких вида теплокровных отличаются размерами, то более крупный - обитает в более холодном, а мелкий - в теплом климате. Бергман подчеркивал, что эта закономерность проявляется лишь в том случае, если виды не различаются другими приспособлениями к терморегуляции.

Д. Аллен в 1877 г. подметил, что у многих млекопитающих и птиц северного полушария относительные размеры конечностей и различных выступающих частей тела (хвостов, ушей, клювов) увеличиваются к югу. Терморегуляционное значение отдельных участков тела далеко не равноценно. Выступающие части имеют большую относительную поверхность, которая выгодна в условиях жаркого климата. У многих млекопитающих, например, особое значение для поддержания теплового баланса имеют уши, снабженные, как правило, большим количеством кровеносных сосудов. Огромные уши африканского слона, маленькой пустынной лисички фенека, американского зайца превратились в специализированные органы терморегуляции.