16. 2. Экология особи – аутэкология

Центральная проблема этого раздела экологии – адаптация организма к условиям существования. В соответствии с действием экологических факторов изменяется форма тела и функции животных. Рассмотрим влияние некоторых экологических факторов на различные виды животных

Огромную роль в жизни животных играет фотопериодизм. Уже сам факт разделения животных на две большие группы по времени активности – на дневных и ночных – наглядно свидетельствует об их сильной зависимости от условий освещения. Закономерное изменение по сезонам года длины светового дня обуславливает время начала диапаузы многочисленных видов

насекомых. Причем выяснено, что диапаузу вызывает именно сокращение дня, а не понижение температуры. Соответственно, увеличение дня весной служит сигналом к прекращению состояния диапаузы*.

Изучение фотопериодических реакций высших позвоночных животных принесло также интересные результаты. У пушных зверей осенью развивается все более густой и пышный волосяной покров. Зимой он достигает максимального развития. Одновременно развивается толстый слой подкожного жира. Традиционно считали, что развитие меха и жира вызывается снижением температуры окружающей среды. Однако эксперименты продемонстрировали, что пусковые механизмы этих процессов связаны не столько с изменением температуры, сколько с длиной дня. Основным сигналом здесь служит фотопериод.

На фотопериодической основе покоится и важнейшее сезонное явление в жизни перелетных птиц – их миграции и тесно связанные с ними изменения в организме смена оперения, накопление жира под кожей и во внутренних органах. Хотя все это – приспособления к неблагоприятным погодным и кормовым условиям, ожидающим птицу в полете, но сигналом к началу таких изменений является сокращение длины светового дня. В

лаборатории, изменяя соотношение света и темноты, нетрудно привести птиц в такое предмиграционное состояние, хотя температурные условия меняться не будут.

Цикличность половой деятельности животных, оказывается, тоже сильно зависит от фотопериода. Увеличение светового дня может активизировать гонады животных.

Температура. Наиболее высоко организованные животные обладают двумя источниками тепловой энергии – внешним (солнечная энергия) и внутренним (энергия собственного обмена веществ) В зависимости от того, какой источник преобладает, животных делят на три группы пойкилотермные (холоднокровные), гомойотермные (теплокровные) и гетеротермные (теплокровные, временно становящиеся холоднокровными)

Пойкилотермные занимают низшую ступень развития. Внутренние источники тепла у них развиты слабо и способность к терморегуляции очень невелика. Температура их тела в спокойном состоянии почти не отличается от температуры внешней среды. Даже небольшое тепловое воздействие оказывает на них сильное влияние. Так, при температуре воздуха в 12°С и прямой солнечной радиации температура тела ящерицы может подняться до 28-36°С. Пойкилотермным свойственны некоторые формы терморегуляции. С повышением температуры тела у них повышается испарение влаги. Повысить температуру они могут интенсивным мускульным движением

Гомойотермные – это почти все птицы и млекопитающие. У них имеются совершенные механизмы терморегуляции. Химическая терморегуляция _____________

*Диапауза – состояние, при котором приостанавливаются формообразовательные процессы, и снижается уровень обмена веществ. Приспособление к перенесению неблагоприятных условий.

проявляется в изменении интенсивности обмена веществ. Физическая терморегуляция основана на различных формах отдачи тепла – излучение с поверхности тела, дыхание, испарение. Простой и экономичный способ регуляции температуры тела – это изменение площади его поверхности. Если зверю жарко, то он лежит вытянувшись, а если холодно – сворачивается в клубок. Зависит регуляция тепла и от поведения – в жару животные ищут тень, воду, при похолодании уходят в убежища или располагаются на солнцепеке

Гетеротермные животные составляют промежуточную группу между гомойотермными и пойкилотермными. Сюда относят некоторых птиц (гоацины, колибри) и сумчатых (утконос). Кроме того, сюда же входят зимнеспящие животные в период сна, а также птенцы некоторых птиц и детеныши некоторых млекопитающих, имеющих постоянную температуру тела (птенцы же и детеныши могут надолго снижать свою температуру, так называемая «мнимая смерть птенцов»)

Снежный покров и адаптация к нему животных. Снег, наряду с дождем и градом, входит в число атмосферных осадков, однако он занимает совершенно особое место среди прочих гидрометеофакторов. Своеобразие его в том, что он может образовывать на долгое время и сохранять глубокий покров.

С белизной снежного покрова связано сезонное побеление меха многих млекопитающих и перьев некоторых птиц. В его толще спасаются от сильных морозов множество мелких животных. Небольшие зверьки – полевки, мыши – всю зиму живут в несравненно более мягком микроклимате, чем тот, что царит над снегом. Под снегом прячутся не только мелкие, но и крупные звери – до бурого медведя и самок белого медведя включительно. Убежищем в снегу пользуются многие тетеревиные птицы (они ночуют в снеговых лунках). Зайцы, лисицы, волки, лоси, косули, олени – все эти животные делают логова в снегу.

Передвижение в снегу или по нему требуют морфологических приспособлений. Таковы «лыжи» зайца-беляка или узкая клиновидная голова узкочерепной полевки. Этот грызун продвигается под снегом, раздвигая его головой как клином. Глубокий снег, например, затрудняет травоядным доступ к корму. Это приводит к появлению зимой временных симбиотических связей типа комменсализма – мелкие животные начинают искать пищу в местах кормежки более крупных и сильных. В тундре северные олени копытят снег, взламывают наст, и в этих местах кормятся лемминги и белые куропатки. В средней полосе – мощный кабан легко разрушает снежный покров, и на месте проходов его кормятся более слабые косули, а на востоке и кабарга (самый маленький из наших оленей). Таким образом, снежный покров играет столь важную роль в жизни животных, что определяет многие особенности их экологии и поведения.

Вода. Для нормального существования животных необходимо поддержание определенного баланса воды, то есть соотношения ее потребления и испарения. Для этого нужно наличие влаги во внешней среде, причем в доступном для животного виде. Благодаря подвижности, животные легко поддерживают свой водный баланс. Воду они получают посредством питья и с пищей. Небольшую часть воды организм получает метаболическим путем – в процессе обмена веществ.

Многие животные пьют воду в значительном количестве. В пустынных областях у них появляется необходимость к большим передвижениям (копытные, рябки). Другие пользуются связанной водой, которая содержится в сочной пище. Виды, питающиеся сухой пищей, используют только метаболическую воду. Она получается за счет расщепления жиров. Грамм жира дает 1,07 г воды, поэтому «запасами воды» являются горбы верблюдов, курдюки овец. Многие пустынные животные никогда не пьют, всю воду они получают, расщепляя собственные жиры. Отсутствие воды может вызвать кратковременную спячку пустынных сусликов. У насекомых приспособлениями от высыхания являются специальные кутикулы. Среди физических приспособлений насекомых известно связывание воды коллоидами.

Почва. Наряду с климатическими в жизни животных важную роль играют почвенно-грунтовые условия. По-гречески почва – «эдафос», отсюда – эдафический фактор. Почва служит средой обитания многим животным. Большое количество насекомых, червей всю свою жизнь проводят в земле. В ней роют свои норы пресмыкающиеся, многие птицы и звери. Известны сложные норы млекопитающих, специализированных к жизни в почве. Это слепыши, кроты, цокоры. У них появились специальные приспособления в виде своеобразно устроенных лап, которые превратились в органы рытья, специальных резцов – тоже приспособленных к рытью. Их губы часто замыкаются за резцами, чтобы в рот не попадала земля. Животные (слепыш, слепушонка) роют резцами землю, а рот их в это время плотно закрыт. Норы таких землероев опускаются до 4-х метров от поверхности, имеют большое число специальных камер – здесь и уборные, и столовые, и кладовые, с запасами пищи, и, наконец, удобные гнезда для отдыха и гнезда для рождения и выращивания молодых.

В сравнении с другими экологическими факторами, эдафический обладает большим своеобразием. Во-первых, он в отличие от других факторов не только воздействует на организм, но одновременно служит средой обитания ему. Во-вторых, почва представляет собой продукт взаимодействия между горной породой, климатом и органическим миром. Следовательно, организмы участвуют в создании своей среды обитания. В-третьих, этот фактор находится как бы на грани абиотических и биотических факторов и трудно его отнести к тем или другим безоговорочно.

Рассмотрение комплекса экологических факторов мы на этом закончим. Освещены, конечно, далеко не все факторы, но даже то немногое, что мы рассмотрели: температуру, свет, влажность, снежный покров, почву, – демонстрирует характер взаимодействий животных с физико-химическими агентами среды, показывает особенности приспособлений особей разных видов к своим местообитаниям, то есть характеризует экологию особей – аутэкологию.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. Какие приспособления организмов к повышению температуры вам известны?

2. Какую последовательность приспособлений организма вызывает снижение температуры?

3. Помогают ли сложные формы поведения приспособиться к изменению температурного режима?

4. Влияет ли появление снежного покрова на появления приспособительных реакций организма?

5. Что вызывает побеление меха зайца, появление снега или изменение соотношения продолжительности дня и ночи?

6. Как можно приспособиться к жажде?

7. Какие приспособления к передвижению имеют почвенные животные?

8. Как приспособлены к жизни в почве их покровы и органы чувств?