Биоэкология
Шрифт:
Толщина подкожного жира у некоторых видов тюленей достигает 7 и более см. Теплоизолирующий эффект данного жирового запаса достаточно высокий, у животных жарких экосистем такое распределение жира привело бы к гибели от перегрева, поэтому жир у них запасается локально, в отдельных частях тела.
Морфофизиологические приспособления дополняются сложными формами приспособительного поведения (экономное расходование энергии на терморегуляцию, снижение напряжения физиологических терморегуляторных функций). Приспособительное поведение особенно эффективно, когда неблагоприятные температуры сочетаются с низкой доступностью кормов (суровая зима), например, использование особенностей микроклимата (выбор местности, укрытой от ветра, ведет к сокращению энергозатрат на физиологическую терморегуляцию).
В норах и гнездах животных температурные условия более благоприятны, особенно, при большой глубине норы. В умеренных широтах на глубине 130- 150 см от поверхности почвы в искусно построенных норах и гнездах менее интенсивно ощущаются даже сезонные колебания температуры и поддерживается благоприятный микроклимат.
Важное значение для поддержания температурного баланса имеет отношение поверхности тела к его объему, так как масштабы продуцирования тепла в определенной степени зависят от массы животного, а теплообмен идет через его покровы. Связь размеров и пропорций тела животных с климатическими условиями их обитания была обнаружена еще в девятнадцатом веке. В общих случаях, согласно правилу Бергмана, при продвижении на север средние размеры тела в популяциях теплокровных животных увеличиваются. Бергман объяснял, что эта закономерность проявляется лишь в том случае, если виды не отличаются другими приспособлениями к терморегуляции. Из проанализированных им 75 групп птиц в фауне Германии только около трети удовлетворяло найденному правилу. У некоторых млекопитающих, особое значение для поддержания теплового баланса имеют уши, снабженные большим количеством кровеносных сосудов. Огромные уши у маленькой пустынной лисички-фенека, превратились в специализированные органы терморегуляции.
Эффективным механизмом отдачи тепла служит испарение воды благодаря потоотделению или через влажные слизистые оболочки полости рта и верхних дыхательных путей. Человек при сильной жаре может выделить до 10 – 12 л пота в день, при этом выделяемая вода, естественно, должна возмещаться через питье. Регуляция температуры через испарение требует затраты организмом воды и поэтому не всегда возможна. Среди гомойотермных животных выделяют группу гетеротермных. Гетеротермностъ – адаптивная стратегия среди птиц и млекопитающих, при которой закономерно сочетается использование выгод как постоянства, так и перемены температуры тела. Эти виды в активном состоянии поддерживают постоянную температуру тела на высоком уровне, а в неактивном – пониженную, что сопровождается замедлением обмена веществ. Основные формы проявления гетеротермности – способность впадать в спячку или оцепенение.
Зимняя спячка характерна для некоторых млекопитающих. Впадая в спячку, животные прекращают борьбу за поддержание высокой температуры тела, снижая ее всего до нескольких градусов выше нуля. Это сберегает энергетические ресурсы организма.
1.4.3. Влажность
Вода – необходимый компонент клетки, ее количество определяет флору и фауну местности. У растений пустынь вода составляет лишь 30-65 % от общей массы, в дубравах доходит до 85 %, в ельниках достигает 90 %.
Области, в которых количество испаряемой воды превышает годовую сумму осадков, называют аридными, или засушливыми. Области, обеспеченные влагой, называют гумидными (влажными).
Жизнь человека зависит от воды. Вода составляет более половины массы тела человека (65%). Она входит в состав крови, пищеварительных соков, слез и других жидкостей. Человеческий мозг содержит почти 75% воды, сердце –74%, глаза–78%. Особенно богаты водой ткани молодого организма. С годами человек высыхает, теряет влагу. Суточная потребность воды до 10 литров. Представить себе, что человек пьет каждый день 10 литров воды, очень сложно! Оказывается, что 7–8 л наши ткани создают сами. Эта эндогенная жидкость рождается в организме при сжигании питательных веществ кислородом, строительстве новых молекул. Однако, 2 л воды человек должен получить извне – либо в чистом виде, либо с различной пищей.
Количество воды, которое может потерять живой организм без ущерба для себя, колеблется в широких пределах. Для млекопитающих эти величины составляют 10 – 15 % от их веса. При потере всего 5 % из положенного организму человека количества жидкости пульс тут же учащается, а температура повышается. Потеря 12–15% воды приводит к нарушению обмена веществ, а потеря 25% воды – к гибели организма.
Исключение среди млекопитающих составляет верблюд, который способен возместить потерю воды до 30 % и домовая мышь, выдерживающая потерю до 40 % воды, что позволяет мыши селиться в жилищах человека. Лидер обезвоживания – африканская двоякодышащая рыба протоптерус. К концу спячки, которую она проводит в иле, в некоторых организмах остается до 10 % начального веса!
Растения выработали различные приспособления к недостатку влажности (резкое сокращение вегетационного периода и длительный период покоя, когда растения переживают неблагоприятный период в виде семян, луковиц, клубней; сильно развитая корневая система).
Растения, приспособившись к условиям водного голодания, сильно сокращают листовую поверхность, ограничивают число устьиц и их способность испарять воду, у некоторых растений листья превращены в иглы или колючки (хвойные деревья, молочаи), опушены листья у многих альпийских растений, некоторые сбрасывают листья при засухе.
Растения подразделяют на несколько экологических групп, которые располагают по степени убывания влажности на территориях.
Гидадофиты (от греч. hydor, родительный падеж hydatos – вода и греч.phyton – растение) – полностью или большей своей частью погруженные в воду растения. К ним относятся такие обычные водные растения,как например кувшинка белая.
Иногда, выделяют в отдельную группу растения галофиты, среди которых есть виды способные существовать в морской воде.
Гидрофиты – растения, для которых менее важен влажный климат. К ним относятся пресноводные растения, которые меньше сталкиваются с проблемами осморегуляции.
Гидрофиты (от греч. hydor – вода и греч. phyton растение) – растения, погруженные в воду меньшей своей частью. Среди них тростник обыкновенный, рогоз узколистный и др.
Гигрофиты (от др.-греч. – влажный и phyton – растение) – растения, избыточно увлажненных местообитаний, где воздух насыщен водяными парами. Среди таких растений калужница болотная.
Мезофиты (от греч. mesos – средний и phyton – растение) – растения умеренно влажных местообитаний. В наших условиях это наиболее обширная экологическая группа растений – большинство цветковых растений, растущих в местах обеспеченных водой. Мезофиты имеют ряд морфологических и физиологических особенностей, помогающих уменьшать потерю воды путем испарения (кутикула, защищенные устьица, сбрасывание листвы и др.). Среди них луговые травы (клевер, газонные травы), многие лесные травы (ландыш майский, майник двулистный), лиственные деревья (рябина, черемуха, осина, верба, береза, клен, ольха).