Животные пустынь получают дополнительную воду за счет

как животные добывают и сохраняют воду в пустыни

Поиски воды определяют образ жизни многих обитателей пустыни. Некоторые настолько снизили потребность в ней, что извлекают необходимую им влагу из своей пищи, а пить не пьют вовсе. Фенек и шакал получают ее из тканей добычи, газель-доркас — из сока листьев, а кенгуровые крысы — из семян. Кое-кто способен в критических ситуациях производить воду внутри собственного организма, расщепляя жировой запас. Но многие крупные млекопитающие, например орикс или кенгуру, вынуждены ежедневно отправляться с пастбищ к редким, далеко разбросанным источникам, а потом возвращаться обратно.
Птицы, жительницы пустынь, нередко проделывают то же самое. И в брачный период попадают в крайне тяжелое положение, так как птенцам вода требуется не менее чем взрослым, и если корм недостаточно сочен, их надо обеспечивать жидкостью как-нибудь еще. Африканские рябки нередко гнездятся километрах в сорока от ближайшей воды. И самец доставляет питье своим птенцам через такие расстояния поистине уникальным способом. Прилетая к озерку, он сначала пьет сам. А затем входит в воду и стоит, вытянувшись, старательно намачивая перья на брюшке. Они — причем только у самцов — обладают структурой, не встречающейся в оперении ни одной другой птицы, и впитывают воду точно губка. Как только они наберут воду, рябок летит к своему гнезду и садится на его край. Птенцы перебираются к нему, задрав головы, и принимаются сосать перья, точно щенята, теребящие соски матери.
Земляная кукушка, эта изящная истребительница змей, быстро бегающая на длинных ногах по пустыням Аризоны и Мексики, поит своих птенцов иным способом. Пара строит гнездо на кактусе или в терновнике и выводит двух-трех птенцов. Малыши с поразительно раннего возраста уже способны переваривать ящериц и насекомых. Родители, прилетая с мертвой ящерицей в гнездо, не сразу отдают добычу птенцам. Птенец просит, широко разевая клюв, и взрослая птица всовывает ему туда ящерицу. Но не отпускает ее. И пока они остаются в этой позе, словно оспаривая друг у друга добычу, из горла взрослой птицы появляется жидкость и по клюву стекает в клюв птенца. Нет, это не недавно выпитая и сохранившаяся в зобу вода. Вполне возможно, что в окрестностях гнезда никаких источников нет. Вода же эта производится в желудке родителей в процессе пищеварения. И только когда птенец волей-неволей проглотит положенную дозу воды, он наконец получает и ящерицу.

Вода играет исключительно важную роль в жизнедеятельности клетки и организма в целом. Поддержание количества воды на достаточном уровне составляет одну из основных физиологических функций любого организма.
Роль влажности как экологического фактора для наземных организмов обусловлена тем, что осадки (а соответственно влажность воздуха и почвы) распределяются на земной поверхности в течение года очень неравномерно. Так как большинство наземных животных и растений влаголюбивы, то недостаток влажности часто оказывается причиной, ограничивающей их жизнедеятельность и распространение.

У организмов в процессе эволюции сформировались различные приспособления к добыванию и экономному расходованию влаги (вспомните растения и животных пустыни и полупустыни, засушливых степей) , к переживанию засушливого времени года в состоянии покоя и др.

Так, многолетние растения пустыни имеют сильно развитые корни, иногда очень длинные (например, у верблюжьей колючки до 16 м) , достигающие влажного слоя, или чрезвычайно разветвленные, листья преобразуются в колючки.

Большинство животных пустыни может обходиться без воды; источником влаги для грызунов, пресмыкающихся, насекомых и других мелких животных служит пища.

У некоторых животных вода образуется в организме в результате окислительных реакций. Поэтому характерные для многих обитателей пустыни обильные жировые отложения служат своеобразным резервом воды в организме, например горб у верблюда, подкожные отложения жира у грызунов. Защитой от испарения воды у животных служит малая проницаемость наружных покровов тела.

Иной тип приспособления к недостатку влаги наблюдается у многих растений и животных, обитающих в условиях периодической сухости. У них возникает состояние покоя, которое характеризуется остановкой роста и развития, резко сниженным обменом. Некоторые грызуны и черепахи с наступлением жаркого и сухого периода в пустыне, когда выгорает растительность, впадают в летнюю спячку.

Состояние летнего покоя у многолетних растений часто сопровождается сбрасыванием листьев или полным отмиранием наземных частей, что имеет место у многих растений пустынь.

Многие из них — тушканчики, гекконы, песчаные удавчики, жуки-чернотелки — ведут ночной образ жизни. Днем, когда солнце печет немилосердно, эти животные находят себе убежище в глубоких прохладных норках.

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.

По-разному приспособились обитатели пустыни добывать нужную для организма воду. За десятки километров летают на водопой пустынные птицы — рябки и голуби. 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.

На лапках многих ящериц и насекомых чешуйки или щетинки образуют специальные щеточки. Эти щеточки создают хорошую опору при беге по поверхности песка.
У млекопитающих, живущих среди сыпучих песков, лапы густо опушены и на подошвах густая волосяная щетка.

У некоторых видов пустынных змей выработался особый «боковой ход» .
Многие обитатели барханов используют такой способ защиты, зарываясь в песок за несколько секунд.

Верблюд. Почему не он? . Находит воду в оазисах. Накапливает в горбах жиром

Источник

Приспособление животных к жизни в пустыне

Добыча и расходование воды животными и растениями

Взаимосвязанные проблемы борьбы с перегревом и сохранением воды в организме стоят перед всеми животными и растениями в любой части каждой пустыни.

Потение, пыхтение, вибрация горлом и облизывание — не говоря уж о выбрасывании всего запаса мочи — бесспорно, представляют собой эффективные способы охлаждения, но прибегающие к ним обитатели пустынь расплачиваются за это дорогой ценой. Они теряют величайшую из драгоценностей — воду. Все живые организмы в пустыне, как растения, так и животные, доходят до крайности, лишь бы сберечь влагу в теле. Экскременты их, как правило, совсем сухие. Верблюжий навоз можно употреблять в топливо практически сразу, а экскременты многих пресмыкающихся представляют собой комочек совсем сухого порошка. Даже для избавления от растворимых шлаков, таких, как мочевина, вода расходуется весьма экономно. Так, в моче человека содержится 92% воды, а у кенгуровой крысы всего 70%. Одна из сахарских ящериц даже умудряется избавляться от избытка соли, выделяя ее через специальную железу в ноздрях.

Поиски воды определяют образ жизни многих обитателей пустыни. Некоторые настолько снизили потребность в ней, что извлекают необходимую им влагу из своей пищи, а пить не пьют вовсе. Фенек и шакал получают ее из тканей добычи, газель-доркас — из сока листьев, а кенгуровые крысы — из семян. Кое-кто способен в критических ситуациях производить воду внутри собственного организма, расщепляя жировой запас. Но многие крупные млекопитающие, например орикс или кенгуру, вынуждены ежедневно отправляться с пастбищ к редким, далеко разбросанным источникам, а потом возвращаться обратно.

Птицы, жительницы пустынь, нередко проделывают то же самое. И в брачный период попадают в крайне тяжелое положение, так как птенцам вода требуется не менее чем взрослым, и если корм недостаточно сочен, их надо обеспечивать жидкостью как-нибудь еще. Африканские рябки нередко гнездятся километрах в сорока от ближайшей воды. И самец доставляет питье своим птенцам через такие расстояния поистине уникальным способом. Прилетая к озерку, он сначала пьет сам. А затем входит в воду и стоит, вытянувшись, старательно намачивая перья на брюшке. Они — причем только у самцов — обладают структурой, не встречающейся в оперении ни одной другой птицы, и впитывают воду точно губка. Как только они наберут воду, рябок летит к своему гнезду и садится на его край. Птенцы перебираются к нему, задрав головы, и принимаются сосать перья, точно щенята, теребящие соски матери.

Земляная кукушка, эта изящная истребительница змей, быстро бегающая на длинных ногах по пустыням Аризоны и Мексики, поит своих птенцов иным способом. Пара строит гнездо на кактусе или в терновнике и выводит двух-трех птенцов. Малыши с поразительно раннего возраста уже способны переваривать ящериц и насекомых. Родители, прилетая с мертвой ящерицей в гнездо, не сразу отдают добычу птенцам. Птенец просит, широко разевая клюв, и взрослая птица всовывает ему туда ящерицу. Но не отпускает ее. И пока они остаются в этой позе, словно оспаривая друг у друга добычу, из горла взрослой птицы появляется жидкость и по клюву стекает в клюв птенца. Нет, это не недавно выпитая и сохранившаяся в зобу вода. Вполне возможно, что в окрестностях гнезда никаких источников нет. Вода же эта производится в желудке родителей в процессе пищеварения. И только когда птенец волей-неволей проглотит положенную дозу воды, он наконец получает и ящерицу.

Источник

как животные добывают и сохраняют воду в пустыни

Вода играет исключительно важную роль в жизнедеятельности клетки и организма в целом. Поддержание количества воды на достаточном уровне составляет одну из основных физиологических функций любого организма.
Роль влажности как экологического фактора для наземных организмов обусловлена тем, что осадки (а соответственно влажность воздуха и почвы) распределяются на земной поверхности в течение года очень неравномерно. Так как большинство наземных животных и растений влаголюбивы, то недостаток влажности часто оказывается причиной, ограничивающей их жизнедеятельность и распространение.

У организмов в процессе эволюции сформировались различные приспособления к добыванию и экономному расходованию влаги (вспомните растения и животных пустыни и полупустыни, засушливых степей) , к переживанию засушливого времени года в состоянии покоя и др.

Так, многолетние растения пустыни имеют сильно развитые корни, иногда очень длинные (например, у верблюжьей колючки до 16 м) , достигающие влажного слоя, или чрезвычайно разветвленные, листья преобразуются в колючки.

Большинство животных пустыни может обходиться без воды; источником влаги для грызунов, пресмыкающихся, насекомых и других мелких животных служит пища.

У некоторых животных вода образуется в организме в результате окислительных реакций. Поэтому характерные для многих обитателей пустыни обильные жировые отложения служат своеобразным резервом воды в организме, например горб у верблюда, подкожные отложения жира у грызунов. Защитой от испарения воды у животных служит малая проницаемость наружных покровов тела.

Иной тип приспособления к недостатку влаги наблюдается у многих растений и животных, обитающих в условиях периодической сухости. У них возникает состояние покоя, которое характеризуется остановкой роста и развития, резко сниженным обменом. Некоторые грызуны и черепахи с наступлением жаркого и сухого периода в пустыне, когда выгорает растительность, впадают в летнюю спячку.

Состояние летнего покоя у многолетних растений часто сопровождается сбрасыванием листьев или полным отмиранием наземных частей, что имеет место у многих растений пустынь.

Многие из них — тушканчики, гекконы, песчаные удавчики, жуки-чернотелки — ведут ночной образ жизни. Днем, когда солнце печет немилосердно, эти животные находят себе убежище в глубоких прохладных норках.

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.

По-разному приспособились обитатели пустыни добывать нужную для организма воду. За десятки километров летают на водопой пустынные птицы — рябки и голуби. 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.

На лапках многих ящериц и насекомых чешуйки или щетинки образуют специальные щеточки. Эти щеточки создают хорошую опору при беге по поверхности песка.
У млекопитающих, живущих среди сыпучих песков, лапы густо опушены и на подошвах густая волосяная щетка.

У некоторых видов пустынных змей выработался особый «боковой ход» .
Многие обитатели барханов используют такой способ защиты, зарываясь в песок за несколько секунд.

Источник

Глава 3. Важнейшие абиотические факторы и адаптации к ним организмов

3.3. Влажность

3.3.3. Водный баланс наземных животных

Животные получают воду тремя основными путями: через питье, вместе с сочной пищей и в результате метаболизма, т. е. за счет окисления и расщепления органических веществ – жиров, белков и углеводов.

Некоторые животные могут впитывать воду через покровы из влажного субстрата или воздуха, например личинки некоторых насекомых – мучного хрущака, жуков-щелкунов и др.

Потери воды у животных происходят через испарение покровами или со слизистых оболочек дыхательных путей, путем выведения из тела мочи и непереваренных остатков пищи.

Хотя животные могут выдерживать кратковременные потери воды, но в целом расход ее должен возмещаться приходом. Потери воды приводят к гибели скорее, чем голодание.

Виды, получающие воду в основном через питье, сильно зависят от наличия водопоев. Это особенно характерно для крупных млекопитающих. В сухих, аридных районах такие животные совершают иногда значительные миграции к водоемам и не могут существовать слишком далеко от них. В африканских саваннах слоны, антилопы, львы, гиены регулярно посещают водопои (рис. 35). Для куланов Бадхызского заповедника водопои определяют летнее размещение табунов, суточный ритм и поведение животных.

Рис. 35. Слоны на водопое

В питьевой воде нуждаются и многие птицы. Ласточки и стрижи пьют на лету, проносясь над поверхностью водоема. Рябки в пустынях ежедневно совершают многокилометровые перелеты к водопоям и приносят воду птенцам. Самцы рябков используют исключительный в своем роде способ переноса воды – они пропитывают ею оперение на груди, а птенцы отжимают клювами набухшие перья.

В то же время многие животные могут обходиться совсем без питьевой воды, получая влагу иными способами.

Влажность воздуха также очень важна для животных, так как от нее зависит величина испарения с поверхности тела (рис. 36). Потери воды через испарение обусловлены также строением покровов. Некоторые виды не могут обитать в сухом воздухе и нуждаются в полном насыщении его водяными парами. Другие без вреда для себя населяют самые засушливые районы.

Среди ряда групп животных можно выделить гигрофилов и ксерофилов, т. е. влаголюбивые и сухолюбивые виды. Промежуточную группу составляют мезофилы. Среди насекомых, например, гигрофильны кровососущие комары, которые активны преимущественно в вечерние и утренние часы, а днем – либо в пасмурную погоду, либо только в тени, под пологом леса, т. е. при повышенной влажности воздуха. Ксерофильны жуки-скакуны, пустынные жуки-чернотелки, пустынная саранча и др.

Способы регуляции водного баланса у животных разнообразнее, чем у растений. Их можно разделить на поведенческие, морфологические и физиологические.

К числу поведенческих приспособлений относятся поиски водопоев, выбор мест обитания, рытье нор и т. п. В норах влажность воздуха приближается к 100 %, даже когда на поверхности очень сухо. Это снижает необходимость испарения через покровы, экономит влагу в организме.

Рис. 36. Строение кутикулы членистоногих (по М. С. Гилярову, 1970):

1– жук мучной хрущах Tenebrio molitor;

2– ветвистоусый рачок Cyclops sp.: гип. – гиподерма, энд. – эндокутикула; экз. – экзокутикула, эп. – эпикутикула

В эффективности поведенческих приспособлений для обеспечения водного баланса можно убедиться на примере пустынных мокриц. Мокрицы – типичные ракообразные, не отличающиеся особыми анатомо-морфологическими приспособлениями к наземному образу жизни. Тем не менее представители рода Hemilepistus освоили самые сухие и жаркие места на Земле – глинистые пустыни. Там они роют глубокие вертикальные норки, где всегда влажно, и покидают их, выходя на поверхность лишь в те часы суток, когда высока влажность приземного слоя воздуха. Когда почва иссушается особенно сильно и возникает угроза снижения влажности воздуха в норке, самки закрывают отверстие сильно склеротизованными передними сегментами тела, создавая замкнутое, насыщенное парами пространство и оберегая молодь от высыхания.

К морфологическим способам поддержания нормального водного баланса относятся образования, способствующие задержанию воды в теле: раковины наземных улиток, ороговевшие покровы рептилий, развитие эпикутикулы у насекомых и т. п. У пустынных жуков-чернотелок срастаются и прирастают к телу надкрылья, вторая пара крыльев редуцируется и между телом и надкрыльями образуется камера, куда выходят дыхальца насекомого. Эта камера открывается наружу лишь небольшой узкой щелью, воздух в ней насыщен водяными парами. Части тела, соприкасающиеся с внешней средой, защищены непроницаемой для воды эпикутикулой.

Физиологические приспособления к регуляции водного обмена – это способность к образованию метаболической влаги, экономии воды при выделении мочи и кала, развитие выносливости к обезвоживанию организма, величина потоотделения и отдачи воды со слизистых.

Выносливость к обезвоживанию, как правило, выше у животных, подвергающихся тепловым перегрузкам. Для человека потеря воды, превышающая 10 % массы тела, смертельна. Верблюды переносят потери воды до 27 %, овцы – до 23, собаки – до 17 %.

Экономия воды в пищеварительном тракте достигается всасыванием воды кишечником и продуцированием сухого кала. Содержание воды в испражнениях животных варьирует в зависимости от состава корма, но в целом отражает приспособленность к обитанию в разных условиях влажности. Например, на 100 г сухого помета коров на пастбище приходится 566 г воды, тогда как у верблюдов – 109, а при безводной диете – всего 76 г.

У насекомых, обитающих в аридных районах, выделительные органы – мальпигиевы сосуды – свободными концами входят в тесный контакт со стенкой задней кишки и всасывают воду из ее содержимого. Таким образом вода вновь возвращается в организм (пустынные жуки-чернотелки, муравьиные львы, личинки божьих коровок и др.).

Для экономии воды, выводимой через почки, нужна перестройка азотного обмена. При распаде белков у большинства водных организмов образуется аммиак, который токсичен для цитоплазмы даже в малых концентрациях. На процесс его образования и выведения тратится много воды. У наземных животных аммиак присутствует среди продуктов обмена только у тех форм, которые обитают в условиях достаточного обеспечения водой, например у тлей, непрерывно питающихся соком растений. Основной компонент выделяемой мочи у наземных млекопитающих – мочевина. Это менее токсичный продукт обмена, который может накапливаться в плазме и полостных жидкостях и выводиться в более концентрированных растворах, что экономит воду. С мочой выводятся также различные соли. Общая концентрация мочи по сравнению с плазмой может служить показателем способности к экономии воды при экскреции. У человека моча концентрированнее плазмы в 4,2 раза, у овец – в 7,6, у верблюда – в 8, у тушканчиков – в 14 раз.

Чешуйчатые пресмыкающиеся и сухопутные черепахи – группы, освоившие наиболее аридные районы, – выделяют малорастворимую мочевую кислоту. Это же характерно для птиц и высших насекомых. Паукообразные выделяют гуанин. При образовании гуанина и мочевой кислоты затрачивается минимальное количество воды.

Жизнь за счет метаболической влаги доступна не всем животным. Окисление жиров требует большого количества кислорода, а дополнительная вентиляция легких в сухом воздухе сопровождается потерей водяных паров. Жир в горбах верблюдов не является для них основным источником водоснабжения, так как расход воды на усиленное дыхание при терморегуляции равен или даже превышает количество получаемой метаболической воды. Поэтому верблюды нуждаются в периодическом питье.

Мелкие млекопитающие, спасающиеся от жары в прохладных норах, могут покрывать значительную часть своих расходов воды в результате окислительных процессов, так как им не требуется дополнительно вода на терморегуляцию. Почти исключительно на сухом корме живут такие пустынные виды, как многие тушканчики, американская кенгуровая крыса, африканская песчанка и др. (рис. 37). Кенгуровых крыс содержали в лаборатории на сухой перловой крупе. При этом из 100 г корма, потребляемого зверьком за месяц, образуется около 54 г воды. Кроме нее, животные использовали лишь абсорбированную крупой влагу, содержание которой, в зависимости от влажности воздуха, составляет от 10 до 18 %.

Рис. 37. Животные, способные жить за счет метаболической влаги: 1 – пустынный мешотчатый прыгун; 2 – карликовая песчанка; 3 – жирнохвостый тушканчик (по В. Е. Соколову и др., 1977)

Метаболическую воду в большей мере, чем позвоночные животные, могут использовать насекомые, так как трахейная система насекомых осуществляет эффективный воздушный дренаж с малыми потерями на испарение. У многих видов жировое тело служит преимущественно источником воды, а не энергетических запасов. Гусеницы платяной моли, мельничной огневки, амбарный и рисовый долгоносики и многие другие живут исключительно за счет сухой пищи.

Испарение, связанное с необходимостью терморегуляции, может служить причиной истощения водных ресурсов организма. В пустынях противостоять перегреву путем испарения воды могут только крупные животные. Общая тепловая нагрузка пропорциональна относительной поверхности и поэтому особенно велика для мелких форм. Для животного массой 100 г расход воды составил бы в час около 15 % от массы тела, а массой 10 г – около 30 %, т. е. за немногие часы была бы истрачена вся вода организма. Поэтому мелкие гомойотермные животные в сухом и жарком климате избегают воздействия жары и экономят влагу, укрываясь под землей.

У пойкилотермных повышение температуры тела вслед за нагреванием воздуха позволяет избегать излишних потерь воды, которая тратится у гомойотермных для поддержания постоянной температуры.

Преимущества колеблющейся температуры тела используют и животные с хорошей температурной регуляцией, специализированные к жизни в пустыне. Например, верблюды способны отключать на некоторое время терморегуляционное испарение. При этом животное массой 500 кг аккумулирует около 10 500 кДж, для рассеивания которых потребовалось бы затратить 5 л воды. Накопленное тепло выводится из организма ночью путем прямого излучения, когда воздух становится прохладнее тела.

Пойкилотермные животные, однако, не могут полностью избежать потерь воды на испарение. Даже у рептилий с их ороговевшим эпидермисом потери воды через кожу значительны. У мелких ящериц они могут достигать 20 % и более от массы тела за сутки. Поэтому и для пойкилотермных основной путь сохранения водного баланса при жизни в пустыне – это избегание излишних тепловых нагрузок.

Источник