«Приспособленность организмов и образование новых видов»

1. Приспособленность организмов и ее относительность

В XIXв. 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.

Ознакомимся предварительно с некоторыми фактами, свидетельствующими о приспособленности животных и растений.

Примеры приспособленности в животном мире. В животном мире широко распространены различные формы защитной окраски. Их можно свести к трем типам: покровительственная, предостерегающая, маскировочная.

Покровительственная окраска помогает организму стать менее заметным на фоне окружающей местности. Среди зеленой растительности клопы, мухи, кузнечики и другие насекомые часто окрашены в зеленый цвет. Фауну Крайнего Севера (белый медведь, полярный заяц, белая куропатка) характеризует белая окраска. В пустынях преобладают желтые тона окраски животных (змеи, ящерицы, антилопы, львы).

Предостерегающая окраска ясно выделяет организм в окружающей среде яркими, пестрыми полосами, пятнами (форзац 2). Она встречается у ядовитых, обжигающих или жалящих насекомых: шмелей, ос, пчел, жуков-нарывников. Яркая, предостерегающая окраска обычно сопровождает другие средства защиты: волоски, шипы, жала, едкие или остро пахнущие жидкости. К этому же типу окраски относится угрожающая.

Маскировка может достигаться сходством по форме тела и окраске с каким-либо предметом: листом, веткой, сучком, камнем и т. д. При опасности гусеница бабочки-пяденицы вытягивается и застывает на ветке наподобие сучка. Бабочку совки-гнилушки в неподвижном состоянии легко принять за кусочек гнилого дерева. Маскировка достигается также мимикрией. Под мимикрией имеют в виду сходство в окраске, форме тела и даже в поведении и повадках между двумя или несколькими видами организмов. Например, шмеле видные и осовидные мухи, лишенные жала, очень похожи нашмелей и ос - жалящих насекомых.

Не следует думать, что защитная окраска обязательно и всегда спасает животных от истребления врагами. Но более приспособленные по окраске организмы или группы их погибают значительно реже, чем менее приспособленные.

Наряду с защитной окраской у животных сложились многие другие приспособления к условиям жизни, выражающиеся в их повадках, инстинктах, поведении. Например, перепела в случае опасности быстро опускаются на поле и замирают в неподвижной позе. В пустынях змеи, ящерицы, жуки прячутся от зноя в песок. В момент опасности многие животные принимают 16 угрожающие позы.

Примеры приспособленности у растений. Высокие деревья, кроны которых свободно обдувает ветер, как правило, имеют плоды и семена с летучками. Для подлеска и кустарников, где обитают птицы, характерны яркие, со съедобной мякотью плоды. У многих луговых трав плоды и семена имеют крючочки, которыми они прицепляются к шерсти млекопитающих.

Разнообразные приспособления препятствуют самоопылению и обеспечивают перекрестное опыление растений.

У однодомных растений мужские и женские цветки созревают не одновременно (огурцы). Растения с обоеполыми цветками защищены от самоопыления разновременным созреванием тычинок и пестиков или особенностями их строения и взаимного расположения (у первоцвета).

Укажем еще примеры: нежные ростки весенних растений - ветреницы, чистяка, голубой перелески, гусиного лука и др.- переносят температуры ниже нуля благодаря наличию концентрированного раствора сахара в клеточном соке. Очень медленный рост, низкорослость, мелколистность, поверхностное расположение корней у деревьев и кустарников в тундре (ива, береза, можжевельник), чрезвычайно быстрое развитие полярной флоры весной и летом - все это приспособления к жизни в условиях вечной мерзлоты.

Многие сорные растения производят неизмеримо большее количество семян, чем культурные, - это приспособительный признак.

Многообразие приспособлений. Виды растений и животных отличаются приспособленностью не только к условиям неорганической среды, но и друг к другу. Например, в широколиственном лесу травяной покров весной образуют светолюбивые растения (хохлатка, ветреница, медуница, чистяк), а летом - теневыносливые (будра, ландыш, зеленчук). Опылителями раннецветущих растений являются главным образом пчелы, шмели и бабочки; летнее цветущие растения опыляются обычно мухами. Многочисленные насекомоядные птицы (иволга, поползень), гнездясь в широколиственном лесу, уничтожают его вредителей.

В одной и той же среде обитания организмы обладают различными приспособлениями. Птица оляпка не имеет плавательных перепонок, хотя она добывает себе пищу род водой, ныряя, пользуясь крыльями и цепляясь ногами за камни. Крот и слепыш принадлежат к роющим животным, но первый роет конечностями, а второй проделывает подземные ходы головой и сильными резцами. Тюлень плавает при помощи ластов, а дельфин пользуется хвостовым плавником.

Происхождение приспособлений у организмов. 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.

Теория Дарвина дает вполне логичное материалистическое объяснение происхождения, например, покровительственной окраски. Рассмотрим возникновение зеленого цвета тела гусениц, живущих на зеленых листьях. Предки их могли быть окрашены в какой-либо другой цвет и не питаться листьями. Предположим, что в силу каких-то обстоятельств они вынуждены были перейти на питание зелеными листьями. Легко представить себе, что птицы склевали множество этих насекомых, хорошо заметных на зеленом фоне. В числе различных наследственных изменений, которые всегда наблюдаются в потомстве, могли быть изменения в окраске тела гусениц, делавшие их менее заметными на зеленых листьях. Из числа гусениц с зеленоватым оттенком какие-то особи сохранились и дали плодовитое потомство. В последующих поколениях процесс преимущественного выживания гусениц, менее заметных по окраске на зеленых листьях, продолжался. С течением времени благодаря естественному отбору зеленая окраска тела гусениц все более и более соответствовала основному фону.

Возникновение мимикрии может быть объяснено также лишь естественным отбором. Организмы с малейшими уклонениями в форме тела, окраске, поведении, усиливающими сходство с защищенными животными, имели больше возможности выжить и оставить многочисленное потомство. Процент гибели таких организмов был ниже тех, которые не обладали полезными изменениями. Из поколения в поколение полезное изменение усиливалось и совершенствовалось через накопление признаков сходства с защищенными животными.

Движущая сила эволюции - естественный отбор.

Теория Ламарка оказалась совершенно беспомощной в объяснении органической целесообразности, например, происхождения различных типов защитной окраски. Невозможно предположить, что животные «упражнялись» в окраске или фирме тела и путем упражнения приобрели приспособленность. Нельзя объяснить и взаимную приспособленность организмов друг к Другу. Например, совершенно необъяснимо возникновение соответствия хоботка у рабочих пчел строению цветка определенных видов опыляемых ими растений. Рабочие пчелы не размножаются, а пчелиные матки хотя и производят потомство, но не Могут «упражнять» хоботок, так как не собирают пыльцу.

Вспомним движущие силы эволюции по Ламарку: 1) «стремление природы к прогрессу», вследствие чего органический мир развивается от простых форм к сложным, и 2) изменяющее действие внешней среды (непосредственное на растения и низших животных и косвенное с участием нервной системы на высших животных).

Понимание Ламарком градации как постепенного повышения организации живых существ согласно «непреложным» законам, по существу, приводит к признанию веры в бога. Теория прямого приспособления организмов к условиям окружающей среды через появление у них только адекватных изменений и обязательного наследования приобретаемых этим путем признаков логически вытекает из представления об изначальной целесообразности. Наследование приобретаемых признаков экспериментально не подтвердилось.

Чтобы отчетливее показать основное различие у Ламарка и Дарвина в понимании механизма эволюции, приведем объяснение их собственными словами одного и того же примера.

Образование длинных ног и длинной шеи у жирафы

По Ламарку

«Известно, что это самое высокое из млекопитающих животных обитает во внутренних областях Африки и водится в местах, где почва всегда сухая и лишена растительности. Это заставляет жирафу объедать листву деревьев и делать постоянные усилия, чтобы дотянуться до нее. Вследствие этой привычки, существующей с давних пор у всех особей данной породы, передние ноги жирафы стали длиннее задних, а ее шея настолько удлинилась, что это животное, даже не приподнимаясь на задних ногах, подняв только голову, достигает шести метров (около двадцати футов) в высоту… Всякое же изменение, приобретенное органом благодаря привычному употреблению, достаточному для того, чтобы произвести данное изменение, сохраняется в дальнейшем путем размножения при условии, если оно присуще обоим индивидуумам, совместно участвующим в оплодотворении при воспроизведении своего вида. Это изменение передается дальше и переходит, таким образом, ко всем индивидуумам последующих поколений, подвергающимся воздействию тех же условий, Хотя потомкам уже не приходится приобретать его тем путем, каким оно действительно было создано».

По Дарвину

«Жирафа по своему высокому росту, очень длинной шее, передним ногам, голове и языку прекрасно приспособлена к обрыванию листьев с верхних ветвей деревьев… самые высокие особи, которые были на дюйм или на два выше других, могли часто сохраняться в периоды засух, бродя в поисках за кормом по всей стране. Эта незначительная разница в размерах, обусловливаемая законами роста и изменчивости, не имеет значения для большинства видов. Но иначе было с нарождавшейся 10 жирафой, если принять во внимание ее вероятный образ жизни, потому что те особи, у которых какая-либо или несколько разных частей тела были длиннее, чем обыкновенно, вообще должны были переживать. При скрещивании они должны были оставлять потомков или с теми же самыми особенностями строения, или с наклонностью изменяться в том же направлении, тогда как особи, организованные менее благоприятно в этом отношении, должны были оказаться наиболее склонными к гибели. …естественный отбор и охраняет и тем самым отделяет всех более высоких особей, давая им полную возможность скрещиваться, и способствует уничтожению всех более низких особей».

Теория прямого приспособления организмов к условиям окружающей среды через появление адекватных изменений и их наследование находит сторонников и в настоящее время. Вскрыть ее идеалистический характер возможно только на основе глубокого усвоения учения Дарвина о естественном отборе - движущей силе эволюции.

Относительность приспособлений организмов. 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 и 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.

Любое приспособление помогает организмам выжить только в тех условиях, в которых оно выработалось естественным отбором. Но и в этих условиях оно относительно. В яркий, солнечный день зимой белая куропатка выдает себя тенью на снегу. Заяц-беляк, незаметный на снегу в лесу, становится видным на фоне стволов, выбежав на опушку леса.

Наблюдения за проявлением инстинктов у животных в ряде случаев показывают их нецелесообразный характер. Ночные бабочки летят на огонь, хотя и гибнут при этом. Их влечет к огню инстинкт: они собирают нектар в основном со светлых цветков, хорошо заметных ночью. Самая лучшая защита организмов далеко не во всех случаях надежна. Овцы съедают без вреда для себя среднеазиатского паука-каракурта, чей укус ядовит для многих животных.

Узкая специализация органа может стать причиной гибели организма. Стриж не может взлететь с ровной поверхности, так как у него длинные крылья, но очень короткие ноги. Он взлетает, только оттолкнувшись от какого-то края, как от трамплина.

Приспособления растений, препятствующие поеданию животными, относительны. Голодный скот поедает и растения, защищенные колючками. Взаимная польза организмов, связанных отношениями симбиоза, также относительна. Иногда грибные нити лишайника разрушают сожительствующие с ними водоросли. Все эти и многие другие факты говорят, что целесообразность не абсолютна, а относительна.

Экспериментальные доказательства естественного отбора. Впосле дарвиновское время был проведен ряд экспериментов, подтвердивших наличие естественного отбора в природе. Например, рыбы (гамбузии) были помещены в бассейны с различно окрашенным дном. Птицы уничтожили 70% рыб в том бассейне, где они были более заметны, и 43% там, где они по окраске лучше подходили к фону дна.

В другом эксперименте наблюдали за поведением крапивника (отряд воробьиных), который не клевал гусениц пяденицы с покровительственной окраской, пока они не шевелились.

Опытами подтверждено значение предостерегающей окраски в процессе естественного отбора. На опушке леса разложили на досках насекомых, относящихся к 200 видам. Птицы прилетали около 2000 раз и склевывали только тех насекомых, у которых не было предостерегающей окраски.

Так же опытным путем было установлено, что большинство птиц избегает перепончатокрылых насекомых с неприятным вкусом. Клюнув осу, птица от трех до шести месяцев не трогает и осовидных мух. Потом начинает клевать их, пока не попадет на осу, после чего опять долго не трогает мух.

Производились опыты по «искусственной мимикрии». Птицы охотно поедали личинок жука - мучного хрущака, окрашенных безвкусной краской кармином. Часть личинок покрывали смесью краски с хинином или другим неприятным на вкус веществом. Птицы, натолкнувшись на таких личинок, перестали клевать всех окрашенных личинок. Опыт изменили: на теле личинок сделали различные рисунки, и птицы брали только тех, чей рисунок не сопровождался неприятным вкусом. Таким образом, у птиц возник условный рефлекс на предупреждающие яркие сигналы или рисунки.

Экспериментальное исследование естественного отбора проводилось и ботаниками. Оказалось, что сорные растения обладают рядом биологических особенностей, возникновение и развитие которых Можно объяснить только как приспособления к условиям, созданным человеческой культурой. Например, растения рыжик (сем. крестоцветных) и торица (сем. гвоздичных) имеют семена, очень похожие по величине и весу на семена льна, посевы которого они засоряют. То же можно сказать о семенах погремка бескрылого (сем. норичниковых), засоряющего посевы ржи. Сорные растения созревают обычно одновременно с культурными растениями. Семена тех и других трудно отделяются друг от друга при провеивании. Человек скашивал, обмолачивал сорняки вместе с урожаем, а потом и высеивал на поле. Невольно и бессознательно он способствовал естественному отбору семян различных сорных растений по линии сходства с семенами культурных растений.

2. Образование новых видов

С давних пор человека поражало многообразие органического мира. Как оно возникло? Учение о естественном отборе объяснило, как образуются новые виды в природе. Дарвин исходил из фактов, касающихся домашних пород. Первоначально породы домашних животных были менее разнообразными по сравнению с современными. Преследуя разные цели, люди проводили искусственный отбор в различных направлениях. В результате породы дивергировали, т. е. расходились в признаках между собой и с их общей родоначальной породой.

Дивергенция в естественных условиях. Дивергенция происходит все время в природе, и ее движущей силой является естественный отбор. Чем больше отличаются друг от друга потомки какого-либо вида, тем легче они расселяются по более многочисленным и более разнообразным ареалам, тем легче будут размножаться. Дарвин рассуждал таким образом. Какое-то хищное четвероногое по численности достигло предела возможности существования в данной местности. Допустим, что физические условия страны не изменились; может ли этот хищник размножаться дальше? Да, если потомки захватят места, занятые другими животными. А это может произойти в связи с переходом на другую пищу или в новые условия обитания (на деревьях, в воде и т. п.). Чем разнообразнее будут по своим признакам потомки этого хищника, тем шире они распространятся.

Дарвин приводит пример. Если на одном участке земли посеять травы одного вида, а на другом, похожем, - травы, относящиеся к нескольким различным видам или родам, то во втором случае общий урожай будет больше.

В природе на участке, площадью чуть большей 1 м2, Дарвин насчитал 20 различных видов растений, принадлежащих к 18 родам и 8 семействам.

Подобные факты подтверждают правильность положения, выдвинутого Дарвином: «… наибольшая сумма жизни осуществляется при наибольшем разнообразии строения...» Между растениями одного вида при их одинаковых потребностях в почве, влаге, освещении и т. д. происходит самое ожесточенное биологическое состязание. При естественном отборе будут сохраняться формы, наиболее отличающиеся друг от друга. Чем заметнее становятся различия между приспособительными признаками форм, тем больше расходятся и сами формы.

Благодаря естественному отбору процесс эволюции носит дивергентный характер: от одной исходной формы берет начало целый «веер» форм, как бы особые ветви от одного общего корня, но не все они получают дальнейшее развитие. Под действием естественного отбора в бесконечно длинном ряду поколений одни формы сохраняются, другие вымирают; одновременно с процессом дивергенции идет процесс вымирания, и оба они тесно связаны между собой. Наиболее расходящиеся по признакам формы обладают наибольшими возможностями выжить в процессе естественного отбора, так как они меньше конкурируют между собой, чем промежуточные и родоначальные, которые постепенно редеют и вымирают.

Разновидность - ступень к образованию вида. Дарвин представлял, что процесс образования новых видов в природе начинается с распадения вида на внутривидовые группы, которые он назвал разновидностями.

Благодаря естественному отбору и дивергенции разновидности приобретают все более различающие их наследственные признаки и становятся особыми, новыми видами.

Различие между разновидностью и видом очень велико. Разновидности одного вида скрещиваются между собой и дают плодовитое потомство. Виды в естественных условиях, как правило, не скрещиваются, благодаря чему происходит биологическая изоляция видов.

Чтобы лучше пояснить, как идет процесс видообразования в природе, Дарвин предложил следующую схему (рис. 11).

На схеме изображены возможные пути эволюции 11 видов одного рода, обозначенных буквами А, В, С и т. д. - до L включительно. Расстояния между буквами показывают близость между видами.

Так, виды, обозначенные буквами D и Е или F и G, менее сходны друг с другом, чем виды А и В или К и L и т. п. Горизонтальные линии означают отдельные этапы в эволюции этих видов, причем каждый этап условно принят за 1000 поколений.

Проследим эволюцию вида А. Пучок пунктирных линий из точки А изображает его потомков. В силу индивидуальной изменчивости они будут отличаться друг от друга и от родоначального вида А. Полезные изменения сохранятся в процессе естественного отбора. При этом обнаружит свое полезное действие дивергенция: признаки, наиболее различные между собой (линии а1 и т1 пучка), сохранятся, будут накапливаться из поколения в поколение и все более расходиться. Со временем систематики признают а1 и т1 особыми разновидностями.

Пусть в течение первого этапа - первой тысячи лет - от вида А произошли две ясно выраженные разновидности а1 и т1. Под действием условий, вызвавших изменения родительского вида А, эти разновидности станут изменяться и дальше. Может быть, на десятом этапе они будут иметь такие различия между собой и с видом А, что их следует считать за два отдельных вида: а10 и т10. Часть разновидностей будет вымирать, и, возможно, десятого этапа достигнет только f10, образуя третий вид. На последнем этапе представлены 8 новых видов, взявших начало от вида A: a14, q14, р14, в14, f14, о14, е14 и т14. Виды a14, q14 и р14 ближе друг к другу, чем к остальным видам, и образуют один род, остальные-виды дают еще два рода. Эволюция вида I протекает сходным образом.

Судьба других видов иная: из них только виды Е и F доживают до десятого этапа, вид Е потом вымирает. Особо заметьте вид F14: он сохранился до нашего времени почти неизмененным по сравнению с родоначальным видом F. Так может произойти, если условия окружающей среды не изменяются или очень мало изменяются в течение длительного времени.

Дарвин подчеркивал, что в природе не всегда сохранялись лишь наиболее расходящиеся, крайние разновидности, средние также могли выжить и дать потомство. Один вид может обогнать другой в своем развитии; из крайних разновидностей иногда развивается только одна, но может развиться и три. Все зависит от того, как складываются бесконечно сложные отношения организмов между собой и с окружающей средой.

Примеры видообразования. Приведем примеры образования видов, причем будем пользоваться термином подвид, принятым в науке вместо «разновидность».

Широко расселенные виды, например медведь бурый, заяц-беляк, лисица обыкновенная, белка обыкновенная, встречаются от Атлантического до Тихого океана и имеют большое число подвидов. В средней полосе СССР произрастает более 20 видов лютика. Все они произошли от одного родоначального вида. Потомки его захватили различные места обитания - степи, леса, поля - и благодаря дивергенции постепенно обособились друг от друга сначала в подвиды, потом в виды (рис. 12). Ознакомьтесь с другими примерами на том же рисунке.

Видообразование продолжается и в наше время. На Кавказе живет сойка с черным оперением на затылке. За самостоятельный вид ее еще нельзя считать, это подвид обыкновенной сойки. В Америке встречается 27 подвидов певчего воробья. Большинство из них внешне мало отличаются один от другого, но некоторые имеют резкие отличия. Со временем промежуточные по своим признакам подвиды могут вымереть, а крайние станут самостоятельными молодыми видами, утеряв способность скрещиваться друг с другом.

Значение изоляции. Обширность территории расселения вида благоприятствует естественному отбору и дивергенции. Это происходит при расселении какого-либо вида в обособленных друг от друга местностях. В подобных случаях проникновение организмов из одной местности в другую сильно затруднено и возможность скрещивания между ними резко снижается или совершенно отсутствует.

Приведем примеры. На Кавказе в разделенных высокими горами местностях водятся особые подвиды бабочек, ящериц и пр. В озере Байкал живут многие виды и роды ресничных плоских червей, ракообразных и рыб, больше нигде не встречающихся. Это озеро отделено от других водных бассейнов горными хребтами уже около 20 млн. лет и только через реки сообщается с Северным Ледовитым океаном.

В других случаях организмы не могут скрещиваться вследствие биологической изоляции. Например, два вида воробья - домовый и полевой - зимой держатся совместно, но гнездятся они обычно по-разному: первый - под крышами домов, второй - в дуплах деревьев, по опушкам леса. Вид черного дрозда в настоящее время распадается на две группы, еще неразличимые внешне. Но одна из них обитает в глухих лесах, другая держится близ жилья человека. Это начало образования двух подвидов.

Конвергенция. Всходных условиях существования животные различных систематических групп иногда приобретают сходные приспособления к окружающей среде, если подвергаются действию одного и того же отбирающего фактора. Этот процесс получил название конвергенции - схождения признаков. Например, передние роющие конечности крота и медведки очень сходны, хотя эти животные относятся к разным классам. Сильно напоминают друг друга по форме тела китообразные и рыбы, сходны конечности у плавающих животных, относящихся к разным классам. Конвергентными бывают и физиологические особенности. Накопление жира у ластоногих и китообразных объясняется результатом естественного отбора в условиях водной среды: уменьшает потерю тепла организмом.

Конвергенция в пределах далеких систематических групп (типов, классов) объясняется только действием сходных условий существования на течение естественного отбора. На конвергенцию у сравнительно близкородственных животных влияет еще и единство их происхождения, которое как бы облегчает возникновение сходных наследственных изменений. Именно поэтому она и наблюдается чаще в пределах одного и того же класса.

Многообразие видов. Учение Дарвина об эволюции органического мира объясняет многообразие видов как неизбежный результат естественного отбора и связанной с ним дивергенции признаков.

Постепенно в процессе эволюции виды усложнялись, органический мир поднимался на все более высокую ступень развития. Однако повсюду в природе одновременно сосуществуют животные и растения, обладающие разной степенью сложности своей организации.

Почему же естественный отбор не «поднял» все низкоорганизованные группы на высшую ступень организации?

Естественным отбором все группы растений и животных приспособлены лишь к своим условиям существования, поэтому и не могли подняться все на одну и ту же высокую ступень организации. Если эти условия не требовали повышения сложности строения, то степень ее и не повышалась потому, что, по словам Дарвина, «при очень простых жизненных условиях высокая организация не оказала бы никакой услуги». В Индийском океане при более или менее постоянных условиях обитают виды головоногих моллюсков (наутилусов), почти не изменившиеся на протяжении многих сотен тысячелетий. То жеотносится к современным кистеперым рыбам.

Таким образом, одновременное сосуществование организмов разной сложности строения объясняется теорией естественного отбора и дивергенцией.

Результаты естественного отбора. Естественный отбор имеет три тесно связанных важнейших следствия: 1) постепенное усложнение и повышение организации живых существ; 2) приспособленность организмов к условиям внешней среды; 3) многообразие видов.

Список литературы

1. Азимов А. Краткая история биологии. М.,1997.

2. Кемп П., Армс К. Введение в биологию. М.,2000.

3. Либберт Э. Общая биология. М.,1978 Льоцци М. История физики. М.,2001.

4. Найдыш В.М. Концепции современного естествознания. Учебное пособие. М.,1999.

5. Небел Б. Наука об окружающей среде. Как устроен мир. М.,1993.

Приспособления, способствующие удалению лишней воды:

Особая форма листьев (саблевидные листья, свисающие вниз).

Образование желобков по краю листа (деревья капельницы).

Продольно-складчатая поверхность листа.

Удаление внутренней влаги при помощи гидатодов.

Приспособление р-ий к недостатку влаги:

Мясистость и сочность стеблей и листьев (н-р Кактусы).

Листья колючки (Кактусы), либо листья утолщаются, как н-р у алоэ и агавы.

Хорошо развитая корневая с-ма. Корни м.б. либо поверхностные, широко разветвлённые и хорошо улавливающие атм-ые осадки, либо стержневые, проникающие на большую глубину до грунтовой воды.

Листья мелкие, сухие, часто в виде игл, колючек, чешуй и на них много устьиц, к-ые при недостатке воды закрываются. Большие листья (н-р у ковыля, типчака) могут свёртываться устьичной стороной внутрь.

39. Свет как эк-ий фактор. Эк-ие группы р-ий по отношению к свету. Приспособления р-ий к различным условиям освещения. Хроматическая адаптация, листовая мозаика, фотопереодизм.

Одним из важнейших эк-их ф-ров, особенно для фотосинтезирующих зелёных р-ий, явл-ся свет. Солнце излучает огромное к-во Е. При этом на видимые лучи (видимый свет) приходится примерно половина всей поступающей на Землю лучистой энергии. Остальные 50% составляют невидимые инфракрасные лучи, около 1% - ультрафиолетовые. Особое зн-ие в жизни всех орг-ов имеет видимый свет. На свету происходит образование хлорофилла и осуществляется важнейший в биосфере процесс фотосинтеза.

С точки зрения оптики р-ия – это непрозрачное тело, к-ое частично поглащает, частично отражает и пропускает солнечную Е. Осн-ым органом воспринимающим радиацию является лист. Спектральная область поглащения радиации листом включает УФ, видимые, ИФК лучи.

УФ лучи поглощаются стр-ми клетки (оболочкой, цитоплазмой, ферментами и различными пигментами).

ИФК поглощаются цитоплазмой и водой сод-ся в тканях листа.

В диапазоне видимого света имеется 2 максимальных поглощения:

В области оранжево-красных (660-680 нм)

В области сине-феолетовых (460-490 нм.

Видимый свет оказывает смешанное действие на орг-мы: красные лучи – преимущественно тепловое, синие и фиолетовые изменяют скорость и направление биохим-их реакций.

В листе преобладают зелёные пигменты, поглощающие лучи в области 660-680 нм.

Установлено, что многие р-ия хорошо развиваются под прозрачными бесцветными стёклами, а под красными и особенно зелёными растут плохо и часто вообще не образуют генерат-ых органов.

В целом свет влияет на скорость роста и развития р-ий, на интенсивность фотосинтеза.

По отношению к свету различают следующие эк-ие группы р-ий: световые (светолюбы), теневые (тенелюбы) и теневыносливые.

Световые виды (гелеофиты) обитают на открытых местах с хорошей освещённостью и в лесной зоне встречаются редко. Они образуют обычно разреженный и невысокий раст-ый покров, чтобы не затенять друг друга.

Теневые р-ия (сциофиты )невыносят сильного освещения и живут под пологом леса в постоянной тени. Это в основном лесные травы. На вырубках при резком осветлении они проявляют явные признаки угнетения и часто гибнут.

Теневыносливые р-ия (факультативные гелиофиты )могут жить при хорошем освещении, но легко переносят и некоторое затенение. К ним относятся большинство р-ий лесов.

Для световых р-ий хар-на приземистость, розеточное расположение листьев, укороченные побеги. На недостаточное освещение они реагируют развитием обесцвеченных побегов, удлинением междоузлий, изгибанием побегов в сторону света.

Теневыносливые древесные породы и теневые травянистые р-ия отличаются мозаичным расположением листьев. У эвкалиптов листья обращены к свету ребром. У деревьев световые и теневые листья (располагаются соответственно на поверхности и внутри кроны) – хорошо освещаемые и затенённые – имеют анат-ие различия. Световые листья толще и грубее, иногда блестящие, что способствует отражению света. Теневые листья обычно матовые, неопушённые, тонкик с очень нежной кутикулой или вовсе без неё.

Также определённая форма кроны – куполообразная, сферическая, конусообразная обеспечивает приток солнечной радиации к листовым пластинкам различных ярусов.

Расположение листьев в ценозе подчиняется правилу «листовой мозаики »: листья верхних ярусов расп-ся почти вертикально, нижележащих ярусов – более наклонно, а нижние листья – горизонтально.

Фотопериод–это соотношение светлой и тёмной частей суток. Был открыт в 1920 г. Гардером и Аллардом при изучении оранжерейных р-ий.

Реакции орг-ов на чередование и продолжительность светлых и тёмных периодов суток называются фотопериодизмом.

По типу фотопериодической реакции р-ия делятся на 4 группы:

Р-ия короткого дня.

Этим р-ям для перехода к цветению требуется 12 и меньше часов света в сутки (конопля, табак и т.д.).

Р-ия длинного дня.

Необходимо более 12 часов света в сутки (картофель, пшеница и многие растения северных областей).

Стенофотопериодические р-ия.

Цветут и плодоносят при продолжительности дня 10-16 часов.

Нейтральные фотопериодические р-ия.

Не обладают фотопериодической чуствительностью и зацветают при любой длине дня, кроме короткой (гречиха, томат, одуванчик, многие сорняки).

Свойство орг-ов изменять сост-ие пигментного комплекса в зависимости от условий обитания наз-ся–«хроматической адаптацией »

40. t-ра как эк-ий ф-р. Эк-ие группы р-ий по отношению к. t-ре. Приспособления р-ий к различным. t-ным режимам. Концепция о. t-ных градиентах среды и р-ия. Эффективные. t-ры развития р-ых орг-ов.

Т-ра определяет развитие, существование и распределение живых орг-ов по земному шару. Эк-ми значениями явл-ся – доза воздействия ф-ра и тепловой режим. Тепловой режим влияет на продолжительность жизни орг-ов в течение суток, сезонов и т.д.

Значение т-ур как ф-ра, состоит в том, что т-ра оказывает влияние на жизненные процессы (правило Вант-Гоффа). Согласно этому правилу, скорость хим-их реакций возрастает в 2-3 раза при повышении т-ры на каждые 10 градусов. При т-ах выше или ниже опт-ых скорость биохим-их реакций в орг-ме снижается или они вообще нарушаются, что приводти к замедлению темпов роста и даже гибели орг-ма.

По отношению к т-ре р-ия делятся:

Криофильные (холодолюбивые р-ия).

Мезотермные (умеренные широты).

Термофильные (тропические,субтропические пояса).

Криофилы - относятся холодостойкие р-ия, переносящие низкие т-ры в сост-ии покоя. Встречаются в умеренной зоне. Их ареалы не выходят за границы бореальной лесной области (бактерии, грибы, лишайники, мхи).

Мезотермофиты – относятся теплолюбивые, но не жароустойчивые р-ия (р-ия влажного тропического пояса, обитающие при т-ре 20-30 градусов). Не имеют приспособлений к т-му режиму. К ним относят вечнозелёные р-ия субтропического пояса (земляничное дерево, пальмы). К мезотермофитам умеренных широт относят широколиственные породы (липа, бук, граб, каштан), а также р-ия травянистого яруса широколиственных лесов.

Термофилы – р-ия способные выносить т-ру выше 45 градусов без видимых повреждений. Хаар-ны для троп-их и субтропических поясов земли и на открытых местообитаниях. Р-ия пустынь, полупустынь, степей, саванн, наскальные мхи и лишайники, термофильные бактерии и водоросли.

Разные р-ия по разному приспосабливаются к различным т-ым режимам. Так, н-р, в зоне высоких т-ур при пониженной влажности (в тропических и субтропических пустынях) исторически сформировался своеобразный морф-ий тип р-ий:

Сокращение листовой пов-сти, вплоть до её редукции;

Свёртывание листьев в трубку;

Густое белое опушение;

Гладкая восковая поверхность, наличие кутикулы;

Ориентация листьев ребром к солнцу;

Сильное развитие покровных тканей;

Толстостенный многослойный эпидермис, развитие перидермы и корки.

В зоне низких т-ур отмечаются следующие адаптации:

Уменьшение листовой поверхности, свёртывание листьев, опушение сего р-ия, так и почечных чешуй, развитие кутикулы, зимние осмоление почек, неглубокие корневые с-мы.

К физиол-им приспособлениям р-ий, сглаживающим вредное влияние высоких и низких т-ур м.б. отнесены интенсивность транспирации, накопление в клетках солей, изменяющих т-ру свёртывания плазмы, св-во хлорофилла препятствовать проникновению наиболее горячих солнечных лучей. Наибольшее значение для терморегуляции морозоустойчивых р-ий имеет накопление в клетках сахара и других в-в, увеличивающих концентрацию клеточного сока и снижающих обводнённость клеток. Это делает р-ие более выносливым.

В 1966 г Радченко разработал концепцию о температурных градиентах среды и р-ий . Её суть состоит в том, что выделяют отриц-ый и полож-ый т-ый градиент. Отриц-ый градиент – это когда т-ра почвы ниже, чем т-ра воздуха.

Полож-ый градиент – это когда т-ра воздуха ниже т-ры п-вы. Большинство р-ий приспособлены к отриц-му т-му градиенту, а меньшая часть р-ий приспособлены к полож-му градиенту т-ур.

Под эффективной т-ой понимают разницу между т-ой среды и т-ым порогом развития орг-ов. Для каждого вида она имеет верхние пределы, так как слишком высокие т-ры уже не стимулируют, а тормозят развитие. И порог развития и сумма эффективных т-ур для каждого вида свои. Они зависят от ист-ой приспособленности вида к условиям жизни. Для семян р-ий умеренного климата, н-р гороха, клевера, порог развития низкий: их проростание начинается при т-ре п-вы от 0 до +1 градуса; более южные культуры – кукуруза и просо – начинают прорастать только при + 8 + 10 градусов, а семенам финиковой пальмы для начала развития нужно прогревание почвы до + 30 градусов. Сумму эффективных т-ур рассчитывают по формуле: С =(t –t 1)n, где C- искомая величина; t – наблюдаемая (реальная т-ра); t 1 – нижний порог развития; n – продолжительность развития в днях.

41. Почва как среда обитания р-ий. Эк-ие группы р-ий по отношению к эдафическим факторам.

Почва – важная среда жизни р-ий. Она представляет собой опорный субстрат для наземных и большинства водных р-ий. Представляет собой питат-ую среду, из к-ой р-ия усваивают питат-ые в-ва. П-ва предохраняет подземные части р-ий и семена, и споры от неблагоприятных воздействий.

Имеет сложный многокомпонентный с-ав:

Твёрдая мин-ая часть в виде нерастворимых орг-их соед-ий;

Твёрдую орг-ую часть, состоящую из остатков ж-ых и р-ий и нерастворимые гумусовые в-ва;

Почвенный р-ор (водный р-ор газов орг-их и неорг-их в-в);

Почвенный воздух;

Почвенные м/о, р-ия, ж-ые.

М-о выделить целый ряд эк-их групп р-ий по отношению к разным св-вам почв. Так, по реакции на кислотность почвы различают:

Ацидофиллы или ацидофиты предпочитают почвы с кислой реакцией. К ним относят р-ия сфагновых болот, багульник болотный, клюква, брусника, хвощ лесной и т.д.

Базифиллы или базифиты предпочитают почвы с щелочной реакцией. К ним относятся мордовник, лесная ветреница.

Нейтрофиллы или нейтрофиты предпочитают почвы с нормальной реакцией. Это большинство культурных р-ий.

Амфифиллы или амфифиты безразличны к реакции почвы и могут произрастать в широком диапазоне Ph. Малина голубая, золотая роза, ежевика, земляника и. т. д.

По отношению к валовому составу почвы различают:

Олиготрофные р-ия, довольствующиеся малым кол-вом зольных элементов (сосна обыкновенная).

Эфтрофные, нуждающиеся в большом кол-ве зольных эл-ов (дуб, сныть обык-ая и т.д.).

Мезотрофные , требующие умеренного кол-ва зольных элементов (ель обыкновенная).

В зависимости от хим-их Эл-ов, к избытку которых р-ия приспосабливаются выделяют:

Нитрофилы – р-ия, предпочитающие почвы богатые азотом. Они поселяются в местообитаниях где накапливается большое кол-во орг-го в-ва (на скалах с птичьими базарами, на стенах и карнизах зданий, на пастбищах, заброшенных усадьбах, скотных дворах, мусорных кучах). К ним относятся – наскальные нитрофильные лишайники, бузина, малина, сныть обыкновенная, все виды крапивы, белена, все виды рода лопух и щирица и т.д.

Галофиты –р-ия засолённых почв. Все они имеют очень высокое осмотическое давление, позволяющее им использовать почвенные растворы, поскольку сосущая сила корней превосходит сосущую силу почвенного раствора. Некоторые галофиты выделяют излишки солей через листья или накапливают их в своём орг-ме. Вот почему их иногда используют для получения соды и патоша. Типичными галофитами являются солерос, сарсазан, содовая и калийная солянки, паташник.

Нек-ые виды р-ий приурочены к разным субстратам: псаммофиты – заселяют сыпучие подвижные пески. Древесные и кустарниковые псаммофиты при засыпании их песком образуют придаточные корни. Придаточные почки и побеги развиваются на корнях, если растения обнажаются при выдувании песком (белый саксаул, кандыми, песчаная акация и т.д.). Нек-ые псаммофиты спасаются от заноса песком быстрым ростом побегов, редукцией листьев. У них развились специальные приспособления, увеличивающие летучесть и пружинистость плодов. Их плоды передвигаются вместе с движущимся песком и не засыпаются им. Они легко переносят засуху благодаря различным приспособлениям. Это и песчаные чехлы на корнях, и опробковение корней, и сильное развитие боковых корней. Большинство псаммофитов безлистые или имеют чётко выраженную ксероморфную листву (листья жёсткие с сизым восковым налётом, узкие и свёрнутые или блестящие и кожистые).

Петрофиты – растут на каменистых почвах.

42. Вода как эк-ий ф-р. Эк-ие группы ж-ых по отношению к воде. Водный баланс животныхых орг-ов.

Вода – является необходимым условием существования всех живых орг-ов. Она относится к числу наиболее важных природных ресурсов нашей планеты. Вода необходима для всех форм жизни, возникших, по мнению учёных, именно в водной среде. Общее кол-во воды на Земле оценивается цифрой 1386 млн км 3 .

Вода является единственной природной жидкостью, имеющейся на поверхности Земли в огромных кол-вах. В природе вода существует в трёх агрегатных состояниях: жидком, твёрдом и газообразном.

Физиол-ое значение воды для живых орг-ов состоит в том, что она обеспечивает сохранение структуры и нормальное функционирование живой клетки путём воздействия на биол-ие мембраны и протекающие с их участием процессы. Вода является универсальным растворителем, обладает плотностью, проницаемостью и даже может компенсировать перепады тем-р.

По отношению к воде можно выделить три эк-ие группы ж-ых:

Гигрофилы – влаголюбивые ж-ые, нуждающиеся в высокой влажности среды. У них слабо развиты или вообще отсутствуют мех-мы регуляции водного обмена. Они не могут накапливать в значительном количестве и удерживать длительное время запасы воды в теле. Такие ж-ые, как правило, обитают во влажной среде и вынуждены постоянно пополнять запасы воды (мокрицы, комары, наземные планарии, немертины и т.д.). Типично гигрофильной группой являются наземные моллюски и амфибии.

Мезофиллы – животные обитающие в условиях умеренной влажности. К ним можно отнести озимую совку. Многие другие насекомые, птицы, млекопитающие, являясь также типичными мезофиллами, существуют в районах с невысокой влажностью воздуха и сравнительно легко переносят её колебания.

Ксерофилы – это сухолюбивые ж-ые, не переносящие высокой влажности. У всех ксерофилов хорошо развиты механизмы регуляции водного обмена и приспособления к удержанию воды в теле. Приспособления к жизни в засушливых условиях могут быть самыми различными. Так, слоновая черепаха запасает воду в мочевом пузыре; многие насекомые, грызуны и др ж-ые получают воду с пищей; нек-ые млекопит-ие избегают дефицита влаги путём отложения жиров, при окислении к-ых образуется метаболическая вода. За счёт метаболической воды живут многие насекомые, питающиеся сухим кормом, верблюды, курдючные овцы, жирнохвостые тушканчики и др.

Вопрос 1. Приведите примеры приспособленности организмов к условиям существования.
У животных приспособительными могут быть форма тела, окраска, поведение. Так, например, копыта лошади являются наиболее удобными для быстрого перемещения по открытым пространствам, втягивающиеся когти кошачьих обеспечивают бесшумное передвижение, у водных млекопитающих сформировалось рыбообразное тело для наиболее эффективного перемещения в воде, у птиц с разной скоростью и характером полета формируется та или иная форма крыла. Среди насекомых, не обладающих активными средствами защиты, широко распространена форма тела, имитирующая объекты фона, например богомол, палочник, гусеницы бабочек. Некоторые организмы способны принимать окраску, соответствующую фону, на котором они обитают (хамелеон, камбала).

Вопрос 2. Почему у некоторых видов животных наблюдается яркая демаскирующая окраска?
Яркая окраска обычно характерна для ядовитых животных и предупреждает хищников о несъедобности объекта их нападения, свойственна ядовитым, жалящим или обжигающим насекомым (пчелы, осы, жуки-нарывники и др.). Божью коровку, очень заметную, птицы никогда не склевывают из-за выделяемого насекомым ядовитого секрета. Яркую предупреждающую окраску имеют несъедобные гусеницы, многие ядовитые лягушки, змеи. Эта окраска заранее предупреждает хищника о бесполезности и опасности нападения. Путем «проб и ошибок» хищники быстро приучаются избегать нападения на жертву с предупреждающей окраской.

Вопрос 3. В чем сущность явления мимикрии?
Мимикрией называется сходство беззащитного и съедобного вида с одним или несколькими неродственными видами, хорошо защищенными и обладающими предостерегающей окраской. Явление мимикрии распространено у бабочек и других насекомых. Многие насекомые имитируют жалящих насекомых. Известны жуки, мухи, бабочки, копирующие ос, пчел, шмелей. Мимикрия встречается и у позвоночных животных - змей. Во всех случаях сходство чисто внешнее и направлено на формирование определенного зрительного впечатления у потенциальных врагов.

Вопрос 4. Каким путем поддерживается низкая численность вида-подражателя?
Подражание одних видов другим оправдано: истреблению подвергается значительно меньшая часть особей и того вида, который послужил моделью, и вида-подражателя. Необходимо, однако, чтобы численность вида-подражателя была значительно меньше численности вида-модели. Иначе у врагов не будет выработан устойчивый отрицательный рефлекс на предостерегающую окраску. Поддерживать численность вида-имитатора на нужном уровне позволяет то, что генофонд этих видов насыщен летальными мутациями. В гомозиготном состоянии эти мутации вызывают гибель организма, в результате чего высокий процент особей не достигает половозрелого состояния.

Вопрос 5. Распространяется ли действие естественного отбора на поведение животных? Приведите примеры.
Для выживания организмов в условиях борьбы за существование большое значение имеет приспособительное поведение. Эффективность приспособительной окраски и формы тела резко повышается в сочетании с поведением. Например, способность кошачьих длительное время сидеть в засаде и совершать молниеносные прыжки беспечивает успех охоты засадного хищника. Способность волка заходить с подветренной стороны и охотиться в стае - полезные качества для этого охотника. Несомненно, оправданно запасание некоторыми животными корма на неблагоприятный сезон года. Например, полевка-экономка запасает до 10 кг злаков, зерна, кореньев и сухой травы. Затаивание в случае опасности для организмов, не имеющих активных способов защиты, позволяет им сохранить жизнь.

Вопрос 6. Почему у видов животных, заботящихся о потомстве, число потомков уменьшается? Приведите примеры.
У низкоорганизованных организмов потомство чаще всего оставляется на произвол судьбы. Именно этим объясняется такая высокая плодовитость беспозвоночных и низших позвоночных. Большое число потомков в условиях высокой истребляемости молоди служит средством борьбы за существование вида. При развитой заботе о потомстве количество выживших и достигших половой зрелости потомков резко возрастает, что позволяет снизить их первоначальную численность.

Вопрос 7. В чем заключается относительный характер приспособительных признаков у организмов? Приведите примеры, характерные для растений и животных.
Строение живых организмов очень тонко приспособлено к условиям существования. Любой видовой признак или свойство носит приспособительный характер, целесообразный в данной среде, в данных жизненных условиях только в обычной для вида обстановке. При изменении условий среды они становятся бесполезны- ми или даже вредными для организма. Благодаря мимикрии большинство птиц не трогает ос и пчел, однако среди них есть виды, которые едят и ос, и пчел, и их подражателей. Еж и птица-секретарь без вреда поедают ядовитых змей. Панцирь наземных черепах надежно защищает их от врагов, но хищные птицы поднимают их в воздух и разбивают о землю.
Любые приспособления целесообразны только в обычной для вида обстановке. При изменении условий среды они оказываются бесполезными или вредными для организма. Постоянный рост резцов грызунов - очень важная особенность, но лишь при питании твердой пищей. Если крысу держать на мягкой пище, резцы, не изнашиваясь, вырастают до таких размеров, что питание становится невозможным. Так, все особенности строения и поведения кошек целесообразны для хищника, подстерегающего добычу в засаде: мягкие подушечки на пальцах, втягивающиеся когти, способность видеть в темноте. В то же время на открытых пространствах все эти приспособления бесполезны.
Глубоко уходящая корневая система у пустынных растений не приносит пользу в условиях влажных мест обитаний. Преобразование конечностей в ласты у водных млекопитающих полезно для обитания в воде, но на суше китообразные неподвижны, а ластоногие перемещаются весьма неуклюже.
Таким образом, любая структура и любая функция являются приспособлением к конкретным условиям внешней среды, т.е. приспособления имеют относительный характер. Ни один из приспособительных признаков не обеспечивает абсолютной безопасности для их обладателей.

Приспособленность организма к среде обитания играет огромное значение в процессе выживания живых существ и является результатом естественного отбора.

Существование эволюционного механизма приспособленности обеспечивает максимальную адаптацию к условиям, в которых обитает вид.

Приспособленность – что это

Она заключается в соответствии особенностей строения, физиологических процессов и поведения живого организма той среде, в которой он обитает.

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.

Данный механизм адаптации проявляется очень разнообразно. Растения, животные, рыбы, птицы, насекомые и прочие представители флоры и фауны довольно изобретательны в выборе средств, способствующих сохранению их вида.

Результатом становятся изменение окраски, формы тела, строения органов, способов размножения и питания.

Черты приспособленности к среде обитания и их результат

Например, тело лягушки сливается с цветом воды, травы и делает ее незаметной для хищников. Заяц-беляк меняет цвет с серого на белый зимой, что помогает ему быть незаметным на фоне снега.

Чемпионом в маскировочной практике считается хамелеон. Но, увы, мнение о том, что он подстраивается под цвет места, в котором находится, несколько упрощает реальную картину. Изменение цвета этой удивительной ящерицы является ответом на воздействие температуры воздуха, солнечных УФ лучей, и даже зависит от настроения.

А божья коровка вместо маскировки использует другую стратегию выбора окраски – отпугивание. Ее насыщенный красный цвет с черными точками дает сигнал о том, что это насекомое может быть ядовитым. Это не так, но какая разница, если такой ход помогает выжить?

Голова дятла – отличный пример формирования определенной формы тела, строения и функционирования органов. Птица обладает мощным, но упругим клювом, очень длинным тонким языком и системой амортизации, которая бережет мозг от травматизации при сильнейших ударах клюва птицы о ствол дерева.

Любопытная находка – “агрессия” у растений. Жгучие лепестки крапивы – отличный способ защиты от травоядных. Верблюжья колючка видоизменила листья и корни, благодаря чему успешно сохраняет влагу в условиях пустыни. Способ питания росянки, поедающей мух, позволяет ей получать питательные вещества весьма нехарактерным для растения способом.

Географическое видообразование

Также уместно употребление термина “аллопатрическое” образование видов. Оно связано с расширением ареала обитания, когда вид занимает все большие территории. Или с тем, что территория разделяется естественными преградами – реками, горами и пр.

В такой ситуации происходит столкновение с новыми условиями и новыми “соседями” – видами, с которыми нужно учиться взаимодействию. Со временем это приводит к тому, что благодаря умению приспосабливаться у вида идет формирование и генетическое закрепление новых выгодных черт.

Представители географически изолированных популяций не скрещиваются между собой. В результате они начинают обладать рядом довольно ярких отличий от сородичей. Так, сумчатый волк и волк из отряда хищных в результате отбора довольно далеко разошлись по своим чертам.

Экологическое видообразование

Не связано с непосредственным расширением ареала. Оно происходит в результате того, что внутри одного ареала условия обитания могут различаться.

Так, среди растений примером может стать видовое разнообразие одуванчика, который различается на территории Евразии.

Относительный характер приспособленности кактуса

Растение демонстрирует удивительную способность выживания в суровейших условиях засухи: восковая пленка и колючки минимизируют испарение, хорошо развитая корневая система способна уходить глубоко в почву и накапливать влагу, иголки защищают от травоядных. Но, в ситуации проливных ливней, кактус погибает от переизбытка влаги из-за гниения корневой системы.

Относительный характер приспособленности белого медведя

На латыни этот медведь называется Ursus maritima, что означает морской медведь. Его шерсть отлично приспособлена к холодной воде.

Она не пропускает воду во время плавания и практически полностью задерживает отдачу тепла от кожного покрова животного. Но, если поместить белого медведя в более теплые условия обитания его бурых сородичей, он погибнет от перегрева.

Относительный характер приспособленности крота

Этот зверь обитает в основном в грунте. Имеет обтекаемую форму тела, мощные конечности лопатообразной формы с развитыми когтями. Он очень ловко роет многометровые тоннели.

И при этом совершенно не ориентируется на поверхности: его зрительная система неразвита, а перемещаться он может только ползком.

Относительный характер приспособленности верблюда

Горб верблюда – его гордость! Там скапливается драгоценная в условиях засухи вода. Конечно, не в прямом смысле вода, — это молекулы H2O, связанные с липидными, жировыми клетками.

Животное может долго переносить голод, лежать на раскаленном песке, у него минимизировано потоотделение. Не просто так кочевники Сахары передвигались именно на верблюдах. Но, увы, в заснеженных условиях этот выносливый красавец не справится с передвижением, питанием и поддержанием температуры тела.

Чем характеризуется приспособленность растений к опылению насекомыми

Цветки растений прекрасны, непохожи друг на друга, ими хочется любоваться! Правда, биологическое значение этой красоты заключается вовсе не в том, чтобы радовать человека.

Главная задача цветущего растения – привлечь насекомого опылителя. Для этого используется несколько основных путей: яркая окраска крупных цветков, приятный для насекомых аромат, скученность мелких цветков в соцветия и, конечно, питательный нектар внутри цветка.

Вывод о приспособленности организмов к среде обитания

Выявление закономерностей и изучение приспособлений животного мира в различных формах наземной, водной, воздушной жизни является важной и безгранично интересной темой для исследователей. Поскольку раскрывает основные пути эволюционного процесса видоизменения живых существ.

Протекание всех биохимических процессов в клетках и нормальное функционирование организма в целом возможны только при достаточном обеспечении его водой - необходимым условием жизни.

Дефицит влаги - одна из наиболее существенных особенностей наземно-воздушной среды жизни. Вся эволюция наземных организмов шла под знаком приспособления к добыванию и сохранению влаги. Режимы влажности среды на суше очень разнообразны- от полного и постоянного насыщения воздуха водяными парами в некоторых районах тропиков до практически полного их отсутствия в сухом воздухе пустынь. Велика также суточная и сезонная изменчивость содержания водяных паров в атмосфере. Во-дообеспечение наземных организмов зависит также от режима выпадения осадков, наличия водоемов, запасов почвенной влаги, близости грунтовых вод и т. п. Это привело к развитию у наземных организмов множества адаптации к различным режимам водообес-печения, которые уже обсуждались выше. Экология видов, существующих в атмосфере, насыщенной водяными парами, близка к экологии гидробионтов. Ксерофильность растений и животных свойственна только наземно-воздушной среде.

Адаптация растений к поддержанию водного баланса. Низшие наземные растения из влажного субстрата поглощают воду погруженными в него частями таллома, а влагу дождя, росы и тумана- «всей поверхностью. В максимально набухшем состоянии лишайники содержат в 2-3 раза больше воды, чем сухого вещества.

Среди высших наземных растений мохообразные поглощают воду из почвы ризоидами, а большинство других - корнями, специализированными органами, всасывающими воду. В клетках корня развивается сосущая сила чаще всего в несколько атмосфер, но этого достаточно для извлечения из почвы большей части связанной воды. Лесные деревья умеренной зоны развивают сосущую силу корней около 3-.106 Па (30 атм), некоторые травянистые растения (земляника лесная, медуница неясная) - до 2-Ю6 (20) и даже свыше 4-106 Па (40 атм) (смолка обыкновенная); растения сухих областей - до 60 атм.

Когда в непосредственной близости от корней запасы воды в почве истощаются, корни увеличивают активную поверхность путем роста, так что корневая система растений постоянно находится в движении. У степных и пустынных растений часто можно видеть эфемерные корни, быстро вырастающие в периоды увлажнения почвы, а с наступлением засушливого периода засыхающие.

По типу ветвления различают корневые системы экстенсивные и интенсивные. Экстенсивная корневая система охватывает большой объем почвы, но сравнительно слабо ветвится, так что почва пронизана корнями негусто. Таковы корневые системы у многих степных и пустынных растений (саксаула, верблюжьей колючки), у деревьев умеренной полосы (сосны обыкновенной, березы повислом), а из трав у люцерны серповидной, василька шероховатого и др.

Интенсивная корневая система охватывает небольшой обьем почвы, но густо пронизывает ее многочисленными сильно ветвящимися корнями, как, например, у степных дерновинных злаков (ковылей, типчака и др.), у ржи, пшеницы. Между этими типами корневых систем есть переходные.

Корневые системы очень пластичны и резко реагируют на изменение условий, в первую очередь увлажнения. При недостатка влаги корневая система делается экстенсивнее. Так, при выращивании ржи в разных условиях общая длина корней (без корневых волосков) в 1000 см3 почвы варьирует от 90 м до 13 км, а поверхность корневых волосков может увеличиться в 400 раз.

Всасывание воды корнями затруднено при большой сухости почвы, засолении или сильной кислотности, при низкой температуре. Например, ясень обыкновенный при температуре почвы 0С поглощает воды в 3 раза меньше, чем при +20… + 30°С. Способность поглощать воду при той или иной температуре зависит от приспособленности растений к тепловому режиму почв в местах их произрастания. Виды с ранним началом развития, как правило, могут всасывать воду корнями При более низкой температуре, чем развивающиеся позднее. Тундровые растения и некоторые деревья, растущие на почвах с подстилающей их многолетней мерзлотой, могут поглощать воду при температуре почвы 0сС.

У высших растений есть и дополнительные пути поступления воды в тело. Мхи могут поглощать воду всей поверхностью, как и лишайники. Особенно много воды впитывают такие мхи, как кукушкин лен, виды сфагнума, чему способствует строение их листьев и побегов. При полном насыщении сфагновые мхи содержат в своем теле в десятки раз больше воды, чем в воздушно-сухом состоянии. Семена поглощают воду из почвы. Из воздуха, насыщенного водяными парами, в дождевом тропическом лесу поглощают воду многие эпифиты, например папоротник гименофил-лум - тонкими листьями, многие орхидеи - воздушными корнями. В чашевидных влагалищах листьев многих зонтичных скапливается вода, которая постепенно всасывается эпидермисом. Виды из рода тилляндсия (бромелиевые) существуют в пустыне Атакама практически исключительно за счет влаги туманов и росы, которую впитывают чешуевидные волоски на листьях.

Поступившая в растение вода транспортируется от клетки к клетке (ближний транспорт) и по ксилеме во все органы, где расходуется на жизненные процессы (дальний транспорт). В среднем 0,5% воды идет на фотосинтез, а остальная - на восполнение испарения и поддержание тургора. Вода испаряется со всех поверхностей, как внутренних, так и наружных, соприкасающихся с воздухом. Различают устьичную, кутикулярную и перидермальную транспирацию.

Через устьица транспирируется влага, испарившаяся с поверхности клеток внутри органов. Это основной путь расходования воды растением. Кутикулярпая транспирация составляет менее 10% от свободного испарения; у вечнозеленых хвойных пород она сокращается до 0,5%, а у кактусов даже до 0,05%. Относительно велика кутикулярная транспирация молодых развертывающихся листьев. Перидермальная транспирация обычно незначительна. Интенсивность общей транспирации повышается с увеличением освещенности, температуры, сухости воздуха и при ветре.

Водный баланс остается уравновешенным в том случае, если поглощение воды, ее проведение и расходование гармонично согласованы друг с другом. Нарушения его могут быть кратковременными или длительными. По приспособлениям наземных растений к кратковременным колебаниям условий водоснабжения и испарения различают пойкилогидрические и гомойогидрические виды.

У попкилогидрических растений содержание воды в тканях непостоянно и сильно зависит от степени увлажнения окружающей среды. Они не могут регулировать транспирацию и легко и быстро теряют и поглощают воду, используя влагу росы, туманов, кратковременных дождей, в сухом состоянии находятся в анабиозе. Способны обитать там, где короткие периоды увлажнения чередуются с длительными периодами сухости.

Пойкилогидричность свойственна сине-зеленым водорослям, зеленым водорослям из порядка протококковых, некоторым грибам, лишайникам, а также ряду высших растений: многим мхам, некоторым папоротникам и даже отдельным цветковым, по-видимому, вторично перешедшим к пойкилогидрическому образу жизни. Таков, например, южноафриканский кустарник Myrothamnus flabel-lifolia (розоцветные).

В мелких клетках таллома большинства низших растений нет центральной вакуоли, поэтому при высыхании они равномерно сжимаются без необратимых изменений ультраструктуры протопласта. Сине-зеленые водоросли, вегетирующие на поверхности почвы в пустыне, высыхая, превращаются в темную корочку. От редких дождей их слизистая масса набухает и нитчатые тела начинают вегетировать. Мхи, растущие на сухих скалах, стволах деревьев или на поверхности почвы лугов и степей (роды Thuidi-um, Tortula и др.), также могут сильно высыхать, не теряя жизнеспособности.

Пойкилогидричны пыльцевые зерна и зародыши в семенах растений.

Гомойогидрические растения способны поддерживать относительное постоянство обводненности тканей. К ним относят большинство высших наземных растений. Для них характерна крупная центральная вакуоль в клетках. Благодаря этому клетка всегда имеет запас воды и не так сильно зависит от изменчивых внешних условий. Кроме того, побеги покрыты с поверхности эпидермисом с малопроницаемой для воды кутикулой, транспирация регулируется устьичным аппаратом, а хорошо развитая корневая система во время вегетации может непрерывно поглощать влагу из почвы. Однако способности гомойогидрических растений регулировать свой водный обмен различны. Среди них выделяют разные по экологии группы.

Экологические группы растений по отношению к воде. Гидато-фиты - это водные растения, целиком или почти целиком погруженные в воду. Среди них - цветковые, которые вторично перешли к водному образу жизни (элодея, рдесты, водяные лютики, вал-лиснерия, уруть и др.). Вынутые из воды, эти растения быстро высыхают и погибают. У них редуцированы устьица и нет кутикулы.

Листовые пластинки у гидатофитов, как правило, тонкие, без дифференцировки мезофилла, часто рассеченные, что способствует более полному использованию ослабленного в воде солнечного света и усвоению СО2. Нередко выражена разнолистность- гетерофиллия; у многих видов есть плавающие листья, имеющие световую структуру. Поддерживаемые водой побеги часто не имеют механических тканей, в них хорошо развита аэренхима.

Корневая система цветковых гидатофитов сильно редуцирована, иногда отсутствует совсем или утратила свои основные функции (у рясок). Поглощение воды и минеральных солей происходит всей поверхностью тела. Цветоносные побеги, как правило, выносят цветки над водой (реже опыление совершается в воде), а после опыления побеги снова могут погружаться, и созревание плодов происходит под водой (валлиснерия, элодея, рдесты и др.).

Гидрофиты - это растения наземно-водные, частично погруженные в воду, растущие по берегам водоемов, на мелководьях, на болотах. Встречаются в районах с самыми разными климатическими условиями. К ним можно отнести тростник обыкновенный, час-туху подорожниковую, вахту трехлистную, калужницу болотную и другие виды. У них лучше, чем у гидатофитов, развиты проводящие и механические ткани. Хорошо выражена аэренхима. В аридных районах при сильной инсоляции их листья имеют световую структуру. У гидрофитов есть эпидермис с устьицами, интенсивность транспирации очень высока, и они могут расти только при постоянном интенсивном поглощении воды.

Гигрофиты - наземные растения, живущие в условиях повышенной влажности воздуха и часто на влажных почвах. Среди них различают теневые и световые. Теневые гигрофиты - это растения нижних ярусов сырых лесов в разных климатических зонах (недотрога, цирцея альпийская, бодяк огородный, многие тропические травы и т. п.). Из-за высокой влажности воздуха у них может быть затруднена транспирация, поэтому для улучшения водного обмена на листьях развиваются гидатоды, или водяные устьица, выделяющие капельно-жидкую воду. Листья часто тонкие, с теневой структурой, со слабо развитой кутикулой, содержат^мно-го свободной и малосвязанной воды. Обводненность тканей достигает 80% и более. При наступлении даже непродолжительной и несильной засухи в тканях создается отрицательный водный баланс, растения завядают и могут погибнуть.

К световым гигрофитам относятся и виды открытых местообитаний умеренной полосы, растущие на постоянно влажных почвах и во влажном воздухе (папирус, рис, сердечники, подмаренник.болотный, росянка и др.).

Мезофиты могут переносить непродолжительную и не очень сильную засуху. Это растения, произрастающие при среднем увлажнении, умеренно теплом режиме и достаточно хорошей обеспеченности минеральным питанием. К мезофитам можно отнесги вечнозеленые деревья верхних ярусов тропических лесов, листопадные деревья саванн, древесные породы влажных вечнозеленых субтропических лесов, летнезеленые лиственные породы лесов умеренного пояса, кустарники подлеска, травянистые растения дубравного широкотравья, растения заливных и не слишком сухих суходольных лугов, пустынные эфемеры и эфемероиды, многие сорные

и большинство культурных растений. Из приведенного перечня видно, что группа мезофитов очень обширна и неоднородна. По способности регулировать свой водный обмен одни приближаются к гигрофитам, другие - к засухоустойчивым формам.

Ксерофиты растут в местах с недостаточным увлажнением и имеют приспособления, позволяющие добывать воду при ее недостатке, ограничивать испарение воды или запасать ее на время засухи. Ксерофиты лучше, чем все другие растения, способны регулировать водный обмен, поэтому и во время продолжительной засухи остаются в активном состоянии. Это растения пустынь, степей, жестоколистных вечнозеленых лесов и кустарниковых зарослей, песчаных дюн и сухих сильно нагреваемых склонов.

Ксерофиты подразделяются на два основных типа: суккуленты и склерофиты.

Суккуленты - сочные растения с сильно развитой водозапа-сающей паренхимой в разных органах. Стеблевые суккуленты - кактусы, стапелии, кактусовидные молочаи; листовые суккуленты- алоэ, агавы, мезембриантемумы, молодило, очитки; корневые суккуленты - аспарагус, кислица. В пустынях Центральной Америки и Южной Африки суккуленты могут определять облик ландшафта.

Листья, а в случае их редукции стебли суккулентов имеют толстую кутикулу, часто мощный восковой налет или густое опушение. Устьица погруженные, открываются в щель, где задерживаются водяные пары. Днем они закрыты. Это помогает суккулентам сберегать накопленную влагу, но зато ухудшает газообмен, затрудняет поступление СО2 внутрь растения. Поэтому многие суккуленты из семейств лилейных, бромелиевых, кактусовых, толстянко-вых ночью при открытых устьицах поглощают СО2, который только на следующий день перерабатывают в процессе фотосинтеза. Поглощенный СО2 переводится в малат. Кроме того, при дыхании ночью углеводы разлагаются не до углекислого газа, а до органических кислот, которые отводятся в клеточный сок. Днем на свету малат и другие органические кислоты расщепляются с выделением СО2, который используется в процессе фотосинтеза. Таким образом, крупные вакуоли с клеточным соком запасают не только воду, но и СО2. Так как у суккулентов ночная фиксация углекислоты и переработка ее днем в ходе фотосинтеза разделены во времени, они обеспечивают себя углеродом, не подвергаясь риску чрезмерной потери воды, но масштабы поступления углекислого газа при таком способе невелики и растут суккуленты медленно.

Осмотическое давление клеточного сока суккулентов мало - всего 3-Ю5-8-Ю5 Па (3-8 атм), они развивают небольшую сосущую силу и способны всасывать воду лишь атмосферных осадков из верхних почвенных горизонтов. Корневая система их неглубокая, но сильно распростертая, что особенно характерно для кактусов.

Склерофиты - это растения, наоборот, сухие на вид, часто с узкими и мелкими листьями, иногда свернутыми в трубочку. Листья могут быть также рассеченными, покрытыми волосками или восковым налетом. Хорошо развита склеренхима, поэтому растения без вредных последствий могут терять до 25% влаги не завя-дая. В клетках преобладает связанная вода. Сосущая сила корней до нескольких десятков атмосфер, что позволяет успешно добывать воду из почвы. При недостатке воды резко снижают транспи-рацию. Склерофиты можно подразделить на две группы: эуксеро-фитов и стипаксерофитов.

К эуксерофитам относятся многие степные растения срозеточ-ными и полурозеточными, сильно опушенными побегами, полукустарнички, некоторые злаки, полынь холодная, эдельвейс эдель-вейсовиднып и др. Наибольшую биомассу эти растения создают в период, благоприятный для вегетации, а в жару уровень обменных процессов у них очень низок.

Стипаксерофиты - это группа узколистных дерновинных злаков (ковыли, тонконоги, типчак и др.). Характеризуются низкой транспирациен в засушливый период и могут переносить особенно сильное обезвоживание тканей. Свернутые в трубочку листья имеют внутри влажную камеру. Транспирация идет через погруженные в бороздки устьица внутрь этой камеры, что снижает потери влаги.

Кроме названных экологических групп растений, выделяют еще целый ряд смешанных или промежуточных типов.

Различные пути регуляции водообмена позволили растениям заселить самые различные по экологическим условиям участки суши. Многообразие приспособлений лежит, таким образом, в основе распространения растений по поверхности земли, где дефицит влаги является одной из главных проблем экологических адаптации.

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 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. Для куланов Бадхызского заповедника водопои определяют летнее размещение табунов, суточный ритм и поведение животных.

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. Потери воды через испарение обусловлены также строением покровов. Некоторые виды не могут обитать в сухом воздухе и нуждаются а 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.

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 скле-ротизованными 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 по-

кровы 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 обмана- 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 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. 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%.

Метаболическую воду в большей мере могут использовать насекомые, чем позвоночные животные, 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. Летом температура тела верблюда колеблется в течение суток в пределах 5-6°С. Утром она составляет +34… + 35°С. С наступлением дневной жары тепло, поступающее извне, идет на нагревание тела до +40,7°С, почти до предела выносливости. 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 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.