*§ 7—1. Адаптации животных к различному водному режиму среды

Экологические группы животных по отношению к водному режиму среды

Вода является абиотическим фактором в жизни животных. Она жизненно необходима всем им. Для многих животных это среда обитания (как для типичных жителей морей, океанов и пресных водоемов, так и для водоплавающих птиц), и они не испытывают в ней недостатка. Большинство обитателей засушливых мест способны достаточно долго обходиться без воды. Однако для подавляющего большинства наземных представителей фауны потребление необходимого для их организма количества воды является проблемой.

Животные могут получать воду тремя основными путями: через питье, вместе с сочной пищей и в результате метаболизма, то есть за счет окисления органических веществ — жиров, белков и углеводов. Некоторые животные могут впитывать воду через покровы из влажного субстрата или воздуха.

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 ее расход должен возмещаться. Потери воды приводят к гибели быстрее, чем голодание.

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

По потребности к водному режиму местообитаний наземные животные подразделяются на три экологические группы: гигрофилы, мезофилы и ксерофилы.

Гигрофилы — это животные, обитающие на участках с повышенной влажностью: в заболоченных местах, во влажных лесах, в поймах рек, по берегам водоемов, а также в почве (дождевые черви) или в гниющей древесине. В эту группу входят земноводные (лягушки, жабы), крокодилы, бобры, выдры, стрекозы, жуки-прицепыши и др. Их можно назвать влаголюбивыми наземными организмами. У этих животных практически отсутствуют механизмы регуляции водного обмена, они не способны накапливать большое количество воды в своем теле и удерживать его длительное время. Это обстоятельство вынуждает их постоянно пополнять запасы воды.

Мезофилы — это животные, существующие в условиях умеренной влажности и средних температур. Это самая многочисленная группа. К ним относится большинство обитателей средних широт: лоси, лошади, медведи, волки, кабаны, зайцы, белки, лесные птицы, многие насекомые.

Ксерофилы — это животные, приспособленные к условиям жизни в местах с пониженной влажностью, часто в условиях недостатка воды.
Они обитают в пустынных и степных природных зонах. Ксерофилы хорошо переносят отсутствие влаги, у них уменьшено испарение воды с кожи. В эту группу входят верблюды, дрофы, страусы, змеи, вараны, насекомые (жуки скарабеи), грызуны (суслики, тушканчики). Они довольствуются влагой, получаемой с пищей, или метаболической водой, образующейся в результате распада жиров.

Адаптации животных к различному водному режиму

Наземные животные для восполнения потерь воды вследствие выделения и испарения нуждаются в ее потреблении. Способы регуляции водного баланса у животных разнообразнее, чем у растений. В зависимости от водного режима среды у них выработались разные типы адаптаций: физиологические, морфологические и поведенческие.

Физиологические адаптации — это особенности процессов жизнедеятельности, которые помогают сохранять влагу в организме и восполнять ее дефицит. К ним относятся: экономия воды при выделении продуктов метаболизма, образование метаболической воды, выносливость по отношению к обезвоживанию, потоотделение, удаление воды со слизистых оболочек.

Экономия воды в пищеварительном тракте достигается благодаря всасыванию как можно большего количества воды в пищеварительной и выделительной системах (в зависимости от условий среды) и продуцированию сухих экскрементов. У насекомых, обитающих в засушливых районах, выделительные органы — мальпигиевы сосуды — свободными концами входят в стенку задней кишки и всасывают воду из ее содержимого. Таким образом, вода вновь возвращается в организм (пустынные жуки чернотелки, муравьиные львы, личинки божьих коровок). Пресмыкающиеся и птицы экономят воду при выделении мочи и кала. Есть животные более специализированные к жизни в этих условиях. Например, слоновая черепаха запасает воду в мочевом пузыре.

У животных в условиях недостатка влаги большое значение имеет использование метаболической (эндогенной) воды, образующейся в результате окисления жиров и некоторых других веществ. Жир откладывается у животных в специально предназначенных местах: у верблюда — в горбах; у овец — в курдюке; у многих грызунов — под кожей; у тушканчиков, песчанок, лемуров мышиных — в основании хвоста; у варана — в хвосте; у насекомых — в жировой ткани. Запасы жира иногда значительны — у верблюда до 110—120 кг.

Испарение воды (потоотделение через потовые железы или через слизистую оболочку), связанное с терморегуляцией, также обеспечивает регулирование водного обмена, но может быть причиной истощения водных ресурсов организма.

При обезвоживании у животных появляется чувство жажды, и они пьют воду, а также поглощают ее кожными покровами. Мелкие животные пустынь (грызуны, пресмыкающиеся, членистоногие) добывают воду, поедая растения с сочными побегами. Таким образом, в организм животных поступает питьевая вода и вода корма. В составе корма ее содержание варьирует от 10 до 95 %. Питьевая вода и вода, освобождающаяся при расщеплении корма, называется экзогенной водой. Экзогенная вода всасывается в кишечнике, поступает в кровяное русло и включается в процессы обмена веществ.

К морфологическим адаптациям относятся приспособления, задерживающие воду в теле животных. Насекомые и паукообразные имеют многослойную хитинизированную кутикулу, пресмыкающиеся — роговой покров тела (роговые чешуи и пластинки). У наземных моллюсков имеются раковины, тело птиц покрыто перьями, а млекопитающих — шерстью.

Степень развития хитинизированной кутикулы у членистоногих зависит от режима влажности местообитаний и определяет их способность противостоять иссушению. Личинки, живущие в воде, почве, древесине и других влажных субстратах, как правило, полностью или частично лишены хитинизированной кутикулы.

Поведенческие адаптации заключаются в том, что большинство животных активны в поисках воды. К числу поведенческих приспособлений относятся: поиски водопоев, рытье нор и зарывание в грунт, выбор благоприятных мест обитания. В норах влажность воздуха приближается к 100 %, даже когда на поверхности очень сухо. Это снижает необходимость испарения через покровы и экономит влагу в организме.

Подвижность и выносливость позволяют животным мигрировать на большие расстояния в поисках воды. Так ведут себя обитатели африканских саванн — слоны, антилопы, зебры, жирафы. Более привычные для нашего континента верблюды, куланы, сайгаки тоже совершают большие переходы в поисках воды: они периодически посещают места водопоя. Порой этим животным на сухой период приходится мигрировать в районы с большей влажностью. Некоторые из них в сухой период переходят на ночной образ жизни или впадают в летнюю спячку (суслики, сурки, черепахи).

Проверим знания