*§ 7—1. Адаптации животных к различному водному режиму среды
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.
Выносливость к обезвоживанию, как правило, выше у животных, подвергающихся тепловым перегрузкам. Для человека потеря воды, превышающая 10 % массы тела, смертельна. Собаки переносят потери воды до 17 %, овцы — до 23 %, верблюды — до 27 %.
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.
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. 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 склеротизированными передними сегментами тела, создавая замкнутое, насыщенное парами воды пространство и оберегая молодь от высыхания.
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).
Повторим главное. Животные, обитающие в воде, не испытывают в ней недостатка. Для подавляющего большинства наземных животных потребление достаточного количества воды является проблемой. Они могут получать воду через питье, вместе с сочной пищей и в результате метаболизма. Потери воды у животных происходят через испарение покровами или со слизистых оболочек дыхательных путей, путем выведения из тела мочи и непереваренных остатков пищи. По потребности к водному режиму местообитаний наземные животные подразделяются на три экологические группы: гигрофилы, мезофилы и ксерофилы. У каждой группы к определенному водообеспечению среды выработались разные типы адаптаций: физиологические, морфологические и поведенческие.