Приспособления животных к различной влажности почвы и воздушной среды
Приспособления животных к различной влажности почвы и воздушной среды
Подобно тому, как это разработано для растений, и другие живые организмы, в том числе животных, можно подразделить сообразно их потребностям в воде. Организмы, живущие постоянно в воде, называют водными, или гидрофильными. Следующая группа – гигрофильные организмы, которые могут жить только в очень влажных местообитаниях с воздухом, насыщенным или близким к насыщению водяным паром. Примерами гигрофилов из числа животных могут послужить большинство амфибий, например, наши травяные и остромордые лягушки (во взрослом состоянии), наземные брюхоногие моллюски (например, слизни), дождевые черви.
Следующая группа – ксерофильные организмы, живущие в сухих местообитаниях с недостатком воды как в воздухе, так и в почве. Ими населены пустыни и прибрежные дюны. Среди животных эта группа представлена многочисленными насекомыми, рептилиями, некоторыми млекопитающими.
Мезофилы – группа, логично размещающаяся между гигро- и ксерофилами. Это организмы с умеренной потребностью во влаге. Сюда относится огромное большинство животных умеренного пояса.
Наземные животные получают воду извне, как минимум, четырьмя путями – 1) через кишечный тракт (питье); 2) через кишечный тракт, но вместе с пищей; 3) через кожный покров – например, у амфибий, у мелких почвенных членистоногих; 4) получение воды как продукта метаболизма, например, при окислении жиров. Очевидно, что соотношение между использованием этих путей зависит, в том числе, и от условий, в которых обитают эти животные.
Как известно, животные возникли в воде и лишь потом часть из них освоила сушу. Из воды животные вынесли многие черты физиологии и морфологии, изначально осложнявшие их пребывание на суше. Эти «родимые пятна» особенно хорошо видны на примерах немногочисленных сухопутных представителей в целом водных групп. Большинство таких животных приурочено к местообитаниям с высокой атмосферной влажностью или близостью к водоемам. Причины их уязвимости обычно состоят прежде в высокой проницаемости покровов, не способных противостоять испарению через них содержащейся в теле воды, а также в сильной зависимости функционирования дыхательной системы от присутствия воды на поверхности, где происходит газообмен. Можно сказать, что вся эволюция сухопутных животных сопровождалась в разной степени удачными попытками избавиться от этих «родимых пятен». Эти попытки подразумевают решение следующих задач: минимизация потерь воды при выделении продуктов азотного обмена, уменьшение испарения воды через покровы, освобождение дыхательной системы от зависимости от воды. В эту картину вписывается, между прочим, даже появление у настоящих наземных позвоночных (амниот, то есть рептилий и их потомков) зародышевых оболочек, позволивших им стать полностью независимыми от водной среды на всех стадиях развития. Если говорить об экономии воды в процессе выделения, то, например, для позвоночных характерно эволюционное изменение химического состава продуктов обмена в направлении их всё меньшей растворимости в воде. Так, у костных рыб продукты азотного катаболизма выделяются в виде аммиака, у земноводных и млекопитающих – в виде менее растворимой мочевины, а у современных пресмыкающихся и у птиц – в виде совсем мало растворимой мочевой кислоты. Аналогично, насекомые выделяют через мальпигиевы сосуды мочевую кислоту, а паукообразные – также крайне мало растворимый в воде гуанин. Если говорить о проницаемости покровов для воды, то у тех же наземных членистоногих, насекомых и паукообразных в отличие от водных, кутикула покрыта восковым наружным слоем – эпикутикулой, не проницаемой для воды. У наземных позвоночных также наблюдается тенденция к сокращению потерь влаги через покровы – за счет уменьшения количества потовых и других кожных желез и ороговения покровов. Максимального выражения эта тенденция достигает у рептилий и птиц. При этом эти животные жертвуют кожным дыханием, становящимся практически невозможным. Только у некоторых черепах, вторично связанных с водной средой, помимо легких, в газообмене участвует слизистая оболочка глотки и частично кожа. Вообще же, если говорить о эволюции дыхательной системы животных при переходе от водного образа жизни к наземному, следует подчеркнуть тенденцию к перемещению органов дыхания с поверхности тела внутрь. О снижении роли кожного дыхания мы только что сказали. Можно рассмотреть и другие примеры. Например, водные ракообразные дышат наружными жабрами, расположенными на конечностях. Этот способ дыхания унаследовали и мокрицы, но у наиболее эволюционно продвинутых видов появляются так называемые псевдотрахеи, представляющие собой систему трубочек внутри этих конечностей. Наконец, у многоножек и насекомых имеются настоящие внутренние органы дыхания – трахеи, а у паукообразных – легочные мешки.
Особо большой выраженности приспособления к экономии воды достигают у животных, приуроченных к аридным областям, пустыням. Большинство животных пустыни может обходиться без воды; источником влаги для грызунов, пресмыкающихся, насекомых и других мелких животных служит пища. У некоторых животных вода образуется в организме в результате окислительных реакций. Поэтому характерные для многих обитателей пустыни обильные жировые отложения служат своеобразным резервом воды в организме, например горб у верблюда, подкожные отложения жира у грызунов. Защитой от испарения воды у животных служит малая проницаемость наружных покровов тела.
