Меню
Главная
Авторизация/Регистрация
 
Главная arrow Экология arrow Биологическая экология. Теория и практика

Особенности адаптации животных к водной среде

У животных, обитающих в водной среде, по сравнению с растениями, адаптивные особенности более многообразны, к ним относятся такие, как анатомо-морфологические, поведенческие, физиологические и другие.

Расположение дыхательного отверстия на теменной части головы позволяет дельфину сделать выдох и вдох, не замедляя движения, проходя по касательной под поверхностью воды (рис. 5.37).

— Дельфин

Рисунок 5.37 — Дельфин

Примечание: 1дельфин приближается к поверхности; 2выдох и вдох; 3 дельфин уходит под воду

Животные, обитающие в толще воды, обладают в первую очередь приспособлениями, которые увеличивают их плавучесть и позволяют противостоять движению воды, течениям. Донные же организмы вырабатывают приспособления, которые препятствуют поднятию их в толщу воды или уменьшают плавучесть, что позволяет удержаться на дне, включая и быстро текущие воды.

У мелких форм, живущих в толще воды, отмечается редукция скелетных образований. Так, у простейших (Radiolaria, Rhizopoda) раковины обладают пористостью, кремневые иглы скелета внутри полые (рис. 5.8). Удельная плотность гребневиков (Ctenophora), медуз (Scyphozoa) уменьшается благодаря наличию воды в тканях. Скопление капелек жира в теле (ночесветки — Noctiluca, радиолярии —Radiolaria) способствует увеличению плавучести. Крупные скопления жира наблюдаются у некоторых ракообразных (Cladocera, Copepoda), рыб и китообразных. Удельную плотность тела снижают и тем самым повышают плавучесть плавательные пузыри, наполненные газом, которые имеют многие рыбы. У сифонофор (Physalia, Velella) развиты мощные воздухоносные полости.

Для животных, пассивно плавающих в толще воды, характерно не только уменьшение массы, но и увеличение удельной поверхности тела. Это связано с тем, что чем больше вязкость среды и выше удельная поверхность тела организма, тем он медленнее погружается в воду. У животных уплощается тело, на нем образуются шипы, выросты, придатки, например, у жгутиковых (Leptodiscus, Craspeditella), радиолярий (Aulacantha, Chalengeridae) и др.

Большая группа животных, обитающих в пресной воде, при передвижении использует поверхностное натяжение воды (поверхностную пленку). По поверхности воды свободно бегают клопы водомерки (Gyronidae, Veliidae), жуки вертячки (Gerridae) и др. (рис.5.8, 5.38).

Членистоногое, касающееся воды, окончанием своих придатков, покрытых водоотталкивающими волосками, вызывает деформацию ее поверхности с образованием вогнутого мениска (рис. 5.39). Когда подъемная сила (F), направленная вверх, больше массы животного, последнее и будет удерживаться на воде благодаря поверхностному натяжению.

Таким образом, жизнь на поверхности воды возможна для сравнительно мелких животных, так как масса растет пропорционально объему, а поверхностное натяжение увеличивается, как линейная величина.

Активное плавание у животных осуществляется с помощью ресничек, жгутиков, изгибания тела, реактивным способом за счет энергии выбрасываемой струи воды. Наибольшего совершенства реактивный способ передвижения достиг у головоногих моллюсков. Так, некоторые кальмары развивают скорость при выбрасывании воды до 40-50 км/час (рис. 5.40).

У крупных животных нередко имеются специализированные конечности (плавники, ласты), тело имеет обтекаемую форму и по-

— Четыре вида муннопсид

Рисунок 5.38 — Четыре вида муннопсид

Примечание: Слева — шестиногие виды рода Миппеигусоре (новые, не описанные виды); справа — четвероногие виды рода Munnopsis. А2антенны (усики) 2-й пары, Р17перво поды (ходильные и плавательные ноги) 1-7-й пар. Масштаб 35 мм.

— Тарзус передней ножки клопа Velia, живущего на поверхности воды (из Р. Дажо, 1975)

Рисунок 5.39 — Тарзус передней ножки клопа Velia, живущего на поверхности воды (из Р. Дажо, 1975)

Поверхность деформирована углом а, в пределах от 90 до 180°, что создает подъемную силу F, направленную вверх

крыто слизью (рис. 5.6), что позволяет этим животным развивать достаточно высокую скорость передвижения, преодолевая сопротивление воды.

— Кальмар

Рис. 5.40 — Кальмар

Встречаются рыбы, способные к полету. Меньше секунды находятся в воздухе уклейка или голавль, охотящиеся за низко летящими над рекой насекомыми, дольше — толстолобик, напуганный, например, шумом лодочного мотора и выскакивающий из воды на высоту до 2 метров. Более длительное пребывание над водой — распространенное явление у рыб в теплых водах Атлантического, Индийского и Тихого океанов (рис. 5.41).

Эти сравнительно небольшие (15-45 см) рыбы не только великолепные пловцы, но и летуны. Разогнавшись в воде до скорости 60-65 км в час, они отрываются от нее и, расставив в стороны

— Летучая рыба и клинобрюшка

Рис. 5.41 — Летучая рыба и клинобрюшка

свои длинные грудные плавники, совершают планирующий полет над океаном на расстояние 100-400 метров.

В пресных водах Южной Америки представители семейства клинобрюхих способны к настоящему, машущему полету. Эти маленькие (3-9 см) рыбки имеют уплощенное с боков тело, выпяченное брюшко, грудные плавники короче, чем у морских рыб, снабжены сильно развитыми мышцами. Спасаясь от хищников, клинобрюшки выскакивают из воды, а затем при помощи очень частых взмахов грудных плавников летят по воздуху несколько метров (рис. 5.41).

Только в водной среде встречаются неподвижные, ведущие прикрепленный образ жизни животные: гидроиды (Hydroidea), коралловые полипы (Anthozoo), морские лилии (Crinoidea), двустворчатые моллюски (Bivalvia) и др. (рис. 5.42). Для них характерны своеобразная форма тела, незначительная плавучесть (плотность тела больше плотности воды) и специальные приспособления для прикрепления к субстрату.

— Часть колонии гидроидного полипа Obelia

Рис. 5.42 — Часть колонии гидроидного полипа Obelia

Примечание: а — гидрант; б — бластостиль с медузными почками

Водные животные большей частью пойкилотермны. У гомой- отермных животных, например, у китообразных, ластоногих образуется значительный слой подкожного жира, который выполняет теплоизоляционную функцию.

Глубоководные животные отличаются специфическими чертами организации: исчезновение или слабое развитие известкового скелета, увеличение размеров тела, нередко — редукция органов зрения, усиление развития осязательных рецепторов и т.д.

Осмотическое давление и ионное состояние растворов в теле животных обеспечивается сложными механизмами водно-солевош обмена. Наиболее распространенным способом поддержания постоянного осмотического давления является регулярное удаление поступающей в организм воды с помощью пульсирующих вакуолей и органов выделения. Так, пресноводные рыбы избыток воды удаляют усиленной работой выделительной системы, а соли поглощают через жа-

— Экскреция и осморегуляция у пресноводных костистых рыб (А), пластинчатожаберных (Б) и морских костистых рыб (В)

Рисунок 5.43 — Экскреция и осморегуляция у пресноводных костистых рыб (А), пластинчатожаберных (Б) и морских костистых рыб (В)

берные лепестки. Морские же рыбы вынуждены пополнять запасы воды и поэтому пьют морскую воду, а излишки поступающих с водой солей выводят из организма через жаберные лепестки (рис. 5.43). Целый ряд гидробионтов обладают особым характером питания — это отцеживание или осаждение взвешенных в воде частиц органического происхождения, многочисленных мелких организмов. Такой способ питания не требует больших затрат энергии на поиски добычи и характерен для пластинчатожаберных моллюсков, сидячих иглокожих, асцидий, планктонных рачков и др. Животные-филь- траторы выполняют важную роль в биологической очистке водоемов (рис. 5.44).

Пресноводные дафнии, циклопы, а также самый массовый в океане рачок Calanus finmarchicus отфильтровывает в сутки до 1,5 л воды на особь.

(из Н. Грина и др., 1993)

Примечание. Сокращения гипо-, изо- и гипер- указывают тоничность внутренней среды по отношению к внешней Мидии, обитающие на площади в 1 м2, могут прогонять через мантийную полость 150—280 м3 воды за сутки, осаждая взвешенные частицы.

Кораллы привлекают множество разнообразных животных. Некоторые питаются мягкими коралловыми полипами, другие используют коралл как убежище в случае опасности или как постоянное место жительства, третьи, наконец, питаются первыми двумя категориями (рис. 5.45).

— Биологическое самоочищение реки и других небольших водоемов

Рисунок 5.44 — Биологическое самоочищение реки и других небольших водоемов:

Асоли металлов и удобрения; Б — взвешенные органические частицы; растворенная органика, фитопланктон, зоопланктон, микроорганизмы; Вкрупные органические частицы в осадках, детрит; Горганические осадки детрита, нефтепродукты

— Морские обитатели колонии кораллов

Рисунок 5.45 — Морские обитатели колонии кораллов:

1рыба бабочка; 2мелкий крабик; 3креветка; 4рыба-ангел; 5коралловый краб; 6коралловый бычок; 1сверлящая губка; 8пятнистый дасциллус; 9многощетинковый червь; 10морской желудь; 11сверлящая улитка; 12сверлящий моллюск «морской финик»; 13рыба- попугай; 14трубчатый червь

У животных, ведущих скрытный, затаивающийся образ жизни, полезными оказываются приспособления, придающие им сходство с предметами окружающей среды (рис.5.46).

— Криптическая и расчленяющая окраска у рыб

Рисунок 5.46 — Криптическая и расчленяющая окраска у рыб:

1саргассова рыба; 2рыба-лист; 3черноморская скорпена; 4рыба- бабочка; 5возничий; 6хирург; 7 — хромис; 8плекторинхус; 9малый рыцарь.

Причудливая форма тела у рыб, обитающих в зарослях водорослей (рис.5.47), помогает им успешно скрываться от врагов.

— Рыбы зарослей

Рисунок 5.47 — Рыбы зарослей:

1морской конек-тряпичник; 2рыба-клоун; 3алютера; 4морская игла

В связи с быстрым затуханием световых лучей в воде жизнь в постоянных сумерках или во мраке сильно ограничивает возможности зрительной ориентации гидробионтов. Но среди глубоководных рыб есть виды, например семейства Malacosteidae, обладающие способностью светиться (рис. 5.48). Они могут опознавать друг друга по «фонарикам», невидимым для хищников и освещать самим добычу, оставаясь незамеченными.

— Mala- costeus niger

Рисунок 5.48 — Mala- costeus niger.

Вверху - рыба с раскрытой пастью, в середине - череп; внизу - общий вид сбоку. Показаны подглазничный и заглазничный фотофоры; первый (полулунной формы) излучает красный, второй - зеленовато-синий свет. Из: Urania-Tierreich. Fische - Lurche - Kriechriere/ Leipzig, 1967; J.S. Nelson. Fishes of the World. New Work, 1976.

Звук распространяется в воде быстрее, чем в воздухе, и ориентация на звук у гидробионтов развита лучше зрительной. Отдельные виды улавливают даже инфразвуки. Звуковая сигнализация служит чаще всего для внутривидовых взаимоотношений: ориентации в стае, привлечения особей другого пола и т.д. Китообразные, например, отыскивают пищу и ориентируются при помощи эхолокации — восприятия отраженных звуковых волн. Принцип локатора дельфина заключается в излучении звуковых волн, которые распространяются перед плывущим животным. Встречая препятствие, например рыбу, звуковые волны отражаются и возвращаются к дельфину, который слышит возникающее эхо и таким образом обнаруживает предмет, вызывающий отражение звука (рис. 5.49).

Известно около 300 видов рыб, которые способны генерировать электричество и использовать его для ориентации и сигнализации. Так, в Африке обнаружена новая разновидность сомов, способных не только воспринимать электрические сигналы, но и создавать слабое электрическое поле (рис. 5.50).

Особенно интересным представляется тот факт, что электрические сигналы возникают лишь при взаимном антагонизме двух

— Принцип работы локатора дельфина

Рисунок 5.49 — Принцип работы локатора дельфина

— Электросвязь между сомами

Рисунок 5.50 — Электросвязь между сомами.

Примечание: Справа на каждом кадре видеозаписи - сомы в угрожающих позах. Слева - вид импульсов разряда электрических органов. Особь, генерирующая разряд, отмечена звездочкой.

особей и никогда при иных обстоятельствах - даже при охоте за добычей. Ряд рыб (электрический скат, электрический угорь и др.) используют электрические поля для защиты и нападения (рис. 5.51).

— Электрические рыбы

Рисунок 5.51 — Электрические рыбы

Экспериментальными исследованиями установлено, что практически все рыбы, как морские, так и пресноводные, способны излучать очень слабые электрические разряды, которые можно уловить лишь с помощью специальных приборов. Эти разряды играют важную роль в поведенческих реакциях рыб, особенно постоянно держащихся большими стаями.

Всем без исключения водным организмам свойственен наиболее древний способ ориентации — восприятие химизма среды. Хеморецепторы многих гидробионтов (лососей, угрей и др.) обладают чрезвычайной чувствительностью. В тысячекилометровых миграциях они с поразительной точностью находят места нерестилищ и нагула.

Смена условий в водной среде вызывает и определенные поведенческие реакции организмов. С изменением освещенности, температуры, солености, газового режима и других факторов связаны вертикальные (опускание вглубь, поднятие к поверхности) и горизонтальные (нерестовые, зимовальные и нагульные) миграции животных. В морях и океанах в вертикальных миграциях принимают участие миллионы тонн гидробионтов, а при горизонтальных миграциях водные животные могут преодолевать сотни и тысячи километров.

Нередко среди водных организмов отмечаются способности к строительству. К ним, например, относится водяной паук серебрянка, строящий в воде из паутины воздушный колокол (рис. 5.52).

— Водяной паук серебрянка и этапы строительства в воде воздушного колокола

Рисунок 5.52 — Водяной паук серебрянка и этапы строительства в воде воздушного колокола

Примечание: а-в- строительство воздушного колокола; г - самка удаляет из колокола отработанный воздух; д - брачный колокол с самцом внутри; е - зимовочный колокол.

В прибрежных водах Тихого океана живут рыбы из семейства прыгунов. Они получают для дыхания кислород в основном через слизистую оболочку рта. Во время отлива и при метании икры прыгуны прячутся в глубокие щели в слоях прибрежной грязи. Прежде чем спрятаться в щель грязевого слоя, рыбы заглатывают воздух, а затем надолго исчезают в щели, соединяющиеся с камерами, имеющими водяные затворы (рис. 5.53).

Верхняя часть камер заполнена воздухом, принесенным прыгунами во рту. Иногда запасы воздуха равняются многим литрам. В воздушном пространстве этих камер развивается отложенная и прикрепленная к потолку икра.

— Рыбы - строители из семейства прыгунов

Рисунок 5.53 — Рыбы - строители из семейства прыгунов.

На Земле существует много временных, неглубоких водоемов, возникающих после разлива рек, сильных дождей, таяния снега и т.д. Общими особенностями обитателей пересыхающих водоемов является способность давать за короткие сроки многочисленное потомство и переносить длительные периоды без воды, переходя в состояние пониженной жизнедеятельности — гипобиоза.

 
Посмотреть оригинал
Если Вы заметили ошибку в тексте выделите слово и нажмите Shift + Enter
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ ОРИГИНАЛ   След >
 

Популярные страницы