Питание животных
Режим обучения доступен только авторизованным пользователям
Возможности режима обучения:
Озвучка доступна в режиме обучения
Чтобы оставаться в форме, хомяк должен за сутки съедать до 20 грамм корма – почти столько же, сколько весит сам хомяк. В съедаемом печенье содержатся необходимые питательные вещества: часть из них нужна для поддержания энергии хомяка, а часть пойдёт на рост и развитие организма. Хомяк, как и все другие животные, относится к гетеротрофам. Гетеротрофы поедают и переваривают других живых существ. Вместе с едой гетеротрофы получают питательные вещества, необходимые для жизни. В отличие от животных, растениям не нужно есть. Все питательные вещества растения создают сами при помощи энергии солнца. Поэтому тип питания растений называют автотрофным. Для получения, переваривания и усвоения пищи у животных появилась и развилась пищеварительная система.
Все животные – гетеротрофы
Животные питаются другими мёртвыми или живыми организмами, съедая их целиком или по частям. В зависимости от рациона всех животных делят на: 1.Травоядные. К таким относят гусениц, горилл, улиток, крупный рогатый скот. Основу их рациона составляет растительная пища. 2.Плотоядные. Ястребы, пауки, кошки и многие другие охотятся на других животных и поедают их. 3.Всеядные. Человек, тараканы и вороны употребляют как животную, так и растительную пищу.
Надо понимать, что часто животные «выходят за рамки» своей диеты. Так, травоядные олени иногда не прочь полакомиться птичьими яйцами или насекомыми.
Пища животного является источником веществ, которые необходимы для роста и восполнения энергии. В состав пищи входят: 1.Белки в составе пищи перерабатываются в кишечнике и используются в качестве главного строительного материала. Отсюда и поговорка – «Мы то, что мы едим». 2.Жиры – важный компонент любой диеты. Список их применения в организме широк: от утепления тела до регуляции поведения. 3.Большинство углеводов животные получают из растительной пищи. Они необходимы для поддержания энергии. 4.Витаминов требуется немного, но они играют ключевую роль в обмене веществ в теле животных. 5.Из минералов строятся кости и зубы. Минералы нужны для нормальной работы нервов и крови.
Некоторые водные животные питаются путём фильтрации. Например, скат манта плавает с огромной раскрытой пастью, отфильтровывая из воды и поедая большое количество креветок, криля и мелких крабов. К фильтраторам относят усатых китов и губок. Губки фильтруют воду с мелкой пищей через поры на всём теле. Поедатели субстрата живут внутри или на поверхности источника пищи и проедают путь через субстрат. Личинки мух зарываются в мясо животного и питаются им изнутри. Дождевые черви прокладывают себе путь через почву, поедая её. Гусеницы проедают ходы внутри листа.
Животные различаются по способу поглощения пищи
Основу рациона сосущих животных составляют различные жидкости. Самки комаров протыкают тело животного ртом-иголкой и сосут кровь, а самцы комаров высасывают соки из растений. Колибри и пчелы, питающиеся жидким нектаром растений, помогают переносить пыльцу с одного растения на другое. Большинство животных поедает пищу, откусывая от неё части или проглатывая целиком. При помощи щупалец, клешней, когтей или острых зубов животное разрывает пищу и заглатывает её.
Питание состоит из нескольких этапов:
Пищеварительные ферменты разрушают поглощённые части животных или растений на более мелкие частички. Эти частички пищи затем всасываются в кишечнике. Но как организм способен переваривать пищу, не переваривая при этом своё собственное тело? В ходе эволюции у животных появились специальные отсеки – они защищают организм от самопереваривания. Например, у гидры пищеварительные ферменты выделяются только в кишечную полость. У сложных животных кишечник делится на части. Одни части занимаются перевариванием, а другие – поглощением.
Переваривание пищи происходит под действием пищеварительных ферментов
Пищеварительная система
При помощи глотки земляной червь засасывает пищу. Пища размельчается в желудке и всасывается в кишечнике.
У насекомых пищеварительная система состоит из нескольких отделов. Основной этап пищеварения происходит в кишечнике.
В зобе птиц пища хранится какое-то время. В желудке происходит измельчение пищи, а в кишечнике – поглощение.
В природе встречаются самые необычные пищеварительные органы и способы пищеварения. Например, кишечник морских звёзд занимает значительную часть тела, простираясь в руки звезды. Морские звёзды – хищники. Обнаружив моллюска, морская звезда обхватывает его раковину и выворачивает свой желудок на тело жертвы. Желудок обволакивает мягкие органы моллюска, переваривает их, а морская звезда затем всасывает желудок с переваренным кормом обратно. У пауков очень узкий кишечник, поэтому они укусом вводят пищеварительные ферменты, которые растворяют мягкие ткани, в тело жертвы. Пауку остаётся только всосать питательный сок, оставляя после себя лишь пустую оболочку жертвы.
Пищеварительная система млекопитающих
Пищеварительная система человека
Прохождение теста доступно в режиме обуения
Если посмотреть на тонкий кишечник под микроскопом, то можно увидеть миллионы ворсинок. Причем, каждая клетка ворсинки также покрыта микроворсинками. Эти ворсинки и микроворсинки увеличивают площадь кишечника в 600 раз, что позволяет эффективно извлекать из пищи питательные вещества и быстро их всасывать.
Приспособление различных животных к своему типу питания отражается на строении их пищеварительной системы. Например, по строению зубов легко определить диету животного. Различие в строении зубов – одно из основных эволюционных преимуществ млекопитающих.
От диеты зависит также строение кишечника. Большие желудки характерны для плотоядных, которые могут подолгу голодать. Например, лев весом 200 кг съедает за раз 40 кг мяса, наедаясь на несколько дней. Растительная пища богата целлюлозой, которую сложно переварить. Поэтому кишечник у травоядных длиннее, чем у плотоядных. К тому же, большинству травоядных в переваривании целлюлозы помогают микробы. На рисунке сравнивается пищеварительный тракт хищного койота и коалы. Эти два млекопитающих примерно одинакового размера, но кишечник коалы намного длиннее и включает в себя слепую кишку длиной в 2 метра (у койота она всего несколько см в длину). В слепой кишке коалы содержатся микробы, переваривающие листья эвкалипта.
Наиболее сложные приспособления для переваривания растительности эволюционировали у жвачных млекопитающих – коров, овец и оленей. Желудок жвачного животного состоит из четырёх камер, в которых живут микробы. Жвачное животное периодически срыгивает пищу и «жуёт свою жвачку», перемалывая растительные волокна для микробов. Затем жвачка проглатывается и перемещается в последние камеры желудка, где завершается пищеварение. Корова получает много питательных веществ не только из растений, но и переваривая микробов в желудке. Микробы быстро размножаются и их численность остаётся стабильной, несмотря на многочисленные потери.
В пищеварении животных участвуют микроорганизмы
Помогающие в пищеварении микробы встречаются не только у позвоночных. Гигантские беспозвоночные трубчатые черви лишены рта и пищеварительной системы. Эти черви живут рядом с глубоководными гидротермальными источниками, из которых выделяется сера. Живущие в теле червя микроорганизмы «питаются» этой серой и создают пищу для червя. Ещё один необычный тип питания встречается у улитки элизии хлоротики. Этот моллюск поглощает растительные клетки. При этом, хлоропласты – части клеток, отвечающие за превращение солнечного света в энергию, то есть фотосинтез – он не переваривает, а «вживляет» в своё тело. Таким образом элизия хлоротика получает способность питаться, как растение. В обоих приведённых примерах животные являются уже автотрофами – они сами производят питательные вещества, а не получают их извне.
Экология питания
Пищевые ресурсы не безграничны. Животным приходится постоянно соперничать друг с другом за доступ к энергии. В ходе конкуренции животные часто обозначают свою территорию. Повышенный социальный статус или самые большие клыки в округе позволяют отхватить более богатую пищей территорию. Но иногда конкуренция слишком велика. В таком случае различные виды животных могут сосуществовать рядом, занимая определённую нишу. Например, изначально одинаковые галапагосские вьюрки в ходе эволюции приспособились к различным рационам. Одни вьюрки стали питаться кактусом, другие – насекомыми, а третьи – семенами. Общий предок вьюрков питался только растениями и не имел доступа к другой пище.
Иногда изобилие пищи позволяет животным делать запасы. Если добыча слишком велика, то хищник постарается припрятать излишки подальше от любопытных глаз. Так, сытый леопард часто хранит тушу на дереве. Здесь тушу не достанут надоедливые гиены. Пережидающие суровые зимы животные делают запасы на зиму. Они могут хранить энергию в виде жира или складировать провизию. Хомяки запасают в норках до 4 кг зерна. Зимой зверькам не нужно будет вылазить из теплой норы. А вот птицы не умеют рыть норы. Птица кукша летом припрятывает еду под корой деревьев. Кукша делает около 10 тысяч тайников, из которых зимой таскает корм птенцам.
Дополнительный контент (Видео) доступен в режиме обучения
Какие существуют типы питания живых организмов? Две группы организмов по способу получения пищи
Мы заняты множеством повседневных дел, требующих большого количества энергии. Эта энергия поступает из пищи, которую мы потребляем. Пища жизненно важна, так как она содержит питательные вещества, обеспечивающие нас энергией для роста, восстановления и других физиологических процессов. Все это возможно благодаря процессу питания.
Давайте подробнее узнаем о питании живых организмов и его типах.
Что такое питание?
Питание – это процесс приема пищи и преобразования ее в энергию и другие жизненно важные питательные вещества, необходимые для жизни.
Питательные вещества – это компоненты, обеспечивающие энергию и биомолекулы, необходимые для выполнения различных функций организма. Все живые существа нуждаются в питательных веществах для правильного функционирования и роста. Но они по-разному их получают. Одни питаются простыми неорганическими соединениями для удовлетворения своих потребностей в питательных веществах, в то время как другие используют сложные соединения. Способ питания варьируется от одного вида к другому.
Типы питания живых организмов
Существует два основных способа получения питательных веществ живыми организмами:
Автотрофное питание
При автотрофном способе питания организмы используют простые неорганические вещества, такие как вода и углекислый газ, в присутствии света и хлорофилла, чтобы самостоятельно синтезировать пищу. Другими словами, процесс фотосинтеза используется для преобразования световой энергии в пищу, такую как глюкоза. Растения, водоросли и бактерии (цианобактерии) – вот некоторые примеры автотрофных организмов.
Во время фотосинтеза углекислый газ и вода превращаются в углеводы. Эти углеводы хранятся в растениях в виде крахмала. Позже растения получают необходимую энергию из запасенного крахмала. Процесс фотосинтеза можно описать тремя этапами:
Все три этапа не являются непрерывным процессом. Они могут происходить или не происходить последовательно.
У растений есть устьица – отверстия на листьях, где происходит газообмен, который регулируется замыкающими клетками. Растения поглощают и выделяют газы через эти устьичные поры.
В пустынной среде обитания, чтобы избежать потери воды, замыкающие клетки закрывают эти поры в дневное время. Позже, в ночное время, устьица открываются для поглощения углекислого газа и накопления в вакуолях. В дневное время они будут использовать накопленный углекислый газ для фотосинтеза.
Помимо фотосинтеза, растения также зависят от почвы, содержащей микро- и макроэлементы. Эти элементы используются для синтеза белков и других важных соединений, необходимых для правильного функционирования и роста.
Гетеротрофное питание
Не каждый организм способен самостоятельно синтезировать питательные вещества. Организмы, которые не могут производить пищу самостоятельно и зависят от других источников/организмов, называются гетеротрофами. Этот способ питания известен как гетеротрофное питание.
Грибы и все животные, включая человека, являются гетеротрофами. Гетеротрофное питание может различаться в зависимости от вида, среды обитания и адаптаций. Одни питаются растениями (травоядные), а другие – животными (плотоядные), а некоторые едят и то и другое (всеядные). Таким образом, можно сказать, что выживание гетеротрофов прямо или косвенно зависит от растений.
Гетеротрофы подразделяются на различные группы в зависимости от способа их питания:
По типу получаемой пищи гетеротрофов подразделяют:
Подведение итогов
Живые организмы не способные самостоятельно производить питательные вещества относятся гетеротрофам. Автотрофы в свою очередь могут синтезировать свою пищу в процессе фотосинтеза или хемосинтеза. Автотрофные организмы часто являются источником пищи для большинства гетеротрофных. Основная часть живых организмов на планете – это гетеротрофы, включая некоторые виды паразитических или плотоядных растений.
И МИНЕРАЛЬНОЕ ПИТАНИЕ ЖИВОТНЫХ
ЭКОЛОГИЯ ЖИВОТНЫХ
ПИТАНИЕ
Основные типы питания и связанные с ним приспособления.Питание – одна из основных, важнейшая форма связи организма со средой. Им обеспечиваются потребности в большей части необходимых веществ.
Автотрофные организмы способны использовать энергию солнечного излучения (хлорофиллоносные зелёные растения) или энергию химических превращений (бактерии-хемосинтетики). Потребляя неорганические вещества, они строят своё тело, создавая высокомолекулярные соединения с большим запасом потенциальной энергии. Такие организмы называются продуцентами, или производителями органического вещества.
Гетеротрофные организмы используют готовое органическое вещество и при его превращениях получают необходимые для них соединения и энергию. Они называются консументами, или потребителями готового органического вещества. Считается, что этот древнейший тип питания, правда в очень примитивной форме, был свойственен уже первичным организмам. Гетеротрофные организмы с пищей и питьём получают и неорганические соединения – электролиты, обеспечивающие необходимое осмотическое давление их внутренней водной среды. Среди гетеротрофных организмов животные питаются преимущественно животной пищей (растениями, животными), тогда как микроорганизмы-сапрофиты живут в основном за счёт трупов и отбросов – они минерализуют мёртвое органическое вещество, возвращая его в исходное неорганическое состояние. Поэтому их называют редуцентами, или разрушителями органического вещества. Каждый из этих этапов биологического круговорота веществ состоит из одного или нескольких последовательных звеньев.
У хищных зоофагов обычен каннибализм, или поедание себе подобных. В водоёмах, где живут только окуни или щуки, своя молодь может составлять и 100% пищи. Здесь каннибализм позволяет популяции хищника использовать планктон, прямым образом для взрослых рыб недоступный. Каннибализм закономерен у хищных птиц, птенцы которых обычно отличаются размерами тела; при недостатке корма более крупные разрывают и съедают мелких; во время сильных голодовок даже родители поедают своё потомство. При недостатке питья и ненормальных условиях выкармливания поедают своих детей и некоторые звери.
Различные типы питания исторически обусловили основные черты строения и функции тела животного, обеспечивающие возможность жить и добывать корм в определённой среде – водной, наземной и т.д. От способов добывания пищи зависят сидячий или подвижный образ жизни, одиночное или групповое существование и многие другие особенности животных. Морфо-физиологические и экологические особенности вида нельзя связывать только с питанием, но они всегда несут отчётливую печать пищевой специализации; во многих случаях она была ведущим условием исторического образования этих особенностей.
Характер питания связан с особенностями ферментов. У фитофагов количественно преобладают амилазы с высокой степенью ферментирующей активности, у типичных зоофагов их место занимают протеазы, а ферменты, связанные с перевариванием углеводов, представлены слабее. Расщепляющие клетчатку целлюлаза, гемицеллюлаза, лихеназа и другие отсутствуют у большинства животных и обнаружены лишь у некоторых беспозвоночных: у моллюсков (виноградные улитки и некоторые морские улитки, повреждающие деревянные части кораблей, и подводных сооружений), у некоторых ракообразных и простейших (амёб). Усвоение клетчатки в организме большинства животных, в том числе всех позвоночных происходит при помощи симбионтов (простейших и бактерий).
Высокоспециализированному питанию соответствует и своеобразие ферментов. У взрослой саранчи, питающейся исключительно углеводами, из ферментов имеются только карбогидразы, а у бабочек, сосущих нектар, в кишечнике присутствует только инвертаза. У насекомых-маллофагов (шерстяной моли, власоедов млекопитающих и пухоедов птиц), имеется кератиназа, расщепляющая трудно растворимые склеропротеины ороговевшего эпителия, кожи, волос и перьев. Интересно, что этот же фермент найден в зобу некоторых хищных птиц. У многих моллюсков в ротовых железах вырабатываются кислоты высокой концентрации, принимающие участие в растворении углекислых образований наружного скелета пищевых объектов. Паразиты кровососы (пиявки, блохи, клещи, вши, кровососущие двукрылые и летучие мыши-вампиры) обильно снабжены протеолитическими ферментами, и веществами-антикоагулянтами, препятствующими свёртыванию крови. Удивительной особенностью многих паразитов и хищников, питающихся относительно редким и трудно доступным кормом, и отдельных растительноядных (например, улиток), является их способность к длительному голоданию.
Питание трудноперевариваемыми веществами, особенно богатыми клетчаткой, во всех группах животных приводит к удлинению пищеварительного канала и сопровождается развитием его дополнительных отделов. Сложен пищеварительный тракт жвачных копытных, в пищеварении которых огромную роль играют симбионты. У хищных рыб длина кишечника немногим больше длины тела, тогда как у питающейся «перифитоном» и детритом закаспийской храмули кишечный тракт в 7 раз длиннее тела.
Огромное разнообразие способов питания и добывания кормов в животном мире можно свести к трём основным типам:
пассивное питание свойственно видам с сидячим или малоподвижным образом жизни. Оно распространено среди низших водных животных (губки, кишечнополостные, сидячие или малоподвижные ракообразные, некоторые черви, иглокожие, ланцетник и др.) Всем им свойственен низкий уровень обмена веществ, небольшие потребности в пище и удалении продуктов метаболизма;
паразитическое питание во многих отношениях близко к пассивному питанию, но требует предварительного проникновения в организм хозяина или способности удерживаться на его поверхности. Простота добывания, отсутствие переработки, а иногда и переваривания пищи – основные причины упрощения, а часто и редукции органов пищеварения у паразитов;
активное питание свойственно большинству животных и характеризует более высокий уровень потребностей; оно требует специальных усилий при поисках и добывании корма. Степень и характер активности отличаются у разных видов и обычно связаны с обилием и доступностью пищи.
Различают 4 формы активного питания:
пастьба (собирание) свойственна фитофагам и «мирным» зоофагам, живущим за счёт многочисленного, неподвижного или малоподвижного и легкодоступного корма (древесная и травянистая растительность, планктон и бентос, насекомые и другие наземные беспозвоночные). При пастьбе уничтожается только часть имеющихся в данном месте кормов, что обеспечивает их быстрое восстановление, а поиски и добывание пищи сводится к простому собиранию. Кочёвки, стадность (стайность) и отсутствие постоянных убежищ обусловили у таких видов развитие быстроты передвижений (бега, полёта, плавания), хорошо известной осторожности и групповой защиты от хищников;
выедание отличается от пастьбы тем, что относительно доступный равномерно распределённый и обильный корм, используется на месте питания полностью или в большей части, что приводит к местному уничтожению (выеданию) запасов пищи. Это вынуждает менять места кормёжки и возвращаться на старые только после восстановления запасов кормов. Такой способ питания присущ видам, особи которых привязаны к своим постоянным убежищам (норам, логовищам, гнёздам и др.) и собирают корм на прилегающих участках, часто охраняемых от проникновения на их территорию особей своего или других экологически близких видов. Так ведут себя многие птицы в период гнездования, грызуны, хищные и насекомоядные млекопитающие, ящерицы и змеи, не стайные виды рыб, некоторые ракообразные, насекомые, моллюски и др. При изобилии кормов не возникает необходимости разделения и тем более охраны мест питания (насекомые);
подкарауливание (засада)свойственно хищникам, нападающим на добычу неожиданно, обычно из укрытия (среди рыб – щука, жерех, сом; среди птиц – ястреба, некоторые совы; из млекопитающих – кошки). У кошек, пользующихся при охоте преимущественно зрением и слухом, особенно велики глаза и органы слуха, тогда как у собак более развиты органы обоняния (носовая область). В отличие от собак выделение слюны у кошек начинается не при показе, а лишь после схватывания пищи, так как кошкам приходится иногда часами наблюдать за добычей, прежде чем они добудут её;
преследование, обычно соединяющееся с поиском – наиболее активная и сложная форма добывания пищи. Оно широко распространено среди птиц и млекопитающих, обычно отличается изменчивостью внешних форм и часто соединяется с другими способами охоты подкарауливанием, а иногда и с пастьбой.
Специализация питанияживотныхколичественно характеризуется числом используемых ими видов корма. Различают монофагию, олигофагию, полифагию и пантофагию. Чётких границ между этими группами нет. Поэтому, предпочитают говорить об ограниченном (специализированном) питании – стенофагии, и неспециализированном питании с широким выбором кормов – многоядности, или еврифагии.
Олигофагия – жизнь за счёт немногих кормов обычно одного биологического облика (семян древесных растений, их вегетативных частей, травянистых растений, луковиц, насекомых, мелких птиц и т.п.). Олигофагия встречается чаще монофагии. Сосальщики, скребни, нематоды, цестоды и многие клещи меняют хозяев по ходу развития и способны в одной стадии использовать несколько их видов. Много олигофагов среди рыб, амфибий, рептилий и птиц. У млекопитающих олигофагия встречается реже. Однотипное питание ограничивает активный период сурков, сусликов и сон, впадающих в спячку после исчезновения их основного корма. Численность и географическое распространение желтогорлой мыши ограничивается обилием и распространением 3 основных видов кормовых растений – дуба, липы и лещины.
Полифагия (многоядность) и пантофагия (всеядность) объединяются под общим названием еврифагия, или питание максимумом возможных кормов. Чаще встречается среди животных умеренных и высоких широт. Всеядны или, по крайней мере, многоядны лягушки, а среди рептилий водяная черепаха и некоторые виды ящериц. Кукурузный мотылёк питается на 160 видах растений. Столь же разнообразен список кормов лугового мотылька. Канюки, коршуны, кобчики, пустельги, совы-неясыти и другие малоспециализированные хищные птицы поедают до 100 и более видов корма. Еврифаги – большинство осёдлых или недалеко кочующих птиц (вороны, галки, грачи). Хищные млекопитающие (куньи, собачьи, медведи) поедают как животные, так и растительные корма.
Еврифагия обеспечивает существование в зонах, с бедной и неустойчивой кормовой базой. Стенофагия свидетельствует о существовании обильных и устойчивых запасов основного корма. Пищевая специализация исторически складывалась и под влиянием пищевой конкуренции. Сила пищевой конкуренции особенно велика у близких видов. Уменьшение силы конкуренции исторически достигалось либо разграничением кормовых пастбищ (пространственное расхождение), либо изменениями состава кормов – пищевой специализацией.
ВОДНО-СОЛЕВОЙ ОБМЕН
И МИНЕРАЛЬНОЕ ПИТАНИЕ ЖИВОТНЫХ
Водно-солевой обмен гидробионтов.В воде имеются все необходимые для строения тела животных и растений элементы. Они извлекаются из растворов и с помощью фотосинтеза непосредственно ассимилируются водными растениями. Животные используют их через посредство растений, но частично получают и путём осмоса. Некоторые вещества накапливаются в телах животных и растений. Так, по сравнению с морской водой, в теле водных организмов содержится примерно в 1000 раз больше фосфора, кремния и цинка, в 100 раз – серы, железа, меди и йода, в 10 раз – калия, мышьяка, бора и фтора.
Несовершенство осморегуляции пойкилосмотических видов выражается в том, что повышение внешней солёности снижает вес их тела в результате отдачи воды, тогда как при уменьшении солей в водоёме происходит увеличение веса тела за счёт притока воды. Параллельно меняется солёность соков тела и отражающая её величина снижения температуры замерзания. К числу таких животных относится большинство морских беспозвоночных. Этот тип солевого обмена возможен в большинстве морей и, особенно в океанах, где солёность воды близка к сокам тела и меняется в небольших пределах.
У пресноводных видов сохранение нормального осмотического давления обычно достигается удалением органами выделения избытка проникающей в организм воды. Организмы с таким приспособлением не могут существовать в водоёмах, с солёностью большей, чем соки их тела, так как диффузия воды из организма приводит к обезвоживанию клеток и тканей. Отсутствие в морских водоёмах амфибий, видимо, определяется этой причиной.
Удержание необходимых организму солей также обеспечивается выделительной системой. Например. У речного рака органы выделения (зелёные железы) сложнее и более развиты, чем у морских видов. В результате работы зелёной железы в моче рака, по сравнению с кровью, содержится в 20 раз меньше хлоридов, в 10 раз меньше калия, но всего в 4 раза меньше кальция и только в 2,5 раза меньше магния. Солёность мочи в 9 раз меньше солёности крови. Как видно, организм особенно усиленно удерживает те ионы, которыми бедны пресные воды.
Своеобразен водно-солевой обмен разных рыб. Пресноводные костистые рыбы удаляют избыток поступающей в тело воды усиленной работой выделительной системы. Их почки содержат большое количество мальпигиевых клубочков, а моча обильна и по сравнению с кровью, резко гипотонична. Такие костистые рыбы обладают способностью поглощать соли жаберными лепестками, причём поглощение происходит против солевого градиента. Изменения осмотического давления их крови, в среде с разным содержанием солей, происходят в ограниченных пределах, но сопровождаются изменением обводнения тканей и интенсивности дыхания, что указывает на взаимную зависимость разных сторон метаболизма.
Морские костистые рыбы, которым из-за проницаемости их покровов в солоноводных бассейнах грозит обезвоживание, живут, в сущности, в условиях высокой физиологической сухости. С опасностью обезвоживания тканей они борются питьём морской воды, выделяя избыток поступающих этим путём солей жаберными лепестками. Почки морских рыб отличаются малым числом мальпигиевых клубочков; они выделяют мало мочи, которая лишь слегка гипотонична по отношению к крови. Весь механизм выделения у них направлен на удержание воды в теле и устранение избытка солей.
Очень своеобразен механизм осморегуляции у хрящевых (акуловых) рыб, у которых состояние изотонии со средой достигается удержанием в крови мочевины, причём эта уремия, гибельная для других групп животных, не оказывает на них вредного влияния.
При изменении солёности меняются морфологические особенности водных животных; например строение брюшка рачка артемии и мн. др. У рыб (сельдей, трески) в водоёмах с большей солёностью и низкими температурами воды возрастает число позвонков (в хвостовой области), что служит приспособлением к движению в более плотной среде.
Обычно морские животные более плодовитые, но откладывают относительно мелкие яйца; пресноводные виды кладут меньше яиц, но более крупных и снабжённых большим количеством питательных веществ. У морских рыб, в менее солёных водоёмах снижается плодовитость или прекращается размножение (морские бычки и морские иглы в восточной части Балтийского моря).
По отношению к химизму водной среды и терпимости к его колебаниям различают высокотребовательные стеногалинные морские или пресноводные виды, выдерживающие лишь небольшие изменения солёности, и евригалинные, выносящие значительные колебания содержания солей в воде. У первых, отклонения солёности среды от оптимума вызывают подавление дыхания, увеличение смертности и резкое уменьшение численности (биомассы), что ослабляется или усиливается действием других факторов. У евригалинных видов отрицательное воздействие колебаний солёности выражено слабее.
Водный обмен сухопутных животных. На суше не возникает угрозы непосредственного вторжения в организм больших масс воды, нарушающих осмотическое давление внутренней водной среды, но там обычна опасность потерь воды испарением и недостатком её во внешней среде. Поэтому важнейшее значение для сухопутных животных и обитателей почвы имеет регуляция отдачи воды и солей в связи с влажностью воздуха и почвы, содержанием воды в пище, наличием питьевой воды и необходимых минеральных веществ.
Условия водного обмена у наземных животных, которое относительно независимо от солевого обмена, определяются влажностью климата – его аридностью или гумидностью, т.е. величиной и нормой осадков и режимом температуры.
Абсорбция воды покровами играет важную роль в жизни амфибиотических и почвенных животных. Лягушки, жабы и земляные черви обладают проницаемыми для воды покровами и ведут себя в воде и влажной почве, как пойкилосмотические гидробионты, удаляя избыток поступающей воды в виде обильной гипотоничной мочи. Поглощение и отдача воды особенно обильны у обитателей сухих мест.
Насекомые и клещи также способны абсорбировать воду. Способность к абсорбции паров воды позволяет видам существовать в сухих местообитаниях. Вода в пище и питье – важнейшие способы получения влаги сухопутными животными. При росте сухости воздуха животные переходят на более влажный корм и при этом лучше переносят низкую влажность воздуха. В питье нуждаются многие животные. Регулярно пьющие насекомые немногочисленны, обходясь влагой в корме. Например, вода необходима для успешного культивирования в лаборатории домовой и других мух. Питающиеся нектаром и кровью насекомые с пищей получают даже избыточное количество воды и солей (особенно хлоридов), которые удаляются усиленной работой секреторных органов. Охотно пьют большинство рептилий, в том числе пустынные виды, и многие птицы. Но пустынные жаворонки, саксаульная сойка, многие чеканы и другие обходятся без питья. Пустынные рябки и копытные млекопитающие не могут долго существовать без воды и совершают регулярные миграции к водопоям. При засухах кочуют в поисках воды хищники, летучие мыши и птицы.
У пустынных животных важное значение приобретает метаболическая вода, получаемая в организме при окислении жиров и углеводов. За счёт метаболической воды живут насекомые, питающиеся сухой пищей – зерном, мукой и др.
У пустынных млекопитающих (тушканчиков, газелей, верблюдов) и птиц жиронакопление в благоприятный – богатый сочными кормами и прохладный период позволяет переживать длительную засуху, в значительной степени, а иногда и полностью за счёт метаболической воды.
Большинство моллюсков в сухом воздухе быстро теряет воду и часто нуждается в питье или влажной пище, но улитки, скрываясь в раковины, находятся при большей сухости воздуха в оцепенении по месяцу и больше.
Амфибии – обитатели влажных местообитаний отличаются большей проницаемостью кожи для воды, чем амфибии, живущие в сухих местах. У травяной лягушки она настолько велика, что потеря в весе при высыхании практически одинакова у особей с неповреждённой кожей и полностью лишённых её, а у живущей в более сухих местах жабы отчётливо заметна разница. Проницаемость кожи жаб резко падает при подсыхании покрывающей её слизи.
Экскреция продуктов метаболизма обязательно сопровождается отдачей воды и минеральных солей. Уже у морских животных, возникла необходимость удержания воды в теле, что и осуществлено сокращением мочеотделения. Эта же необходимость с ещё большей остротой встала перед сухопутными животными. Почки настоящих наземных позвоночных (амниот) отличаются относительно малым числом мальпигиевых клубочков и наличием длинных канальцев, в части которых (петля Генле) происходит обратное всасывание воды, почему моча позвоночных обычно гипертонична по отношению к крови. У птиц, рептилий и многих насекомых выделяется мочевая кислота, не требующая воды для выведения из организма, тогда как у амфибий, части млекопитающих и всех настоящих водных позвоночных выводится растворённая мочевина. У наземных беспозвоночных имеются приспособления сходного эколого-физиологического значения.
По отношению к влажности воздуха и степени требовательности к воде в корме, сухопутных животных разделяют на влаголюбивых – гигрофильных и сухолюбивых – ксерофильных. Промежуточная группа носит название мезофилов. У гигрофилов слабо выражены или отсутствуют описанные выше механизмы накопления и удержания воды в теле, характерные для ксерофилов. Различают также стеногигробионтные виды, способные существовать лишь при определённых и ограниченных условиях влажности, и евригигробионтные виды, выносящие широкий диапазон колебаний влажности воздуха или содержания влаги в пище. Влаголюбы обычно связаны с высоким уровнем водного обмена и отсутствием специальных приспособлений для его регуляции.
Минеральное питание сухопутных животных.Большинство наземных животных, особенно плотоядные, легко находят соли в необходимом количестве в пище и питьевой воде. Однако местами эти потребности, особенно для травоядных (жвачных копытных, грызунов и др.) не вполне удовлетворяются и возникает необходимость добавочного минерального питания на «солонцах», солёных источниках и т.п. К нему прибегает широкий круг животных. Недостаток солей, обычно, имеет сезонный характер, с чем связана сезонная посещаемость солонцов животными. В наибольшем числе копытные и некоторые хищники приходят на них летом.
Помимо солей, многие млекопитающие нуждаются в мелкозёме (глине), который способствует оформлению сухих каловых масс; это особенно важно для высокоподвижных животных (копытных). Так как обычно смена диеты сопровождается расстройством пищеварения, потребность в мелкозёме особенно возрастает весной (при переходе с зимних кормов на летние) и осенью. В оба периода и отмечены частые случаи поедания копытными на солонцах «земли» (мелкозёма). Помимо них, в это время охотно посещают солонцы и поедают землю волки, лисы и другие животные.
СУБСТРАТ
Значение субстрата для животных.Только для животных, всю жизнь проводящих во взвешенном состоянии (планктон, отчасти нектон), субстрат не имеет значения. Все другие организмы связаны с ним как с местом прикрепления (сидячие формы) и опоры, источником пищи, поверхностью, по которой совершаются передвижения и фоном, на котором приходится существовать. С характером субстрата связаны строение и функции органов прикрепления, передвижения, форма тела, его окраска и др.
Почва.Исторически почва для многих групп животных являлась той промежуточной средой, с помощью которой осуществлялся переход от водного к наземному образу жизни. От структуры и плотности почв зависят возможности проникновения в неё животных, их передвижение и рытьё.
Мелкие животные передвигаются подтягиванием, используя, имеющиеся скважины почвы, чему способствует червеобразная форма их тела. Защита от поражений достигается уплотнением кутикулярного покрова, а гибкость – добавочным расчленением тела и сохранением добавочных пар конечностей, особенно важных при таком способе передвижения.
При минировании рыхлого грунта частицы почвы раздвигаются телом животного, а сзади остаётся либо туннель с несколько уплотнёнными стенками (в не сыпучем грунте), либо ход засыпается и исчезает. Этим способом передвижения пользуются многие насекомые и их личинки, земляные черви, некоторые змеи (песчаный удав), а среди млекопитающих – землеройки, кроты и некоторые грызуны. Минирующее рытьё часто связано с периодическим изменением поперечного диаметра и длины тела. При этом сначала фиксируется положение заднего конца тела, затем путём удлинения тела передний конец выносится вперёд и фиксируется в новом положении и, наконец, подтягивается задний конец тела. Такой тип передвижений свойствен животным с червеобразным телом и эластичными покровами (земляные черви). Изменение формы и размеров отдельных сегментов у них совершается с помощью перераспределения полостной жидкости. Минирование почвы животными, не способными менять форму тела, производится проталкиванием тела, обычно фиксируемого с помощью передних, реже задних конечностей или специальных образований на боках и конце тела. Приспособлением к такому передвижению служит вальковатая, в передней части клинообразная форма тела, хорошо выраженная у роющих грызунов, насекомоядных и специальное вооружение конечностей, построенных по типу лопат, и в то же время рычагов-распорок, упираясь которыми в боковые стенки хода, животное проталкивается вперёд. Таковы передние конечности крота, медведки и многих почвенных личинок насекомых. Приспособлениями являются и твёрдые покровы тела, предохраняющие от повреждений. У обитателей верхних слоёв почвы и растительной подстилки вальковатая форма тела часто сменяется плоской (многие многоножки, клещи и др.). Эта же форма существует и песчаных ящериц, зарывающихся в песок боковыми колебательными движениями тела. Волоски, роговые пластинки и чешуйки, которыми вооружены конечности песчаных животных (гребнепалого и мохнатоногого тушканчиков, ушастых и песчаных круглоголовок) важны как опора при ходьбе по песку и гребущий аппарат при рытье песчаного грунта.
В более твёрдых почвах распространено долбящее рытьё с помощью мощных когтей конечностей (личинки жуков-чернотелок, среди рептилий – черепахи, среди млекопитающих цокоры, в меньшей степени – кроты, сурки, суслики, мыши и полёвки) или при помощи долотообразных шипов-выростов на голове (личинки щелкунов). При рытье тело животного фиксируется задними ногами (позвоночные) или специальными образованиями на заднем конце тела (урогомфы, шипы, «подталкиватель» личинок насекомых), а долбящий аппарат рыхлит почву, отгребаемую конечностями и с помощью движений тела. Затем тело подтягивается вперёд на передних конечностях и вновь фиксируется. При этом за позвоночными остаётся проделанный тоннель, которым они многократно пользуются, а насекомые при рытье отгребают землю назад, закрывая проделанный ход. Несколько особняком стоит рытьё птиц, пользующихся клювом и лапками при изготовлении длинных и сложных нор-гнёзд в земляных обрывах (щурки, береговые ласточки).
Ещё более твёрдые грунты преодолеваются с помощью сверлящего рытья, при котором основным орудием рыхления почвы служит челюстной аппарат, «вгрызающийся» в почву. Удаление отдельных частичек грунта производится конечностями (наиболее часто) или теми же челюстями и головой в целом. Этим приёмом, изготовляя свои гнездовые норки, пользуются пчёлы и осы; так роют личинки многих жуков и некоторых других насекомых. Всем им свойственна склеротизация покровов, особенно на голове, мощное развитие мандибул, наличие опорных образований на заднем конце тела. Наилучшие землерои среди млекопитающих – слепыши, слепушонки, тушканчики, степные и пустынные полёвки, обычно пользуются тем же приёмом. У них особенно усиливается часть челюстного аппарата, разрыхляющего грунт, у роющих грызунов эту роль выполняют резцы.
Почва – субстрат для передвижений животных. Передвижения по различному субстрату требуют разного устройства конечностей и тела. Три основных типа передвижений по грунту: шаг (рысь, иноходь), галоп и рикошетирующий бег возможны на грунтах различной структуры и твёрдости. Наиболее быстрое передвижение – галоп копытных, хищников и зайцев и рикошетирующий бег тушканчиков на двух задних ногах обеспечивается относительным увеличением длины конечностей. Так как ускорение движения связано с усилением толчка, уменьшается опорная поверхность ног и число пальцев (у позвоночных). Однако это уменьшение возможно лишь на твёрдой опоре. Поэтому лучшие бегуны связаны с твёрдыми почвами. Скорости передвижения в воде значительно меньше, прежде всего в связи с тем, что вязкость воды в 60 раз больше вязкости воздуха.
Снежный покров. По отношению к снежному покрову различают угнетаемых снегом животных – хионофобов или «снегоненавистников»,и «снеголюбов»или хионофилов. Первые ведут надснежный, а вторые – подснежный образ жизни. Промежуточное положение занимают так называемые хионевфоры, хорошо приспособленные к передвижению по снегу и надснежному питанию – заяц-беляк, белые и тундровые куропатки и подобные им «снеговыносливые» виды.
На снежном фоне возникла белая окраска животных «надснежников». На зиму белеют или светлеют многие обитатели открытых снежных ландшафтов (песцы, копытные лемминги, белые куропатки и мн. др.); в лесу же светлая окраска встречается реже. Не белеющие на зиму животные живут там, где снежный покров относительно кратковременен и неустойчив.
Снежный покров препятствует ходьбе и добыванию корма на земле. Высокие конечности крупных тяжёлых зверей позволяют преодолевать это препятствие. Лось свободно бежит по рыхлому снегу глубиной 40-50 см, слое которого его мощные ноги пробивают до земли, но большие глубины снежного покрова препятствуют и его передвижению. Менее длинноногие косули, куланы, антилопы и другие встречают в 40-50 сантиметровом слое снега уже почти непреодолимое препятствие. У мелких и средней величины животных «надснежников» увеличена опорная поверхность конечностей и передвигаются они преимущественно или исключительно галопом, опираясь на пары или все 4 конечности сразу (зайцы, белки, куньи, мыши).
