Приспособления животных к избытку воды доклад
Обновлено: 16.05.2024
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.
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.
Проверим знания
Ключевые вопросы
1. Какие экологические группы животных выделяют по отношению к влаге?
2. Охарактеризуйте адаптации ксерофилов. Назовите их представителей.
3. Какие отличительные черты строения имеют гигрофилы? Назовите их представителей.
Сложные вопросы
1. Что такое метаболическая вода? Какие животные ее используют?
2. Как зависит локализация подкожного жира у животных от водного режима среды обитания? Покажите на примере конкретных организмов. Объясните причину разной локализации у них подкожного жира.
Индивидуальное домашнее задание. На основании материала параграфа и дополнительных источников информации составьте таблицу представителей экологических групп животных по отношению к водному режиму среды, типичных для вашего региона. Для каждого представителя приведите характеристику физиологических, морфологических и поведенческих адаптаций. Объясните причину различий между ними.
Данный материал познакомит с приспособлениями животных к жизни в водной среде.
Приспособления животных к жизни в водной среде
1.Животные водоема, дышащие в воде кислородом, растворенным в воде, имеют специализированные органы дыхания, приспособленные для извлечения кислорода из воды – жабры(рыбы, головастики лягушек и тритонов, жаберные моллюски).
2.Животные, живущие в воде и дышащие атмосферным воздухом, имеют специализированные приспособления для дыхания – трахеи (жук-плавунец, водяной скорпион).
3.Некоторые животные приспособились использовать воздух из тканей водных растений (водяной ослик).
4.Легочные моллюски (большой прудовик, катушка) дышат атмосферным воздухом при помощи мантийной полости, выполняющей функцию легкого. Они систематически поднимаются к поверхности воды и, передвигаясь с нижней стороны поверхностной пленки, втягивают атмосферный воздух через единственное дыхательное отверстие.
5.Некоторые виды специально приспособлены к недостатку кислорода в воде. Так, у личинок комаров-дергунов (звонцов), называемых мотылем, кровь содержит гемоглобин (единственный случай среди насекомых), который служит не для переноса кислорода, а для его запаса путем прочного связывания.
6.Животные, ведущие малоподвижный образ жизни, обеспечивают движение воды вокруг себя для увеличения доставки кислорода организму (двустворчатые моллюски, ракообразные пиявки).
7.Приспособления, обеспечивающие передвижение животных в воде: плавники и хвосты у рыб, хвосты и не широкие плавники у личинок лягушек, перепончатые лапы у водоплавающих птиц, веслообразные у насекомых. Ползание по дну при помощи конечностей, снабженных коготками, осуществляют личинки некоторых насекомых, водяной паук, водные клещи. Путем волнообразных сокращений мускулов тела передвигаются брюхоногие моллюски. Скользят по поверхности воды водомерки, вертячки.
9.Характер среды сказывается на форме тела животных: многие животные, обитающие в быстрых потоках, имеют одни - уплощенное тело, другие – веретенообразное, легко обтекаемое. Напротив, животные, встречающиеся в стоячих водах, как правило, имеют не обтекаемое, короткое тело.
Вода – одна из важнейших составляющих организма. Она входит в состав каждого органа и ткани, занимает 40% от общей массы животного. Даже костная ткань на 10% состоит из воды.
Воду, которая содержится в организме можно разделить на три группы:
Вода в жизни животных выступает основным веществом, которое участвует во всех жизненно важных процессах:
Функции воды в животном организме
Из всех веществ организма вода стоит на первом месте. Для животных она важна не только как компонент клетки, но и как часть среды обитания.
Передвижение и поглощение любых веществ внутри клетки, либо организма происходить с помощью Н2О. Благодаря воде удаляются продукты метаболизма, которые могут оказать токсическое воздействие при длительном накоплении.
Протекание метаболических процессов, осуществление гидролиза, то есть расщепление белков и углеводов, также не возможно без нее. Она принимает участие в формировании смазывающей жидкости и слизи, которые омывают кости и суставы.
Вода участвует в важном процессе – терморегуляции, благодаря которому животные могут поддерживать оптимальную температуру тела для своего организма.
Вода способна транспортировать необходимое количество тепла, в те ткани, где ее не хватает. В процессе испарения, организм, напротив охлаждается, и лишняя жидкость выводится из организма, вместе с потом.
Какие живые существа очищают воду?
Роль воды в жизни животных не ограничивается лишь ее содержанием в тканях и клетках, без чистой воды не сможет существовать никто на планете. Именно поэтому существуют природные очистители воды. Это не только растения, но и животные, благодаря которым водоемы остаются чистыми и пригодными для жизни. И их гораздо больше, чем можно представить.
Любая водная среда водоема богата следующими животными:
двухстворчатые моллюски беззубки;
Каждый из этих представителей своего вида имеет специальное приспособление, с помощью которого происходит фильтрация воды. Отфильтрованные частицы они употребляют в пищу. Благодаря мельчайшим фильтраторам вода перестает быть мутной и не цветет.
Двухстворчатая перловица имеет парный трубчатый орган в ротовой полости, через который происходит фильтрация воды. В результате удаляются не только мелкие живые организмы, но и отходы рыб, разлагающиеся остатки флоры. Вода становится светлее и чище, также из нее удаляются опасные для других обитателей паразиты.
Далее по цепи питания животных фильтраторов находится жук плавунец, который употребляет в пищу моллюсков и мелких ракообразных.
Замыкающей цепью такого разнообразия являются птицы, которые тоже исполняют роль чистильщиков. Например, серая цапля, зимородок, чайка, пеликан, буревестник и баклан. Благодаря специальной железе они способны фильтровать соленую воду, превращая ее в опресненную.
Большую роль в очищении играют различные виды рыб:
Индикатором чистоты водоема принято считать членистоногого рака, который питается мертвым планктоном и испорченным мясом.
Вода в жизни водных животных
Для жизни в воде животные выработали целый ряд приспособлений, ведь их среда обитания бедна кислородом и обладает высокой теплопроводностью.
Так как плотность воды значительно выше, чем у воздуха, то пропускать ее через жабры довольно сложно. Именно поэтому мелкие организмы дышат всей поверхностью тела.
Водная среда многообразна. В ней обитают и млекопитающие: киты, белые медведи, морские львы. Пресноводные: тритоны, саламандры, лягушки, червяги, омары.
Земноводные животные не способны существовать в соленой воде, так как она оказывает губительное влияние на их икру.
Лягушки не могут жить в соленой воде из-за того, что их кожа способна потерять влагу из-за большого количества соли, что приведет к смерти.
К пресмыкающимся, которые обитают в водной среде, можно отнести: змей, крокодилов, черепах, ящериц.
Но самую большую роль в жизни вода занимает у рыб. Это их основной дом, без которого невозможно их существование.
Не стоит забывать и о насекомых. Некоторые из них появляются на свет именно из водной личинки, например, комар или стрекоза.
Как животные пустыни добывают воду?
Природа удивительна, именно поэтому животные пустыни могут прожить долгое время без питья. Но не стоит принижать значение воды для животных, ведь даже верблюд не может прожить без нее дольше двух недель.
Например, тушканчик не употребляет воду в чистом виде. Жидкость в его организм поступает вместе с пищей. Верблюды запасаются пищей и водой, откладывая жир в свой горб. После, происходит растворение липидного слоя, который дает им энергию.
Но самое долго без воды может продержаться жираф, он способен не употреблять воду в чистом виде от 4 до 8 недель. Необходимая жидкость в организм поступает ему вместе с пищей.
Многие пустынные животные выбрали ночной образ жизни, чтобы избежать пагубного воздействия жары.
Хищники получают необходимую им воду, поедая своих жертв. Также не стоит забывать и об утренних капельках росы, которые являются источником питья для ящериц.
Птицы способны улетать на большие расстояния к водоемам, чтобы намочить перья и принести необходимую воду своим птенцам.
Вода – именно тот элемент, который делает нашу планету уникальной. Без нее не возможна жизнь, речь идет не только о водных обитателях, ведь без воды погибнет даже человек. По утверждению ученых, именно в воде зародилась жизнь, а лишь после перешла на сушу.
Несмотря на свою распространенность, водная среда хранит в себе много тайн, которые исследуются до сих пор.
Презентация для учащихся 11 класса. Данная работа содержит информацию о физиологических, морфологических, поведенческих приспособлениях к проживанию в водной среде. Используется на уроках в теме "Эволюция органического мира".
Адаптации животных к водной среде
На нашей планете имеются 4 среды обитания: водная, подземная, воздушная и внутриорганизменная.
Мы рассмотрим водную среду – колыбель жизни на земле.
- Вода — составная часть всех элементов биосферы, не только водоемов, но и воздуха, почвы, живых существ. Это самое распространенное на планете природное соединение. Без воды невозможно существование ни животных, ни растений, ни человека. Для выживания любого организма ежедневно требуется определенное количество воды, поэтому свободный доступ к воде — жизненная необходимость .
В воде обитают примерно 150000 видов животных – около 7% от известных ныне и 10000 видов растений – 8%. Наибольшее разнообразие видов в тропических, субтропических морях на глубине не превышающей 200 – 500 м.
Приспособления животных к водной среде
Для животных, обитающих в толще воды, характерны, прежде всего, приспособления, увеличивающие их плавучесть и позволяющие им противостоять движению воды и течениям. У мелких форм наблюдается редукция скелетных образований. Удельная плотность тела уменьшается за счет наличия воды, воздуха или жира в тканях.
Для пассивно плавающих в толще воды животных (планктон) характерно также увеличение удельной поверхности тела. Это достигается уплощением тела, образованием всевозможных шипов, выростов.
Активное плавание (нектон)осуществляется с помощью ресничек, жгутиков, а также изгибания тела.
Пресноводные животные при передвижении используют поверхностную пленку воды. По ней свободно бегают жуки-вертячки, клопы-водомерки. Их покровы не смачиваются водой, а конечности имеют особое строение.
Донные организмы(бентос), наоборот, вырабатывают приспособления, уменьшающие плавучесть и позволяющие удерживаться на дне даже в быстротекущих водах.
Только в водной среде встречаются животные, ведущие неподвижный образ жизни. Из прикрепленных к грунту наиболее известны губки, гидроидные и коралловые полипы, морские лилии, двустворчатые моллюски и др.
Тело должно минимизировать трение о воду:
покров слизи (рыба);
мягкий слой на поверхности твердого корпуса (кит).
- Основное правило окраски для водных животных диктует соотношение яркости света в воде. Когда смотришь сверху, то видишь темное дно, а при взгляде из воды – светлое небо.
- Отсюда характерная приспособительная
окраска всех живущих в воде. Верхняя часть тела у них темная, маскирует их на фоне темного дна, а нижняя – светлая, маскирует на фоне светлого неба.
- Вертикальные перемещения (суточные, для нереста, охоты).
- Горизонтальные перемещения (нерестовые, зимовальные, нагульные).
- Способность к строительству (паук-серебрянка, осьминоги, личинка ручейника).
- Специфическое поведение жителей пересыхающих водоемов, способных переносить длительные периоды безз воды в состоянии - гипобиоза
Живые организмы удивительно приспособлены к условиям окружающей среды. Каждый вид занимает определенное место в природе и находится в сложных, как правило, гармоничных взаимоотношениях с условиями окружающей среды. В ходе эволюции особенности строения, функционирования, поведения организмов представляют собой те или иные приспособления или адаптации
Читайте также: