Що допомагає тваринам переживати несприятливі умови. Способи переживання живими організмами несприятливих умов (зимівля, сплячка, анабіоз, міграції тощо)

Розділи: Біологія

Цілі:збільшити сфери пізнання учнів; навчитися аналізувати явище тимчасового припинення життєдіяльності у живих організмів, що використовують його як засіб пристосуватися та вижити у несприятливих умовах.

Обладнання: таблиці молюсків, ракоподібних, комах, риб, земноводних, плазунів, птахів, ссавців.

Зимовий сезон несприятливий для багатьох представників світу тварин і рослин як через низьку температуру, так і різке скорочення можливостей добувати їжу. У ході еволюційного розвитку багато видів тварин і рослин придбали своєрідні пристосувальні механізми, щоб вижити у несприятливу пору року. В одних видів тварин виникла і утвердився інстинкт створювати запаси їжі; в інших виробилося інше пристосування - міграція. Відомі разюче далекі перельоти багатьох видів птахів, міграції деяких видів риб та інших представників світу тварин. Однак у процесі еволюції в багатьох видів тварин помічено й інший досконалий фізіологічний механізм пристосування – здатність впадати у мляве на перший погляд стан, який у різних видів тварин проявляється по-різному і має різні найменування (анабіоз, гіпотермія та ін.). Тим часом всі ці стани характеризуються загальмованістю функції життєдіяльності організму до мінімуму, який дозволяє йому пережити несприятливі зимові умовибез їди. У такий стан уявної смерті впадають ті види тварин, які не в змозі забезпечити себе їжею взимку і для них існує небезпека загибелі від холоду та голоду. І все це вироблене в процесі еволюції, підпорядковане суворій природній доцільності необхідності зберегти вигляд.

Зимова сплячка – широко поширене явище в природі, незважаючи на те, що її прояви різні у представників окремих груп тварин, чи то тварини з непостійною температурою тіла (пойкілотермні), звані ще й холоднокровними, у яких температура тіла залежить від навколишньої температури, чи тварини з постійною температурою тіла (гомойотермні), які називаються ще й теплокровними.

З-поміж тварин з непостійною температурою тіла в стан зимової сплячки впадають різні види молюсків, ракоподібних, павукоподібних, комах, риб, земноводних і плазунів, а з тварин з постійною температурою тіла-кілька видів птахів і багато видів ссавців.

Як зимують равлики?

З типу м'якотілих в зимову сплячку впадають багато видів равликів (наприклад, всі наземні равлики). Садові равлики, що зустрічаються, впадають у зимову сплячку в жовтні, і вона триває до початку квітня. Після тривалого підготовчого періоду, протягом якого вони накопичують у своєму організмі необхідні поживні речовини, равлики знаходять або викопують нірки, щоб кілька особин могли разом перезимувати глибоко під землею, де температура підтримуватиметься на рівні 7 - 8°С. Добре закупоривши норки, равлики спускаються на дно і залягають отвором раковини нагору. Потім вони закривають цей отвір, випускаючи слизову речовину, яка незабаром твердне і стає еластичним (схожим на плівку). При значному похолоданні та нестачі поживних речовинв організмі, равлики зариваються ще глибше в землю і утворюють ще одну плівку, таким чином створюючи повітряні камери, які відіграють роль прекрасного ізолятора. Встановлено, що під час тривалої зимівлі равлики втрачають понад 20% своєї ваги, причому найбільша втрата припадає на перші 25-30 днів. Це пояснюється тією обставиною, що всі процеси обміну речовин поступово згасають, щоб досягти того мінімуму, при якому тварина впадає майже в стан анабіозу з ледве вловимими життєвими функціями. Під час зимової сплячки равлик не харчується, дихання майже припиняється. Навесні, коли наступають перші теплі дні і температура грунту досягає 8-10 ° С, коли починає розвиватися рослинність і випадають перші дощі, равлики вилазять зі своїх зимових сховищ. Тоді починається інтенсивна діяльність із відновлення вичерпаних харчових резервів у тому організмі; це виявляється у поглинанні величезної порівняно з їх тілом кількості їжі.

Водяні равлики ставки теж впадають у стан зимової сплячки – більшість із них заривається в мул на дні водоймища, в якому вони мешкають.

Де зимують раки?

Всім відома популярна у народі загроза: "Я тобі покажу, де раки зимують!". Припускають, що ця приказка з'явилася за часів кріпосного права, коли поміщики, караючи кріпаків, що провинилися, примушували їх ловити раків взимку. Тим часом відомо, що це майже неможливо, тому що раки зимують, глибоко закопавшись у ями на дні водойм.

З погляду систематики клас ракоподібних поділяється на два підкласи – вищі та нижчі ракоподібні.

З вищих ракоподібних річковий, болотяний та озерний раки впадають у стан зимової сплячки. Самці зимують групами в глибоких ямах на дні, а самки - поодинці в норках, причому вони ще в листопаді приклеюють до своїх коротких ніжок запліднені яйця, з яких лише в червні вилупляться рачки завбільшки з мурахи.

З нижчих ракоподібних інтерес представляють водяні блохи (рід Дафнії). Вони відкладають, залежно від умов, два види яєць – літні та зимові. Зимові яйця мають міцну оболонку та утворюються при настанні несприятливих умов життя. Для деяких видів нижчих ракоподібних висихання і навіть замерзання яєць є необхідною умовою для продовження їх розвитку.

Діапауза у комах

За численністю видів комахи перевершують решту класів. Їхня температура тіла залежить від навколишнього середовища, що надає сильний вплив на швидкість життєвих впливів, причому низькі температури значною мірою зменшують цю швидкість. При негативних температурах сильно уповільнюється або практично зупиняється розвиток комахи. Цей анабіотичний стан, відомий під назвою "діапауза", є оборотною зупинкою процесів розвитку і викликається зовнішніми факторами. Діапауза настає при виникненні несприятливих життя умов і триває всю зиму, поки з настанням весни умови стануть сприятливішими.

Настання зимового сезону застає різні видикомах на різних стадіях їх розвитку, в яких вони і зимують - у вигляді яєць, личинок, лялечок або дорослих форм, але зазвичай кожен окремий вид впадає в діапаузу на певній стадії розвитку. Так, наприклад, семиточкова Божа корівказимує у дорослому стані.

Характерно, що зимівлі комах передує певна фізіологічна підготовка їхнього організму, що складається з накопичення в їх тканинах вільного гліцерину, який не допускає замерзання. Це відбувається на тій стадії розвитку комахи, в якій вони зимуватимуть.

Ще з настанням перших ознак похолодання восени комахи знаходять зручні притулки (під камінням, під корою дерев, під опалим листям у норках у ґрунті тощо), де після снігопаду помірно низька і рівномірна температура.

Тривалість діапаузи у комах знаходяться у прямій залежності від запасів жиру в організмі. Бджоли не впадають у тривалу діапаузу, але все ж таки при температурі від 0 до 6° С заціпенюють і в цьому стані можуть перебувати 7-8 днів. За нижчої температури вони гинуть.

Цікаво і те, як комахи точно визначають момент, коли їм слід вийти з анабіотичного стану. Вчений Н.І. Калабухов досліджував анабіоз у деяких видів метеликів. Він встановив, що тривалість діапаузи у окремих видіврізна. Наприклад, метелик павичів очей перебував у стані анабіозу 166 днів при температурі 5,9°С, тоді як тутовому шовкопряду знадобилося 193 дні при температурі 8,6°С. На думку вченого, навіть відмінності в географічному районі впливають на тривалість діапаузи.

Чи впадають у зимову сплячку риби?

Своєрідним шляхом пристосовуються до низьких температур води взимку та деякі види великого класу риб. Звичайна температура тіла риб не постійна і відповідає температурі води. При раптовому різкому зниженні температури води риби впадають у шоковий стан. Достатньо, однак, щоб вода потепліла, і вони швидко оживають. Досліди показали, що заморожені риби оживають лише в тих випадках, коли не стали їх кровоносні судини.

Оригінально пристосовуються до низьких температур води взимку деякі риби, що мешкають в арктичних водах: вони змінюють свій склад крові. Зі зниженням температури води восени в їх крові накопичуються солі в такій концентрації, яка характерна для морської води, а при цьому кров замерзає насилу (своєрідний антифриз).

З прісноводних рибще в листопаді в зимову сплячку впадають короп, йорж, окунь, сом та інші. Коли температура води падає нижче 8 - 10 ° С, ці риби переходять у більш глибокі частини водойм, зариваються великими групамив мул і залишаються там у стані зимової сплячки протягом усієї зими.

Деякі морські рибитеж переносять сильні холоди у стані зимової сплячки. Так, наприклад, оселедець вже восени наближаються до узбережжя Льодовитого океану, щоб впасти в стан зимової сплячки на дні якогось невеликого затоки. Чорноморська хамса теж зимує у південних районах моря – біля берегів Грузії, у цей час вона не є активною та їжу не споживає. А азовська хамса перед настанням зимового періоду мігрує до Чорного моря, де збирається до груп у порівняно малорухливому стані.

Зимова сплячка у риб характеризується вкрай обмеженою їхньою активністю, повним припиненням харчування та різким зменшенням обміну речовин. У цей час їхній організм підтримується за рахунок запасів поживних речовин, накопичених завдяки рясному харчуванню в осінній період.

Зимова сплячка земноводних

За способом життя та влаштування клас земноводних є перехідним між типово водними хребетними та типово наземними тваринами. Відомо що різні видижаб, тритонів, саламандр також проводять несприятливий зимовий сезон у стані заціпеніння, оскільки це тварини з непостійною температурою тіла, яка залежить від температури навколишнього середовища.

Встановлено, що зимова сплячка жаб триває від 130 до 230 днів та її тривалість залежить від тривалості зими.

У водоймищах, щоб перезимувати, жаби збираються групами по 10-20 екземплярів, зариваються в мул, у підводні западини та інші порожнечі. Під час зимової сплячки жаби дихають лише через шкіру.

Взимку тритони зазвичай влаштовуються під теплими прогнілими пнями і стовбурами дерев, що впали. Якщо вони не знаходять поблизу таких зручних квартир, то задовольняються тріщинами в грунті.

Плазуни теж впадають у зимову сплячку

З класу плазунів майже всі види нашої фауни взимку впадають у стан зимової сплячки. Низькі зимові температури – головна причина цього явища.

Зимові квартири - це зазвичай підземні печери або порожнечі, що утворилися навколо великих старих пнів з гнилим корінням, щілини в скелях та інших місцях, які не доступні їхнім ворогам. У таких укриттях збирається велика кількість змій, утворюючи величезні зміїні клубки. Встановлено, що температура змій під час зимової сплячки майже відрізняється від температури довкілля.

Більшість видів ящірок (лугова, смугаста, зелена, лісова, веретениця) теж впадають у зимову сплячку, закопавшись у ґрунт, у нори, яким не загрожує повінь. У теплі сонячні дні взимку ящірки можуть "прокидатися" і виповзати зі своїх зимових притулків на кілька годин, щоб пополювати, після чого знову ховаються у свої нірки, впадаючи в стан заціпеніння.

Болотяні черепахи проводять зиму, закопавшись у мул водойм, в яких вони мешкають, у той час як сухопутні забираються на глибину до 0,5 м у ґрунт у якісь природні укриття або нори кротів, лисиць, гризунів, закрившись торфом, мохом та вологими. листя.

Підготовка до зимівлі починається ще у жовтні, коли черепахи накопичують жир. Навесні при тимчасовому потеплінні вони прокидаються, іноді цілий тиждень.

Чи є птахи, які впадають у зимову сплячку?

Більшість тварин із непостійною температурою тіла, яка залежить від навколишнього середовища, впадає у стан зимової сплячки. Але дивно, що і багато тварин з постійною температурою тіла, наприклад, птахи, теж можуть впадати в зимову сплячку протягом несприятливих сезонів року. Відомо, що більшість птахів уникає несприятливих зимових умов шляхом перельотів. Ще Аристотель у своїй багатотомній “Історії тварин” звернув увагу на той факт, що “частина птахів відлітає, щоб перезимувати у теплих країнах, а інші ховаються у різних сховищах, де впадають у зимову сплячку”.

До цього висновку дійшов і великий шведський дослідник природи Карл Лінней, який у своїй праці “Система природи” писав: “Восени, коли починається похолодання, ластівки, не знаходячи достатньо комах для харчування, починають шукати притулок для зимівлі в заростях очерету ”.

Заціпеніння, в яке впадають деякі види птахів, значно відрізняється від зимової сплячки, властивої багатьом ссавцям. Насамперед організм птахів не тільки не накопичує енергетичних запасів у вигляді жиру, але, навпаки, витрачає значну їх частину. У той час як ссавці впадають у зимову сплячку, помітно додавши у вазі, птахи перед заціпенінням сильно худнуть. Ось чому явище заціпеніння у птахів, вважає радянський біолог Р. Потапов, має називатися не зимової сплячкою, а гіпотермією.

Досі механізм гіпотермії у птахів остаточно не вивчений. Впадання птахів у стан заціпеніння за несприятливих умов життя є пристосувальну фізіологічну реакцію, що закріпилася в процесі еволюції.

Які ссавці впадають у зимову сплячку?

Як і у тих тварин, про які йшлося раніше, так і у ссавців зимова сплячка – це біологічний пристрій для переживання несприятливого сезону року. Незважаючи на те, що тварини з постійною температурою тіла зазвичай переносять умови холодного клімату, нестача придатної їжі взимку стала причиною придбання та поступового закріплення в процесі еволюції деякими з них цього своєрідного інстинкту – проведення несприятливого зимового сезону у неактивному стані зимової сплячки.

Розрізняють три типи зимової сплячки за ступенем заціпеніння:

1) легке заціпеніння, яке легко припиняється (єноти, борсуки, ведмеді, єнотовидні собаки);

2) повне заціпеніння, що супроводжується періодичними пробудженнями тільки в тепліші зимові дні (хом'яки, бурундуки, кажани);

3) справжня безперервна зимова сплячка, що є стабільним, тривалим заціпенінням (суслики, їжаки, бабаки, тушканчики).

Зимовій сплячці ссавців передує певна фізіологічна підготовка організму. Вона полягає насамперед у накопиченні запасів жиру, головним чином під шкірою. У деяких сплячих взимку зимової сплячкою підшкірний жир досягає 25% загальної маси тіла. Наприклад, ховрахи ще на початку осені гладшають, збільшуючи вагу свого тіла втричі в порівнянні з весняно-літньою вагою. Перед зимовою сплячкою значно товстіють і їжаки, і бурі ведмеді, а також і летючі миші.

Інші ссавці, наприклад хом'яки та бурундуки, не накопичують великих запасів жиру, а роблять запаси їжі у своєму притулку, щоб користуватися ними в періоди свого короткого пробудження взимку.

Під час зимової сплячки всі види ссавців лежать нерухомо у норах, згорнувшись у клубок. Так найкраще зберегти тепло і обмежити теплообмін з довкіллям. Зимник квартири багатьох ссавців – це природні порожнечі стебел та дупла дерев.

З комахоїдних ссавців їжак, готуючись до зимової сплячки, збирає в затишному місці мох, листя, сіно і влаштовує собі гніздо. Але "поселяється" у своєму новому будинку лише тоді, коли температура довгий час утримується нижче 10° С. Перед цим їжак рясно харчується, щоб накопичити енергію у вигляді жиру.

Зимова сплячка бурих ведмедівє легким заціпенінням. У природі влітку ведмідь накопичує товстий шар підшкірного жиру і перед настанням зими влаштовується у своєму барлозі для зимової сплячки. Зазвичай барліг покривається снігом, так що всередині значно тепліше, ніж зовні. Під час сплячки накопичені жирові запаси використовуються організмом ведмедя і як джерело поживних речовин, а також оберігають тварину від замерзання.

З фізіологічної точки зору зимова сплячка ссавців характеризується ослабленням всіх функцій життєдіяльності організму до мінімуму, який дозволив би їм пережити несприятливі зимові умови без їжі.

До зими або посушливого літа в організмі накопичуються резервні енергетичні речовини, що допомагають пережити важкий сезон, наприклад, глікоген. Тварини тією чи іншою мірою жиріють. У деяких видів жир становить до 25% від загальної маси тіла. Наприклад, малий ховрах навесні має масу близько 100-150 г, а в середині літа - до 400 г.

Пристосування до несприятливих умов середовища виражаються у міграціях. Так, восени, у міру погіршення кормових умов, переважна більшість песців і північних оленів відкочовує з тундри на південь, у лісотундру і навіть у тайгу, де легше добути корм з-під снігу. Слідом за оленями мігрують на південь та тундрові вовки. У північних районах тундри зайці-біляки на початку зими роблять масові кочівлі на південь, навесні - у зворотному напрямку. Гірські копитні до літа піднімаються у верхні пояси гір зі своїми багатим травостоєм, взимку ж, зі збільшенням глибини снігового покриву, вони спускаються вниз. І в цьому випадку спостерігаються суміщені з копитними міграціями деяких хижаків, наприклад вовків.

У цілому нині, міграції властиві щодо меншому числу видів, ніж в птахів й у риб. Найбільшою мірою вони розвинені у морських звірів, рукокрилих та копитних, тоді як серед видів найбільш численних груп – гризунів, комахоїдних та дрібних хижаків – їх практично немає.

Альтернативою міграціям у цих тварин є сплячка. Розрізняють факультативну сезонну та безперервну сезонну сплячку. У першому випадку температура тіла, кількість дихальних рухів та загальний рівень обмінних процесів знижуються мало. При зміні обстановки чи занепокоєнні сон легко переривається (ведмеді, єноти). Справжня безперервна сезонна сплячка характеризується втратою здатності до терморегуляції, різким скороченням кількості дихальних рухів та скорочень серцевого м'яза, падінням загального рівняобміну речовин (сурки, ховрахи).

p align="justify"> Важливим пристосуванням до переживання несприятливих умов є збирання запасів корму. З-поміж інших хребетних лише деякі групи птахів (горобині, сови, дятли) збирають на зиму корм, але розміри запасів і пристосувальне значення цієї діяльності у них порівняно з ссавцями мізерно.

Поховання зайвого видобутку поширене у . Так, ласки та горностаї збирають по 20-30 полевок та мишей, чорні хори складають під льодом по кілька десятків жаб, норки – по кілька кілограмів риби. Більші хижаки (куниці, росомахи, кішки, ведмеді) ховають залишки видобутку в затишних місцях, під деревами, що впали, під камінням. Леопарди нерідко вкривають частину видобутку у гілках дерев. Характерною особливістюзапасання корму хижаками служить те, що з його поховання не споруджується спеціальних комор, запасом користується лише одна особина, спорудила його. Загалом запаси служать лише малою підмогою для переживання малокормового періоду, і вони не можуть запобігти раптовій безкормиці. Інакше запасають корм різні гризуни і пищухи, хоча й у разі спостерігається різна ступінь досконалості запасання та її значення. Летяги збирають по кілька десятків грамів кінцевих гілочок та сережок вільхи та берези, які вони складають у дупла. Білки захоронюють в опалому листі, в дуплах і в землі жолуді та горіхи. Вони також розвішують гриби на гілках дерев. Одна білка у темно-хвойній тайзі запасає до 150-300 грибів, а у стрічкових борах Західного Сибіру, ​​де кормові умови гірші, ніж у тайзі, до 1500-2000 грибів, переважно маслюків. Зроблені білкою запаси використовуються багатьма особинами цього виду.

Оцінка статті:

Адаптація– це пристосування організму до умов середовища за рахунок комплексу морфологічних, фізіологічних та поведінкових ознак.

Різні організми пристосовуються до різним умовамсередовища, і в результаті з'являються вологолюби- гідрофітиі «сухотерпці»- ксерофіти(Рис. 6); рослини засолених ґрунтів – галофіти; рослини, стійкі до затінення ( сціофіти), і які вимагають нормального розвитку повного сонячного світла ( геліофіти); тварини, які мешкають у пустелях, степах, лісах чи болотах, ведуть нічний чи денний спосіб життя. Групи видів зі схожим ставленням до умов середовища (тобто тих, що живуть в одних і тих же екотопах) називаються екологічними групами

Здібності адаптуватися до несприятливих умов у рослин і тварин різняться. Через те, що тварини рухливі, їх адаптації різноманітніші, ніж у рослин. Тварини можуть:

– уникати несприятливих умов (птиці від зимової безгодівлі та холоду відлітають у теплі краї, олені та інші копитні кочують у пошуках корму тощо);

– впадати в анабіоз – тимчасовий стан, при якому життєві процеси настільки уповільнені, що майже повністю відсутні їхні видимі прояви (заціпеніння комах, сплячка хребетних тварин та ін.);

– пристосовуватися до життя в несприятливих умовах (від морозу їх рятують шерстий покрив та підшкірний жир, у пустельних тварин є пристосування для економного витрачання води та охолодження тощо). (Мал. 7).

Рослини малорухливі та ведуть прикріплений спосіб життя. Тому у них можливі лише два останні варіанти адаптацій. Так, для рослин характерно зниження інтенсивності процесів життєдіяльності в несприятливі періоди: вони скидають листя, зимують у вигляді похованих у ґрунт органів, що покоїться – цибулин, кореневищ, бульб, зберігаються у стані насіння та суперечка у ґрунті. У мохоподібних здатність до анабіозу має всю рослину, яка в сухому стані може зберігатися кілька років.

Стійкість рослин до несприятливим факторампідвищується за рахунок спеціальних фізіологічних механізмів: зміна осмотичного тиску в клітинах, регулювання інтенсивності випаровування за допомогою продихів, використання мембран-«фільтрів» для вибіркового поглинання речовин та ін.

Адаптації у різних організмів виробляються з різною швидкістю. Найбільш швидко вони виникають у комах, які за 10-20 поколінь можуть пристосуватися до дії нового інсектициду, чим пояснюються невдачі хімічного контролю густини популяцій комах-шкідників. Процес вироблення адаптацій рослин чи птахів відбувається повільно, протягом століть.

Спостережувані зміни у поведінці організмів зазвичай пов'язані з прихованими ознаками, які були в них як би «про запас», але під дією нових факторів виявились і підвищили стійкість видів. Такими прихованими ознаками пояснюється стійкість деяких видів дерев до дії. промислового забруднення(тополя, модрина, верба) та деяких сміттєвих видівдо дії гербіцидів.

До складу однієї екологічної групи часто входять організми, які не схожі один на одного. Це з тим, що до тому самому чиннику середовища різні види організмів можуть адаптуватися по-різному.

Наприклад, по-різному переживають холод теплокровні(їх називають ендотермними, від грецьких слів ендон – усередині та термі – тепло) і холоднокровні (ектотермні, Від грецького ектос - зовні) організми. (Мал. 8.)

Температура тіла ендотермних організмів не залежить від температури навколишнього середовища і завжди більш менш постійна, її коливання не перевищують 2-4 про навіть при найсильніших морозах і найсильнішій спеці. Ці тварини (птиці та ссавці) підтримують температуру тіла внутрішнім теплоутворенням на основі інтенсивного обміну речовин. Тепло свого тіла вони зберігають за рахунок теплих «шуб» з пір'я, шерсті та ін.

Фізіологічні та морфологічні адаптації доповнюються пристосувальною поведінкою (вибір захищених від вітру місць для ночівлі, будівництво нір та гнізд, групові ночівлі у гризунів, тісні групи пінгвінів, що зігрівають один одного тощо). Якщо температура навколишнього середовища дуже висока, то ендотермні організми охолоджуються за рахунок спеціальних пристроїв, наприклад, випаровуванням вологи з поверхні слизових оболонок. ротової порожнинита верхніх дихальних шляхів. (З цієї причини в спеку у собаки частішає дихання і він висує язик.)

Температура тіла та рухливість ектотермних тварин залежить від температури навколишнього середовища. Комахи та ящірки за прохолодної погоди стають млявими, малорухливими. Багато видів тварин при цьому мають здатність до вибору місця зі сприятливими умовами температури, вологості та освітлення сонячним світлом (ящірки гріються на освітлених плитах гірських порід).

Втім, абсолютна ектотермність спостерігається лише у дуже маленьких організмів. Більшість холоднокровних організмів все-таки здатне до слабкої регуляції температури тіла. Наприклад у комах, що активно літають, – метеликів, джмелів температура тіла підтримується на рівні 36–40 о С навіть при температурі повітря нижче 10 про С.

Аналогічно розрізняються за своїм виглядом види однієї екологічної групи у рослин. Вони також можуть пристосовуватися до тих самих умов середовища різними способами. Так, різні види ксерофітів по-різному економлять воду: в одних є товсті оболонки клітин, в інших - опушення або восковий наліт на листі. Деякі ксерофіти (наприклад, із сімейства губоцвіті) виділяють пари ефірних олій, які огортають їх як «ковдрою», що знижує випаровування. Коренева системав одні ксерофітів потужна, йде в ґрунт на глибину декількох метрів і досягає рівня ґрунтових вод (верблюжа колючка), в інших – поверхнева, але сильно розгалужена, що дозволяє збирати воду опадів.

Серед ксерофітів є чагарники з дуже невеликим жорстким листям, які можуть скидатися в саму суху пору року (карагана чагарникова в степу, чагарники), дерновинні злаки з вузьким листям (ковили, типчак), сукуленти(Від латинського суккулентус - соковитий). Сукуленти мають соковите листя або стебла, в яких накопичується запас води, і легко переносять. високі температуриповітря. До сукулентів відносяться американські кактуси і саксаул, що росте в середньоазіатських пустелях. Вони мають особливий тип фотосинтезу: продихи відкриваються ненадовго і тільки в нічний час, в ці прохолодні години рослини запасають вуглекислий газ, а вдень використовують його для фотосинтезу при закритих продихах. (Мал. 9.)

Різноманітність пристосувань до переживання несприятливих умов на засолених ґрунтах спостерігається й у галофітів. Серед них є рослини, які здатні накопичувати солі у своєму тілі (солерос, шведка, сарсазан), виділяти надлишок солей на поверхню листя спеціальними залозками (кермек, тамарікси), «не пускати» солі у свої тканини за рахунок непроникного для солей «кореневого бар'єру »(Полині). В останньому випадку рослинам доводиться задовольнятися малою кількістю води і вони мають вигляд ксерофітів.

З цієї причини не варто дивуватися з того, що в одних і тих же умовах зустрічаються несхожі одна на одну рослини і тварини, які пристосувалися до цих умов різними способами.

Контрольні питання

1. Що таке адаптація?

2. За рахунок чого тварини та рослини можуть пристосовуватися до несприятливих умов середовища?

2. Наведіть приклади екологічних груп рослин та тварин.

3. Розкажіть про різні пристосування організмів до переживання тих самих несприятливих умов середовища.

4. У чому різниця пристосувань до низьких температур у ендотермних та ектотермних тварин?

«Як харчуються різні тварини» - Способи харчування різних тварин. Травоїдні - тварини, яким потрібна рослинна їжа. Гра-плутанина. Ось на узліссі полохливий олень, траву щипати йому не ліньки. Що за хижак страшний? Для всіх метеликів характерна наявність довгого рухомого хоботка. Захоплююча екскурсія. Річковий рак. Різновиди зубів. Бджола. На луг ми влучаємо. Тварини. Ставок. Як харчується кит. Цим тваринам допомагають харчуватися зуби, які відкушують.

«Хвороби шкіри у тварин» - Ендогенні фактори. Виразка. Грануляційний бар'єр. Бородавчастий дерматит. Фурункул у собаки. Клінічні ознаки Дерматит міжпальцевої ділянки. Фурункули собаки. Рубіць. Ерітема. Себореї. Гідраденіт. Навколо волосся з'являється почервоніння. Початкова стадія екземи. Місцеве лікування. Розвивається значний набряк. Рефлекторна екзема. Хвороби шкіри. Екзема. Схема освіти екземи. Бульбашка. Схема фолікуліту.

«Трематодози» – Гельмінти. Патологоанатомічні зміни. Профілактика. Яйця трематод. Загальний виглядтрематоди. Патогенез та імунітет. Біологія розвитку. Збудники. Джерела поширення інвазії. Патогенез. Урсоверміт. Трематодози. Парамфістоматоз. Фасціолез. Бітіонол. Звичайна фасціола. Загибла тварина. Гігантська фасціола. Прижиттєвий діагноз. Адолескарії. Політрем. Ніклозамід. Фасціола звичайна. Біологія розвитку парамфістоматів.

"Типи захисних забарвлень" - Ефективна колективна мімікрія. Колективна мімікрія. Прозоре тіло. Мімікрія Мюллера. Мімікрія. Заступне (криптичне) забарвлення. Розгляньте тварин. Очі. Розчленовування забарвлення. Застерігаюче забарвлення. Найбільший ефект. Погрозливе забарвлення. Відносний характер пристосованості. Мімезія. Види захисних забарвлень тварин. Приклади маскування очей. Класична мімікрія. Приклади застережливого забарвлення.

«Сезонні зміни у житті тварин» - Колорадський жук. Міграції. Заціпеніння. Запитання підручника. Сплячка та заціпеніння. Міграція північних оленів. сигнали. Метелик. Летюча миша. Скупчення кажанів. Сезонні зміни у житті тварин. Сплячка. Перельоти птахів. Умови середовища.

Причини уявної смерті (анабіозу) у рослинних та тваринних організмів

що дозволяють пережити їм несприятливі зимові умови.

О.К.Смирнова, учитель біології вищої категорії ліцею №103, м. Ростова-на-Дону.

Цілі: збільшити сфери пізнання учнів; навчитися аналізувати явище тимчасового припинення життєдіяльності у живих організмів, що використовують його як засіб пристосуватися та вижити у несприятливих умовах.

Обладнання: таблиці молюсків, ракоподібних, комах, риб, земноводних, плазунів, птахів, ссавців.

Зимовий сезон несприятливий для багатьох представників світу тварин і рослин як через низьку температуру, так і різке скорочення можливостей добувати їжу. У ході еволюційного розвитку багато видів тварин і рослин придбали своєрідні пристосувальні механізми, щоб вижити у несприятливу пору року. В одних видів тварин виникла і утвердився інстинкт створювати запаси їжі; в інших виробилося інше пристосування - міграція. Відомі разюче далекі перельоти багатьох видів птахів, міграції деяких видів риб та інших представників світу тварин. Однак у процесі еволюції в багатьох видів тварин помічено й інший досконалий фізіологічний механізм пристосування – здатність впадати у мляве на перший погляд стан, який у різних видів тварин проявляється по-різному і має різні найменування (анабіоз, гіпотермія та ін.). Тим часом усі ці стани характеризуються загальмованістю функції життєдіяльності організму до мінімуму, що дозволяє йому пережити несприятливі зимові умови без прийому їжі. У такий стан уявної смерті впадають ті види тварин, які не в змозі забезпечити себе їжею взимку і для них існує небезпека загибелі від холоду та голоду. І все це вироблене в процесі еволюції, підпорядковане суворій природній доцільності необхідності зберегти вигляд.

Зимова сплячка – широко поширене явище в природі, незважаючи на те, що її прояви різні у представників окремих груп тварин, чи то тварини з непостійною температурою тіла (пойкілотермні), звані ще й холоднокровними, у яких температура тіла залежить від навколишньої температури, чи тварини з постійною температурою тіла (гомойотермні), які називаються ще й теплокровними.

З-поміж тварин з непостійною температурою тіла в стан зимової сплячки впадають різні види молюсків, ракоподібних, павукоподібних, комах, риб, земноводних і плазунів, а з тварин з постійною температурою тіла-кілька видів птахів і багато видів ссавців.

Як зимують равлики?

З типу м'якотілих в зимову сплячку впадають багато видів равликів (наприклад, всі наземні равлики). Садові равлики, що зустрічаються, впадають у зимову сплячку в жовтні, і вона триває до початку квітня. Після тривалого підготовчого періоду, протягом якого вони накопичують у своєму організмі необхідні поживні речовини, равлики знаходять або викопують нірки, щоб кілька особин могли разом перезимувати глибоко під землею, де температура підтримуватиметься на рівні 7 - 8°С. Добре закупоривши норки, равлики спускаються на дно і залягають отвором раковини нагору. Потім вони закривають цей отвір, випускаючи слизову речовину, яка незабаром твердне і стає еластичним (схожим на плівку). При значному похолоданні та нестачі поживних речовин в організмі, равлики зариваються ще глибше в землю і утворюють ще одну плівку, таким чином створюючи повітряні камери, що відіграють роль прекрасного ізолятора. Встановлено, що під час тривалої зимівлі равлики втрачають понад 20% своєї ваги, причому найбільша втрата припадає на перші 25-30 днів. Це пояснюється тією обставиною, що всі процеси обміну речовин поступово згасають, щоб досягти того мінімуму, при якому тварина впадає майже в стан анабіозу з ледве вловимими життєвими функціями. Під час зимової сплячки равлик не харчується, дихання майже припиняється. Навесні, коли наступають перші теплі дні і температура грунту досягає 8-10 ° С, коли починає розвиватися рослинність і випадають перші дощі, равлики вилазять зі своїх зимових сховищ. Тоді починається інтенсивна діяльністьщодо відновлення вичерпаних харчових резервів у їхньому організмі; це виявляється у поглинанні величезної порівняно з їх тілом кількості їжі.

Водяні равлики ставки теж впадають у стан зимової сплячки – більшість із них заривається в мул на дні водоймища, в якому вони мешкають.

Де зимують раки?

Усім відома популярна у народі загроза: «Я тобі покажу, де раки зимують!». Припускають, що ця приказка з'явилася за часів кріпосного права, коли поміщики, караючи кріпаків, що провинилися, примушували їх ловити раків взимку. Тим часом відомо, що це майже неможливо, тому що раки зимують, глибоко закопавшись у ями на дні водойм.

З погляду систематики клас ракоподібних поділяється на два підкласи – вищі та нижчі ракоподібні.

З вищих ракоподібних річковий, болотяний та озерний раки впадають у стан зимової сплячки. Самці зимують групами в глибоких ямах на дні, а самки - поодинці в норках, причому вони ще в листопаді приклеюють до своїх коротких ніжок запліднені яйця, з яких лише в червні вилупляться рачки завбільшки з мурахи.

З нижчих ракоподібних інтерес представляють водяні блохи (рід Дафнії). Вони відкладають, залежно від умов, два види яєць – літні та зимові. Зимові яйця мають міцну оболонку та утворюються при настанні несприятливих умов життя. Для деяких видів нижчих ракоподібних висихання і навіть замерзання яєць є необхідною умовою для продовження їх розвитку.

Діапауза у комах.

За численністю видів комахи перевершують решту класів. Їхня температура тіла залежить від навколишнього середовища, що надає сильний вплив на швидкість життєвих впливів, причому низькі температури значною мірою зменшують цю швидкість. При негативних температурах сильно уповільнюється або практично зупиняється розвиток комахи. Цей анабіотичний стан, відомий під назвою «діапауза», є оборотною зупинкою процесів розвитку і викликається зовнішніми факторами. Діапауза настає при виникненні несприятливих життя умов і триває всю зиму, поки з настанням весни умови стануть сприятливішими.

Настання зимового сезону застає різні види комах на різних стадіях їх розвитку, в яких вони і зимують - у вигляді яєць, личинок, лялечок або дорослих форм, але зазвичай кожен окремий вид впадає в діапаузу на певній стадії розвитку. Так, наприклад, семиточкова сонечко зимує в дорослому стані.

Характерно, що зимівлі комах передує певна фізіологічна підготовка їхнього організму, що складається з накопичення в їх тканинах вільного гліцерину, який не допускає замерзання. Це відбувається на тій стадії розвитку комахи, в якій вони зимуватимуть.

Ще з настанням перших ознак похолодання восени комахи знаходять зручні притулки (під камінням, під корою дерев, під опалим листям у норках у ґрунті тощо), де після снігопаду помірно низька і рівномірна температура.

Тривалість діапаузи у комах знаходяться у прямій залежності від запасів жиру в організмі. Бджоли не впадають у тривалу діапаузу, але все ж таки при температурі від 0 до 6°С заціпенюють і в цьому стані можуть перебувати 7-8 днів. За нижчої температури вони гинуть.

Цікаво і те, як комахи точно визначають момент, коли їм слід вийти з анабіотичного стану. Вчений Н.І. Калабухов досліджував анабіоз у деяких видів метеликів. Він встановив, що тривалість діапаузи в окремих видів різна. Наприклад метелик павичів очей перебував у стані анабіозу 166 днів при температурі 5,9°С, тоді як тутовому шовкопряду знадобилося 193 дні при температурі 8,6°С. На думку вченого, навіть відмінності в географічному районі впливають на тривалість діапаузи.

Чи впадають у зимову сплячку риби?

Своєрідним шляхом пристосовуються до низьких температур води взимку та деякі види великого класу риб. Звичайна температура тіла риб не постійна і відповідає температурі води. При раптовому різкому зниженні температури води риби впадають у шоковий стан. Достатньо, однак, щоб вода потепліла, і вони швидко оживають. Досліди показали, що заморожені риби оживають лише в тих випадках, коли не стали їх кровоносні судини.

Оригінально пристосовуються до низьких температур води взимку деякі риби, що мешкають в арктичних водах: вони змінюють свій склад крові. Зі зниженням температури води восени в їх крові накопичуються солі в такій концентрації, яка характерна для морської води, а при цьому кров замерзає з великими труднощами (своєрідний антифриз).

З прісноводних риб ще в листопаді в зимову сплячку впадають короп, йорж, окунь, сом та інші. Коли температура води падає нижче 8 - 10 ° С, ці риби переходять у більш глибокі частини водойм, зариваються великими групами в мул і залишаються там у стані зимової сплячки протягом усієї зими.

Деякі морські риби теж переносять сильні холоди у стані зимової сплячки. Так, наприклад, оселедець вже восени наближаються до узбережжя Льодовитого океану, щоб впасти в стан зимової сплячки на дні якогось невеликого затоки. Чорноморська хамса теж зимує у південних районах моря – біля берегів Грузії, у цей час вона не є активною та їжу не споживає. А азовська хамса перед настанням зимового періодумігрує до Чорного моря, де збирається до груп у порівняно малорухливому стані.

Зимова сплячка у риб характеризується вкрай обмеженою їхньою активністю, повним припиненням харчування та різким зменшенням обміну речовин. У цей час їхній організм підтримується за рахунок запасів поживних речовин, накопичених завдяки рясному харчуванню в осінній період.

Зимова сплячка земноводних

За способом життя та влаштування клас земноводних є перехідним між типово водними хребетними та типово наземними тваринами. Відомо, що різні види жаб, тритонів, саламандр також проводять несприятливий зимовий сезон у стані заціпеніння, оскільки це тварини із непостійною температурою тіла, яка залежить від температури навколишнього середовища.

Встановлено, що зимова сплячка жаб триває від 130 до 230 днів та її тривалість залежить від тривалості зими.

У водоймищах, щоб перезимувати, жаби збираються групами по 10-20 екземплярів, зариваються в мул, у підводні западини та інші порожнечі. Під час зимової сплячки жаби дихають лише через шкіру.

Взимку тритони зазвичай влаштовуються під теплими прогнілими пнями і стовбурами дерев, що впали. Якщо вони не знаходять поблизу таких зручних «квартир», то задовольняються тріщинами у ґрунті.

Плазуни теж впадають у зимову сплячку

З класу плазунів майже всі види нашої фауни взимку впадають у стан зимової сплячки. Низькі зимові температури – головна причина цього явища.

Зимові квартири - це зазвичай підземні печери або порожнечі, що утворилися навколо великих старих пнів з гнилим корінням, щілини в скелях та інших місцях, які не доступні їхнім ворогам. У таких укриттях збирається велика кількість змій, утворюючи величезні зміїні клубки. Встановлено, що температура змій під час зимової сплячки майже відрізняється від температури довкілля.

Більшість видів ящірок (лугова, смугаста, зелена, лісова, веретениця) теж впадають у зимову сплячку, закопавшись у ґрунт, у нори, яким не загрожує повінь. У теплі сонячні дні взимку ящірки можуть «прокидатися» і виповзати зі своїх зимових притулків на кілька годин, щоб пополювати, після чого знову ховаються у свої нірки, впадаючи в стан заціпеніння.

Болотяні черепахи проводять зиму, закопавшись у мул водойм, в яких вони мешкають, у той час як сухопутні забираються на глибину до 0,5 м у ґрунт у якісь природні укриття або нори кротів, лисиць, гризунів, закрившись торфом, мохом та вологими. листя.

Підготовка до зимівлі починається ще у жовтні, коли черепахи накопичують жир. Навесні при тимчасовому потеплінні вони прокидаються, іноді цілий тиждень.

Чи є птахи, які впадають у зимову сплячку?

Більшість тварин із непостійною температурою тіла, яка залежить від навколишнього середовища, впадає у стан зимової сплячки. Але дивно, що і багато тварин з постійною температурою тіла, наприклад птахи, теж можуть впадати в зимову сплячку протягом несприятливих сезонів року. Відомо, що більшість птахів уникає несприятливих зимових умов шляхом перельотів. Ще Аристотель у своїй багатотомній «Історії тварин» звернув увагу на той факт, що «частина птахів відлітає, щоб перезимувати у теплих країнах, а інші ховаються у різних сховищах, де впадають у зимову сплячку».

До цього висновку дійшов і великий шведський натураліст Карл Лінней, який у своїй праці «Система природи» писав: «Восени, коли починається похолодання, ластівки, не знаходячи достатньо комах для харчування, починають шукати притулок для зимівлі в заростях очерету ».

Заціпеніння, в яке впадають деякі види птахів, значно відрізняється від зимової сплячки, властивої багатьом ссавцям. Насамперед організм птахів не тільки не накопичує енергетичних запасів у вигляді жиру, але, навпаки, витрачає значну їх частину. У той час як ссавці впадають у зимову сплячку, помітно додавши у вазі, птахи перед заціпенінням сильно худнуть. Ось чому явище заціпеніння у птахів, вважає радянський біолог Р. Потапов, має називатися не зимової сплячкою, а гіпотермією.

Досі механізм гіпотермії у птахів остаточно не вивчений. Впадання птахів у стан заціпеніння за несприятливих умов життя є пристосувальну фізіологічну реакцію, що закріпилася в процесі еволюції.

Які ссавці впадають у зимову сплячку?

Як і у тих тварин, про які йшлося раніше, так і у ссавців зимова сплячка – це біологічний пристрій для переживання несприятливого сезону року. Незважаючи на те, що тварини з постійною температурою тіла зазвичай переносять умови холодного клімату, нестача придатної їжі взимку стала причиною придбання та поступового закріплення в процесі еволюції деякими з них цього своєрідного інстинкту – проведення несприятливого зимового сезону у неактивному стані зимової сплячки.

Розрізняють три типи зимової сплячки за ступенем заціпеніння:

1) легке заціпеніння, яке легко припиняється (єноти, борсуки, ведмеді, єнотовидні собаки);

2) повне заціпеніння, що супроводжується періодичними пробудженнями тільки в тепліші зимові дні (хом'яки, бурундуки, кажани);

3) справжня безперервна зимова сплячка, що є стабільним, тривалим заціпенінням (суслики, їжаки, бабаки, тушканчики).

Зимовій сплячці ссавців передує певна фізіологічна підготовка організму. Вона полягає насамперед у накопиченні запасів жиру, головним чином під шкірою. У деяких сплячих взимку зимової сплячкою підшкірний жир досягає 25% загальної маси тіла. Наприклад, ховрахи ще на початку осені гладшають, збільшуючи вагу свого тіла втричі в порівнянні з весняно-літньою вагою. Перед зимовою сплячкою значно товстіють і їжаки, і бурі ведмеді, а також і летючі миші.

Інші ссавці, наприклад хом'яки та бурундуки, не накопичують великих запасів жиру, а роблять запаси їжі у своєму притулку, щоб користуватися ними в періоди свого короткого пробудження взимку.

Під час зимової сплячки всі види ссавців лежать нерухомо у норах, згорнувшись у клубок. Так краще зберегти тепло і обмежити теплообмін з навколишнім середовищем. Зимник квартири багатьох ссавців – це природні порожнечі стебел та дупла дерев.

З комахоїдних ссавців їжак, готуючись до зимової сплячки, збирає в затишному місці мох, листя, сіно і влаштовує собі гніздо. Але «поселяється» у своєму новому будинку лише тоді, коли температура тривалий час утримується нижче за 10°С. Перед цим їжак рясно харчується, щоб нагромадити енергію у вигляді жиру.

Зимова сплячка бурих ведмедів є легким заціпенінням. У природі влітку ведмідь накопичує товстий шар підшкірного жиру і перед настанням зими влаштовується у своєму барлозі для зимової сплячки. Зазвичай барліг покривається снігом, так що всередині значно тепліше, ніж зовні. Під час сплячки накопичені жирові запаси використовуються організмом ведмедя і як джерело поживних речовин, а також оберігають тварину від замерзання.

З фізіологічної точки зору зимова сплячка ссавців характеризується ослабленням всіх функцій життєдіяльності організму до мінімуму, який дозволив би їм пережити несприятливі зимові умови без їжі.