Томаш Уминьский - Животные и континенты (Популярная зоогеография)
Органы чувств. Развитие органов чувств, их особенности и функционирование непосредственно связаны со свойствами среды жизни, которую они «исследуют». У организмов в водной среде возник, например, такой орган, как «боковая линия». Рыбы используют ее для улавливания импульсов от движения воды. Водным животным присуще «химическое чувство», определяющее изменение химизма среды. У наземных животных это чувство разделяется на вкус и обоняние. Для многих млекопитающих, особенно для тех, которые ведут ночной образ жизни, наиболее важным чувством оказывается именно обоняние.
Огромное значение для обитателей суши имеет слух, который развивался и совершенствовался по мере развития голосовых органов и звуковой сигнализации. Особая форма коммуникативных связей у животных возникла на основе ультразвуков и развития эхолокации. Этот способ исследования среды и общения свойствен некоторым группам животных как на суше, так и в водной среде. Классическим примером этого в первом случае служат летучие мыши, у которых возник сложный аппарат для эхолокации, помогающий им добывать корм ночью путем ловли летающих насекомых и свободно передвигаться во тьме пещер.
Другой пример дают обитатели вод — дельфины, локационные способности которых поражают своим совершенством и в настоящее время усиленно изучаются. Зрение в наибольшей степени развито у сухопутных животных, что связано с малой плотностью воздуха по сравнению с водой. Органы зрения по-разному устроены у беспозвоночных и позвоночных животных, но и у тех и у других они могут обеспечивать исключительную остроту и высокую разрешающую способность.
Органы чувств — это важнейшие каналы связи организмов со средой.
Влажность. Влажность, так же как и плотность среды, оказывается важнейшим фактором, дифференцирующим условия жизни. В водной среде вопрос о влажности просто снимается. Здесь возникают проблемы регулирования осмотического давления в организмах водных животных, обитающих в гипертонической, насыщенной солями водной среде, и т. п.
Для сухопутных животных влажность — важнейший фактор, влияющий на их распределение по местам обитания, на ход их сезонной жизни, на суточную активность и в итоге на их географическое распространение. Тут имеют значение и общие показатели влажности климата, и сезонный ритм увлажнения, и влажность воздуха, почв, и даже влажность микроклимата нор животных — соседей по биогеоценозу.
Покровы тела. Предохранение организма от избыточной потери влаги — одно из важнейших условий жизни животных на суше. Поэтому кожный покров позвоночных и иные оболочки у животных различных групп наряду с разнообразными функциями (теплоизоляцией, механической защиты, дыхательной, локомоторной и др.) исполняют роль относительно водонепроницаемой пленки.
Различные членистоногие в большинстве случаев покрыты жестким, непроницаемым панцирем из хитина. Брюхоногие защищают свое тело чаще всего известковыми раковинами, роговой кутикулой и выделениями слизи на открытых участках оболочки тела.
Кожа позвоночных мягкая и эластичная, покрыта с поверхности ороговевшим отмершим слоем, ограничивающим испарение. На коже пресмыкающихся развиваются толстые роговые чешуйки и пластинки, у птиц — перья и пух, у большинства млекопитающих — шерсть. Меньше испаряется влага с поверхности тела у животных, обитающих во влажной среде, в почве, в лесном опаде или скрывающихся в глубине нор.
Органы дыхания. Развитие органа дыхания у животных связано с возникновением большой увлажненной поверхности для увеличения его контакта с воздухом, из которого кислород должен поступать в кровь. В водной среде дыхание осуществляется с помощью жабер (разветвленной системы тонкостенных выростов тела, пропитанных кровеносными сосудами) или всей поверхностью тела. Сухопутные животные вынуждены предохранять свой дыхательный аппарат от высыхания. С этим связаны разнообразные приспособления, выработавшиеся в результате длительной эволюции: у некоторых групп животных, например насекомых, это система трахей, пронизывающих тело животного и доставляющих кислород в различные части организма, у других животных — большинства наземных позвоночных — имеются легкие — специальный дыхательный орган, находящийся внутри тела и обладающий губчатым, альвеолярным строением[2]. Последнее обеспечивает огромную поверхность контакта увлажненных тканей тела, несущих тонкие капиллярные кровеносные сосуды, с воздухом при ограниченном объеме всего органа.
Среди главнейших характеристик различных классов животных важное место принадлежит типичным для каждого класса особенностям покровов тела и системе органов дыхания. В пределах же класса процесс приспособления отдельных групп животных к среде не вносит принципиальных изменений в схему строения дыхательного органа и покровов тела.
Географические законы и некоторые факторы среды
Закон Глогера. Уже в прошлом столетии зоологи отмечали, что наземные животные, обитающие в местностях с влажным климатом, оказываются более темноокрашенными, чем животные тех же или близких им видов, населяющие засушливые районы. Это явление научно анализировал и предложил формулировку его в качестве зоогеографического правила Константин Альберт Глогер, опубликовавший в 1833 году во Вроцлаве книгу «Изменения у птиц под влиянием климата».
Отмеченная закономерность оказалась общей как для позвоночных животных, так и для беспозвоночных. Лабораторные опыты с полевыми сверчками (Gryllus campestris) показали, что при содержании сверчков в помещении, где поддерживалась относительная влажность воздуха 60–80 %, они приобретали насыщенную темную окраску.
Невольными участниками подобного опыта оказались птицы — некрупные дубоносы (Munia flaviprymna), обитающие в пустынных внутренних районах Австралии. Несколько птиц этого светлоокрашенного пустынного вида были завезены в Англию и содержались в неволе. После трех лет жизни во влажном английском климате на оперении птиц появились темные пятна, усилившие сходство этого пустынного вида с темноокрашенным близким видом, дубоносом Munia castaneithorax, живущим во влажных приморских лесах Австралии.
Позже эта закономерность была подтверждена многими примерами. Наиболее простые из них: изменчивость брюхоногих моллюсков Arianta arbustorum и Succinea pfeifferi, обитающих в Средней и Восточной Европе, травяной лягушки (Rana temporaria) и живородящей ящерицы (Lacerta vivipara). Интересно, что американские кроты Scapanus в штатах Вашингтон и Орегон имеют черный мех, в Северной Калифорнии, где климат суше, они коричневатые, а в Южной Калифорнии, где еще суше, их мех светлый, серебристый. Эта биогеографическая закономерность получила название закона Глогера.
Цвет и интенсивность окраски наружных покровов животных зависят от количества пигмента — меланина, а на образование его оказывают влияние не только влажность воздуха, но и температура среды. Низкая температура вызывает посветление окраски, высокая температура, напротив, потемнение. Совокупное воздействие на организм животного обоих этих факторов (влажности среды и ее температуры) как раз дает тот результирующий эффект, который мы обычно наблюдаем. В некоторых случаях из закона Глогера имеются исключения, вызванные разными сочетаниями влажности и температуры воздуха. Так, шерсть у волков из Белоруссии имеет более светлую, пепельную окраску, чем у волков из Пиренеев — довольно темных, с коричневатым оттенком.
Температура. Температура окружающей среды — мощный фактор, влияющий и нередко определяющий размещение на земле живых организмов. Колебания температуры на суше, включая температуру поверхности почвы, имеют очень широкий диапазон — от +80° до —70 °C. А в океанах почти в 5 раз меньше: от +30° до —2 С.
Изменения температуры на суше иногда могут быть очень быстрыми. Для некоторых природных зон характерно изменение температуры окружающей среды на несколько десятков градусов в течение суток. Таких температурных контрастов не знает водная среда.
У наземных животных сложилась во многих случаях глубокая дифференциация организмов по их требованиям к термическим условиям среды жизни.
Животные стенотермные и эвритермные. Каждый вид животного имеет свойственный ему диапазон наиболее благоприятных для жизни температур, который называется температурным оптимумом данного вида. Этот диапазон температур, то есть пределы температурного оптимума, у некоторых видов может быть относительно широк, у других же охватывает всего несколько градусов. Если температурный оптимум у какого-либо вида узок и нормальная жизнедеятельность организма нарушается при выходе за пределы этого температурного лимита, а также если животное плохо переносит колебания температуры среды, то такой вид называют стенотермным.
