Modalități de experimentare a condițiilor nefavorabile de către organismele vii (iernare, hibernare, animație suspendată, migrație etc.)

Secțiuni: Biologie

Obiective: cresterea ariilor de cunostinte ale elevilor; învață să analizeze fenomenul de încetare temporară a activității vitale în organismele vii, folosindu-l ca mijloc de adaptare și supraviețuire în condiții nefavorabile.

Echipamente: mese de moluște, crustacee, insecte, pești, amfibieni, reptile, păsări, mamifere.

Sezonul de iarnă este nefavorabil pentru mulți reprezentanți ai lumii animale și vegetale, atât din cauza temperaturilor scăzute, cât și a unei scăderi accentuate a capacității de a obține hrană. În cursul dezvoltării evolutive, multe specii de animale și plante au dobândit mecanisme de adaptare deosebite pentru a supraviețui într-un sezon nefavorabil. La unele specii de animale a apărut și s-a impus instinctul de a crea rezerve de hrană; alții au dezvoltat o altă adaptare - migrația. Sunt cunoscute zboruri uimitor de lungi ale multor specii de păsări, migrația unor specii de pești și alți reprezentanți ai lumii animale. Cu toate acestea, în procesul de evoluție la multe specii de animale, a fost observat și un alt mecanism fiziologic perfect de adaptare - capacitatea de a cădea la prima vedere într-o stare lipsită de viață, care la diferite specii de animale se manifestă în moduri diferite și are nume diferite. (anabioză, hipotermie etc.). Între timp, toate aceste afecțiuni se caracterizează prin inhibarea la minimum a funcțiilor vitale ale organismului, ceea ce îi permite să supraviețuiască condițiilor nefavorabile de iarnă fără a mânca. O astfel de stare de moarte imaginară se încadrează în acele specii de animale care nu sunt capabile să-și asigure hrana iarna și pentru ele există pericolul de moarte din cauza frigului și a foametei. Și toate acestea, dezvoltate în procesul de evoluție, sunt supuse unei stricte oportunități naturale - necesitatea de a conserva specia.

Hibernarea este un fenomen larg răspândit în natură, în ciuda faptului că manifestările sale sunt diferite la reprezentanții anumitor grupuri de animale, fie că sunt animale cu temperatură corporală instabilă (poikilotermic), numite și cu sânge rece, la care temperatura corpului depinde de temperatura mediului ambiant, sau animale cu o temperatură constantă a corpului (homeotermă), numite și cu sânge cald.

Dintre animalele cu temperatura corporală instabilă, diverse tipuri de moluște, crustacee, arahnide, insecte, pești, amfibieni și reptile cad în stare de hibernare, iar din animalele cu o temperatură constantă a corpului, mai multe specii de păsări și multe specii de mamifere.

Cum hibernează melcii?

De la tipul moale la hibernare se scurg multe specii de melci (de exemplu, toți melcii de uscat). Melcii de grădină întâlniți hibernează în octombrie și durează până la începutul lunii aprilie. După o lungă perioadă pregătitoare, timp în care acumulează în organism necesarul nutrienți, melcii găsesc sau sapă vizuini astfel încât mai mulți indivizi să poată ierna împreună adânc în subteran, unde temperatura se va menține la 7 - 8 ° C. După ce au înfundat bine nurcile, melcii coboară în fund și se întind cu coaja deschisă. Ei închid apoi această gaură, eliberând o substanță lipicioasă care în curând se întărește și devine elastică (ca o peliculă). Cu o vată de frig semnificativă și o lipsă de nutrienți în organism, melcii se înfundă și mai adânc în pământ și formează o altă peliculă, creând astfel camere de aer care joacă rolul unui excelent izolator. S-a stabilit că în timpul unei perioade lungi de iernare, melcii pierd mai mult de 20% din greutate, cea mai mare pierdere având loc în primele 25-30 de zile. Acest lucru se datorează faptului că toate procesele metabolice se estompează treptat pentru a ajunge la minimul la care animalul cade aproape într-o stare de animație suspendată cu funcții vitale abia perceptibile. În timpul hibernării, melcul nu se hrănește, respirația aproape se oprește. În primăvară, când primul zile calde iar temperatura solului ajunge la 8-10°C, cand vegetatia incepe sa se dezvolte si cad primele ploi, melcii ies din adaposturile de iarna. Apoi începe activitatea intensivă pentru a restabili rezervele de alimente epuizate din organismul lor; aceasta se exprimă prin absorbția unei cantități uriașe de alimente în comparație cu corpul lor.

Melcii de apă, melcii de iaz, cad și ei într-o stare de hibernare - cei mai mulți dintre ei se înfundă în nămolul din fundul rezervorului în care trăiesc.

Unde hibernează racii?

Toată lumea știe amenințarea populară în rândul oamenilor: „Vă arăt unde hibernează racii!”. Se crede că acest proverb a apărut în vremea iobăgiei, când moșierii, pedepsindu-i pe iobagii vinovați, îi obligau să prindă raci iarna. Între timp, se știe că acest lucru este aproape imposibil, deoarece racii iernează, adânc îngropați în găurile din fundul rezervoarelor.

Din punct de vedere al taxonomiei, clasa crustaceelor ​​este împărțită în două subclase - crustacee superioare și inferioare.

Dintre crustaceele superioare, racii de râu, de mlaștină și de lac intră într-o stare de hibernare. Masculii hibernează în grupuri în gropi adânci de la fund, iar femelele singure la nurci, iar în noiembrie lipesc ouăle fecundate de picioarele lor scurte, din care eclozează crustaceele de mărimea furnicilor abia în iunie.

Dintre crustaceele inferioare, sunt de interes puricii de apă (genul Daphnia). Depun, in functie de conditii, doua tipuri de oua - vara si iarna. Ouăle de iarnă au o coajă puternică și se formează atunci când apar condiții de viață nefavorabile. Pentru unele specii de crustacee inferioare, uscarea și chiar înghețarea ouălor sunt conditie necesara pentru a-și continua dezvoltarea.

Diapauză la insecte

Prin numărul de specii, insectele depășesc toate celelalte clase. Temperatura corpului lor depinde de mediu inconjurator, care are un efect puternic asupra vitezei influențelor vitale, iar temperaturile scăzute reduc semnificativ această viteză. La temperaturi negative, întreaga dezvoltare a insectei încetinește sau se oprește practic. Această stare anabiotică, cunoscută sub numele de „diapauză”, este o oprire reversibilă a proceselor de dezvoltare și este cauzată de factori externi. Diapauza apare atunci când condițiile sunt nefavorabile pentru viață și continuă pe tot parcursul iernii, până când condițiile devin mai favorabile odată cu debutul primăverii.

Debutul sezonului de iarnă tipuri diferite insecte în diferite stadii ale dezvoltării lor, în care hibernează - sub formă de ouă, larve, pupe sau forme adulte, dar de obicei fiecare specie individuală intră în diapauză la un anumit stadiu al dezvoltării sale. Deci, de exemplu, șapte puncte buburuză iarna ca adult.

Este caracteristic că iernarea insectelor este precedată de o anumită pregătire fiziologică a corpului lor, constând în acumularea de glicerol liber în țesuturile lor, care nu permite înghețarea. Acest lucru se întâmplă în stadiul de dezvoltare al insectei în care vor ierna.

Chiar și odată cu apariția primelor semne de răcire toamna, insectele găsesc adăposturi confortabile (sub pietre, sub scoarța copacilor, sub frunzele căzute în vizuini din sol etc.), unde după o ninsoare temperatura este moderat scăzută și uniformă.

Durata diapauzei la insecte este direct legată de rezervele de grăsime din organism. Albinele nu cad într-o diapauză lungă, dar totuși la o temperatură de 0 până la 6 ° C devin amorțite și pot rămâne în această stare timp de 7-8 zile. La temperaturi mai scăzute ei mor.

De asemenea, este interesant modul în care insectele determină cu exactitate momentul în care ar trebui să iasă din starea anabiotică. Omul de știință N.I. Kalabukhov a investigat anabioza la unele specii de fluturi. El a descoperit că durata diapauzei variază de la specie la specie. De exemplu, fluturele de păun a fost în animație suspendată timp de 166 de zile la o temperatură de 5,9 ° C, în timp ce viermele de mătase a avut nevoie de 193 de zile la o temperatură de 8,6 ° C. Potrivit omului de știință, chiar și diferențele din zona geografică afectează durata diapauzei.

Peștii hibernează?

Într-un mod deosebit, unele specii dintr-o clasă mare de pești se adaptează la temperaturi scăzute ale apei în timpul iernii. Temperatura normală a corpului la pești nu este constantă și corespunde temperaturii apei. Cu o scădere bruscă a temperaturii apei, peștele intră într-o stare de șoc. Este suficient, totuși, ca apa să se încălzească și ei „prind viață” rapid. Experimentele au arătat că peștii congelați prind viață numai atunci când vasele lor de sânge nu sunt înghețate.

Adaptați inițial la temperaturi scăzute ale apei în timpul iernii, unii pești care trăiesc în apele arctice: își schimbă compoziția sângelui. Odată cu scăderea temperaturii apei toamna, sărurile se acumulează în sângele lor într-o astfel de concentrație care este caracteristică apei de mare și, în același timp, sângele îngheață cu mare dificultate (un fel de antigel).

Din peste de apa dulceîn noiembrie, crapii, bibanii, somnul și alții intră în hibernare. Când temperatura apei scade sub 8 - 10°C, acești pești se deplasează în părțile mai adânci ale rezervoarelor, se înfundă în nămol în grupuri mari și rămân acolo în stare de hibernare pe tot parcursul iernii.

niste pește de mare tolerează, de asemenea, frigul sever în stare de hibernare. Deci, de exemplu, heringul se apropie deja toamna de coasta Oceanului Arctic pentru a intra într-o stare de hibernare la fundul unui mic golf. Ansoa de la Marea Neagră iernează și în regiunile sudice ale mării - în largul coastei Georgiei, în acest moment nu este activă și nu consumă alimente. Și hamsia Azov înainte de debutul perioadei de iarnă migrează în Marea Neagră, unde se adună în grupuri într-o stare relativ sedentară.

Hibernarea la pești se caracterizează prin activitatea lor extrem de limitată, încetarea completă a hrănirii și o scădere bruscă a metabolismului. În acest moment, organismul lor este susținut de rezervele de nutrienți acumulate datorită nutriției abundente din toamnă.

hibernarea amfibienilor

În ceea ce privește stilul de viață și structura, clasa de amfibieni este de tranziție între vertebratele tipic acvatice și animalele tipic terestre. Se știe că tipuri diferite broaștele, tritonii, salamandrele petrec și sezonul nefavorabil de iarnă în stare de stupoare, acestea fiind animale cu temperatură instabilă a corpului, care depinde de temperatura mediului ambiant.

S-a stabilit că hibernarea broaștelor durează de la 130 la 230 de zile și durata acesteia depinde de durata iernii.

În rezervoare, pentru a ierna, broaștele se adună în grupuri de 10-20 de exemplare, se înfundă în nămol, în depresiuni subacvatice și în alte goluri. În timpul hibernării, broaștele respiră doar prin piele.

În timpul iernii, tritonii se cuibăresc de obicei sub cioturile și trunchiurile de copaci căzuți, putrede și calde. Dacă nu găsesc astfel de „apartamente” convenabile în apropiere, se mulțumesc cu crăpăturile din sol.

Și reptilele hibernează

Din clasa reptilelor, aproape toate speciile faunei noastre cad în stare de hibernare iarna. Scăzut temperaturile de iarnă este motivul principal al acestui fenomen.

Cartierele de iarnă sunt de obicei caverne subterane sau goluri formate în jurul unor cioturi vechi mari cu rădăcini putrezite, crăpături în stânci și alte locuri care nu sunt accesibile inamicilor lor. În astfel de adăposturi, un număr mare de șerpi se adună, formând coloane uriașe de șerpi. S-a stabilit că temperatura șerpilor în timpul hibernării aproape că nu diferă de temperatura ambiantă.

Majoritatea speciilor de șopârle (lunca, dungi, verzi, pădure, fus) hibernează și ele, făcând vizuini în sol, în vizuini care nu sunt amenințate de inundații. În zilele calde și însorite de iarnă, șopârlele se pot „trezi” și se târăsc din adăposturile lor de iarnă timp de câteva ore pentru a vâna, după care se ascund din nou în vizuinile lor, căzând într-o stare de toropeală.

Țestoasele de mlaștină își petrec iarna făcând vizuini în nămolul rezervoarelor în care trăiesc, în timp ce țestoasele terestre urcă la o adâncime de 0,5 m în sol în niște adăposturi naturale sau gropi de alunițe, vulpi, rozătoare, acoperindu-se cu turbă, mușchi și frunze umede.

Pregătirea pentru iernare începe în octombrie, când țestoasele acumulează grăsime. Primavara, cu incalzire temporara, se trezesc, uneori pentru o saptamana intreaga.

Există păsări care hibernează iarna?

Majoritatea animalelor cu temperatura corpului instabilă, care depinde de mediu, cad într-o stare de hibernare. Dar, în mod surprinzător, multe animale cu o temperatură constantă a corpului, precum păsările, pot hiberna și în anotimpurile nefavorabile ale anului. Se știe că majoritatea păsărilor evită condițiile nefavorabile de iarnă prin migrare. Chiar și Aristotel, în volumul său „Istoria animalelor”, a atras atenția asupra faptului că „unele dintre păsări zboară pentru a petrece iarna în țările calde, în timp ce alții se refugiază în diverse adăposturi, unde cad în hibernare.”

La această concluzie a ajuns și marele naturalist suedez Karl Linnaeus, care în lucrarea sa „Sistemul naturii” a scris: „Toamna, când începe frigul, rândunelele, negăsind suficiente insecte pentru hrană, încep să caute adăpost pentru iernarea în stuf. albii de-a lungul malurilor lacurilor și râurilor.”

Torpoarea în care cad unele specii de păsări este destul de diferită de hibernarea comună multor mamifere. În primul rând, corpul păsărilor nu numai că nu acumulează rezerve de energie sub formă de grăsime, ci, dimpotrivă, consumă o parte semnificativă din ele. În timp ce mamiferele intră în hibernare, după ce s-au îngrășat vizibil, păsările pierd mult în greutate înainte de stupoare. De aceea, fenomenul de toropeală la păsări, potrivit biologului sovietic R. Potapov, ar trebui numit nu hibernare, ci hipotermie.

Până acum, mecanismul hipotermiei la păsări nu este pe deplin înțeles. Căderea păsărilor într-o stare de stupoare în condiții nefavorabile de viață este o reacție fiziologică adaptativă care a fost fixată în procesul de evoluție.

Ce mamifere hibernează iarna?

La fel ca la animalele discutate mai devreme, la fel și la mamifere, hibernarea este o adaptare biologică pentru a supraviețui sezonului nefavorabil al anului. Deși animalele cu o temperatură constantă a corpului tolerează de obicei climatele reci, lipsa hranei adecvate iarna a făcut ca unele dintre ele să dobândească și să consolideze treptat în cursul evoluției acest instinct deosebit - de a petrece un sezon de iarnă nefavorabil într-o stare inactivă de hibernare. .

Există trei tipuri de hibernare în funcție de gradul de torpor:

1) ușoară toropeală, care se oprește ușor (ratoni, bursuci, urși, câini raton);

2) stupoare completă, însoțită de treziri periodice numai în zilele mai calde de iarnă (hamsteri, chipmunks, lilieci);

3) hibernare neîncetată reală, care este o stupoare stabilă, prelungită (veverițe de pământ, arici, marmote, jerbo).

Hibernarea de iarnă a mamiferelor este precedată de o anumită pregătire fiziologică a organismului. Constă în primul rând în acumularea de rezerve de grăsime, în principal sub piele. Unii hibernează iarna grăsime subcutanata ajunge la 25% masa totala corp. De exemplu, veverițele de pământ se îngrașă la începutul toamnei, crescându-și greutatea corporală de trei ori față de greutatea de primăvară-vară. Înainte de hibernare, atât aricii, cât și urșii bruni, precum și toți liliecii.

Alte mamifere, cum ar fi hamsterii și chipmunks, nu acumulează depozite mari de grăsime, ci stochează alimente în adăpostul lor pentru a le folosi în perioadele scurte de trezire din timpul iernii.

În timpul hibernării, toate speciile de mamifere zac nemișcate în vizuinile lor, încovoiate într-o minge. Deci, cel mai bine este să vă mențineți cald și să limitați schimbul de căldură cu mediul. Apartamentele Zimnik ale multor mamifere sunt goluri naturale de tulpini și goluri ale copacilor.

De la mamiferele insectivore, ariciul, pregătindu-se pentru hibernare, culege mușchi, frunze, fân într-un loc retras și își aranjează un cuib. Dar el se „instalează” în noua lui casă doar când temperatura pentru mult timp se menține sub 10 ° C. Înainte de asta, ariciul mănâncă din abundență pentru a acumula energie sub formă de grăsime.

Hibernarea de iarnă a urșilor bruni este o ușoară stupoare. În natură, vara, un urs acumulează un strat gros de grăsime subcutanată și, imediat înainte de debutul iernii, se instalează în bârlogul său pentru hibernare. De obicei, bârlogul este acoperit cu zăpadă, deci este mult mai cald înăuntru decât afară. În timpul hibernării, rezervele de grăsime acumulate sunt folosite de corpul ursului ca sursă de nutrienți și, de asemenea, protejează animalul de îngheț.

Din punct de vedere fiziologic, hibernarea mamiferelor se caracterizează prin slăbirea tuturor funcțiilor vitale ale organismului la minim care le-ar permite să supraviețuiască condițiilor nefavorabile de iarnă fără hrană.

Spre deosebire de plante, animalele sunt heterotrofi. Așa-numitele organisme care nu sunt capabile să creeze materie organică din anorganic. Ei creează substanțele organice necesare organismului lor din substanțele organice care vin cu alimente. Spre deosebire de animale, plantele formează substanțe organice din substanțe anorganice, folosind energia luminii pentru aceasta. Dar în viața animală ușoară joacă de asemenea un rol important. Multe animale au organe de vedere care le permit să navigheze în spațiu, să distingă indivizii din propria specie de ceilalți, să caute hrană, să facă migrații etc. Unele specii de animale sunt active în timpul zilei ( falconiforme, rândunele, zebrele), altele noaptea ( gandaci de bucatarie, bufnițe, arici).

Majoritatea speciilor de animale trăiesc în condiții care se schimbă pe parcursul anului. În primăvară, durata orelor de lumină crește treptat, iar odată cu apropierea toamnei, începe să scadă. Răspunzând la schimbările în durata orelor de lumină, animalele se pot pregăti în avans pentru apariția schimbărilor în natură. Răspunsul organismelor la modificările orelor de lumină se numește fotoperiodism.

O alta factor important natura neînsuflețită care afectează activitatea vitală a organismelor este temperatura. La animale cu sânge rece (nevertebrate, peşte, amfibieni, reptile) temperatura corpului depinde de temperatura mediului ambiant. În condiții de temperatură scăzută, acestea cad într-o stare de stupoare.

animale cu sânge cald (păsări, mamifere) sunt capabili să mențină temperatura corpului, indiferent de modificările acesteia în mediu, la un nivel mai mult sau mai puțin constant. Pentru a face acest lucru, trebuie să cheltuiască multă energie. Prin urmare, iarna se confruntă cu problema acută de a găsi hrană.

Animalele care trăiesc la temperaturi scăzute sunt numite iubitor de frig (pinguini, urs polar , pește de adâncime si etc.). Aceste animale au părul sau pene bine dezvoltate, un strat de grăsime subcutanată etc.

Se numesc specii care trăiesc la temperaturi ridicate termofilă (corali pietrosi, antilopele, hipopotami, ca o sperietoare si etc.) (Fig. 276, 4-6). Multe specii sunt capabile să trăiască în condiții de schimbări periodice de temperatură. Ei sunt numiti, cunoscuti rezistent la frig (lupii, vulpi, hanorac cu gluga si etc.) .

O alta factor de mediu, care joacă un rol important în viața animalelor, este umiditate . Corpul multor animale conține 50-60% apă, iar corpul meduzelor este de până la 98%. Apa asigură transportul substanțelor în organism, participă la transformările chimice ale acestora, reglarea temperaturii corpului, excreția produșilor finali ai metabolismului etc. Printre animale sunt iubitor de umezeală, rezistent la secetăși sec-iubitor. La iubitor de umezeală includ acele specii de animale care pot trăi numai în condiții de umiditate ridicată (de exemplu, păduchi, râme , amfibieni). Spre deosebire de ei, specie iubitoare de uscat (scarabeul sacru, vederi spre deșert şarpeși șopârlele etc.) sunt capabili să rețină eficient apa în corpul lor. Acest lucru le oferă posibilitatea de a trăi în stepe aride și deșerturi. Multe specii de animale sunt rezistent la seceta: sunt capabili să supraviețuiască anumitor perioade de secetă (multe specii Jukov, reptile, mamifere si etc.).

Pentru animalele care trăiesc în mediu acvatic, important compoziția de sare a apei. Unele tipuri de protozoare, crustacee, pești pot trăi numai în apă dulce, altele - doar în mări. material de pe site

Experiența de către animale a perioadelor lungi de condiții nefavorabile. Animalele experimentează perioade de condiții adverse în moduri diferite. De exemplu, iarna, unele specii de animale hibernează ( urs brun, arici, bursucul etc.). Acest lucru le permite să-și reducă cheltuielile de energie atunci când alimentele sunt rare. Pentru locuitorii deșertului, hibernarea poate avea loc vara, în timpul sezonului uscat. Animalele unicelulare suportă condiții nefavorabile în stadiul de chisturi. Multe nevertebrate supraviețuiesc în condiții nefavorabile în stadiul de ou (printre crustacee - scute, multe insecte).

Printre factori neînsuflețiți cel mai mare impact asupra animalelor este realizat de:

• ușoară;
• temperatura;
• umiditate;
• compoziția de sare a apei.

Pe această pagină, material pe teme:

• Factori de habitat pentru natura neînsuflețită

• Ce factor al naturii neînsuflețite afectează pinul

• Condiții nefavorabile ale naturii

• Influența diferiților factori pentru cel de-al Doilea Război Mondial de natură biologică

• Cum afectează animalele natura neînsuflețită

Întrebări despre acest articol:

Schimbarea anotimpurilor în zonă temperată presupune schimbări semnificativeîn viața naturii, asociată în primul rând cu schimbările de temperatură. Adaptările plantelor și animalelor asociate cu modificările condițiilor externe au formă diferităși manifestări: la mamifere, crește un subpelaj gros, pasari calatoareîși schimbă habitatul, alte păsări sunt acoperite cu puf, care este un slab conductor de căldură și protejează animalele de hipotermie iarna.

Pregătirea pentru iarnă

La mijlocul verii, creșterea multor specii de plante se oprește, numărul de plante cu flori scade și reproducerea păsărilor se încheie. Începe coacerea fructelor și semințelor; pregătindu-se de iarnă.

Plantele acumulează nutrienți de rezervă în organele de iernat: rădăcini, rizomi, bulbi, tuberculi.

La insecte, grăsimea se acumulează în organe speciale - corpurile de grăsime. Grăsimea se depune și în țesutul subcutanat al multor mamifere. Toamna, păsările și mamiferele năparesc. Frunzele cad din copaci și arbuști.

O stare de odihnă profundă

Multe tipuri de organisme au dobândit capacitatea de a supraviețui în condiții nefavorabile (temperaturi ridicate sau foarte scăzute, umiditate redusă, lipsă de hrană etc.) într-o stare de repaus profund. Se caracterizează printr-o scădere a proceselor fiziologice, o încetinire a schimbului de gaze, încetarea nutriției și imobilitatea la animale.

Temperatura care provoacă această afecțiune este diferită pentru diferite specii. La unele insecte, pești și amfibieni, repausul profund apare deja atunci când temperatura scade la + 15 ° C, în altele - la + 10 ° C, în altele - numai la o temperatură apropiată de 0 ° C.

La diferite specii de plante, diferite organe experimentează starea de repaus de iarnă. La plantele bulboase - bulbi, la ferigi și o serie de altele - rizomi, la mazăre dulce - tuberculi subterani, la ciulini - rozete de frunze presate pe pământ, la majoritatea plantelor - semințe.

Nevertebratele pot ierna în diferite stadii de dezvoltare. Astfel, țânțarul de malarie comună se află în stadiul de insectă adultă, țânțarul de primăvară este în stadiul de larvă, țânțarul gol este în stadiul de ou, iar molia de varză este în stadiul de pupă.

În timpul toamnei și iernii, plantele și insectele devin mai obișnuite cu frigul și rezistența la temperaturi scăzute. Aceasta se numește întărire.

Anabioza animalelor și plantelor

Organismele aflate în stare de animație suspendată au o rezistență deosebită la condițiile nefavorabile. În timpul anabiozei, procesele vieții sunt oprite temporar sau atât de reduse încât nu există manifestări vizibile ale vieții.

La plantele cu flori, starea de anabioză este inclusă în ciclul normal al vieții. Semințele uscate rămân viabile mulți ani. La o serie de nevertebrate (protozoare, crustacee inferioare, rotifere), anabioza apare atunci când bălțile și mlaștinile în care trăiesc se usucă.

Alte nevertebrate intră în animație suspendată atunci când sunt înghețate. Protozoarele, unele artropode (dafnie, ciclopi, insecte) pot îngheța în gheață.

În experimente special concepute, omizile fluturi au supraviețuit înghețului la o temperatură de -7,9 °C, iar viermii rotunzi -183 °C. Sporii de mușchi și ferigă și semințele de cereale după uscare au fost supuse la o temperatură de -272°C și și-au păstrat germinarea.

S-a stabilit că o revenire la viața activă din starea de animație suspendată este posibilă numai atunci când fluidul tisular nu formează cristale, ci rămâne în stare suprarăcită. Acest lucru se datorează faptului că în țesuturi se formează glicerina, ceea ce previne înghețarea.

Fiziologia hibernarii

Scăderea ratei metabolice care apare la mamifere se manifestă sub formă de hibernare. Motivele declanșării sale sunt scăderea temperaturii, precum și lipsa hranei atât iarna, cât și vara, când vegetația din stepă și deșert arde din cauza căldurii.

Hamsterii, chipmunks, liliecii, aricii, unele tipuri de veverițe de pământ cad în iarnă hibernare. La alte specii de veverițe de pământ, estivare, de obicei în jumătatea uscată a verii. În timpul hibernării, termoreglarea activă scade, temperatura corpului scade aproape la temperatura ambiantă și toate funcțiile încetinesc. Ritmul cardiac la lilieci, de exemplu, scade de la 420 la 16 pe minut.

La unele mamifere - urși, bursuci, câini raton, veverițe - apare somnul de iarnă, timp în care metabolismul este, de asemenea, redus semnificativ, dar nu există nicio scădere a temperaturii corpului.

Amenajări speciale

Pentru a finaliza ciclul de viață, unele plante, insecte și o serie de alte organisme au nevoie de răcire și de trecere prin stadiile de repaus de iarnă. În acest moment, sunt efectuate anumite procese fiziologice care pregătesc organismul pentru o nouă viață activă.

Mama Natura este foarte încăpățânată. Ea încearcă întotdeauna să cucerească orice condiții dure create de forțele necruțătoare ale planetei noastre și în condiții atât de extreme ingeniozitatea lumii naturale poate fi văzută în toată gloria ei. În marea majoritate a cazurilor, natura pare a fi mai inteligentă decât orice om de știință și inventează modalități de supraviețuire care pot servi drept inspirație pentru dorința omului de a cuceri orice condiții dure. Mai jos sunt zece exemple de adaptări uimitoare ale animalelor la temperaturi extreme și alte condiții adverse:

10 pești arctici

Peștii sunt organisme poikiloterme, sau mai simplu, animale cu sânge rece, ceea ce înseamnă că, cu cât temperatura spațiului din jurul lor este mai scăzută, cu atât le este mai dificil să-și mențină funcțiile metabolice. Mai mult, pe măsură ce temperatura scade, în celulele corpului lor se formează cristale de gheață și astfel animalul poate suferi daune ireparabile, care vor duce în cele din urmă la moartea sa. Cu toate acestea, în timp ce peștii arctici nu au luxul de a-și genera propria căldură, la fel ca și corpurile focilor și ale altor mamifere marine care trăiesc în aceeași apă înghețată, par să prospere, iar modul în care reușesc să facă acest lucru i-a nedumerit pe oamenii de știință multă vreme.

Explicația a fost găsită în anul trecut când a fost descoperită o proteină antigel care împiedică formarea cristalelor de gheață în sângele lor. Cu toate acestea, exact cum funcționează această proteină a fost descoperit în urmă cu trei ani într-un studiu realizat de Volkswagen (da, un producător de mașini). Proteina previne formarea gheții în moleculele care o înconjoară și, astfel, permite celulelor să-și continue ciclu de viață. Acest fenomen se realizează datorită faptului că proteina încetinește moleculele de apă, care sunt de obicei într-o stare de mișcare continuă, asemănătoare dansului. Acest lucru previne formarea și ruperea legăturilor, care sunt necesare pentru formarea gheții. O proteină similară a fost găsită la mai multe specii de gândaci care trăiesc la altitudini mari sau în imediata apropiere a Cercului polar.

9. Înghețare pentru supraviețuire


Peștii arctici evită înghețarea, dar alte animale au evoluat pentru a îngheța complet pentru a supraviețui sezonului rece. Oricât de paradoxal ar suna, dar mai multe specii de broaște și broaște țestoase îngheață aproape complet și petrec toată iarna în această stare. Este curios că îngheață la o stare solidă, iar dacă arunci pe fereastră o astfel de broască înghețată, dar vie, se va rupe instantaneu, ca și cum ar fi lovită de o bucată de gheață. Apoi broaștele miraculos dezghețați înapoi la o stare de viață în timpul primăverii. Această supraviețuire remarcabilă în iarnă se datorează faptului că ureea și glucoza (care se formează din conversia glicogenului hepatic care are loc înainte de îngheț) limitează cantitatea de gheață și reduc micșorarea celulelor osmotice, care altfel ar duce la moartea animalului. Cu alte cuvinte, zahărul permite broaștei să supraviețuiască. Cu toate acestea, rezistența lor are o limită: deși par complet solide atunci când sunt înghețate, animalele ar putea să nu supraviețuiască dacă mai mult de 65 la sută din apa din corpul lor îngheață.

8. Căldura chimică


Suntem încă în lumea animalelor cu sânge rece. Cei mai mulți dintre noi am învățat la ora de fizică că, cu cât un obiect este mai mic, cu atât îi este mai dificil să rețină căldura. În plus, știm că animalele cu sânge rece tind să fie destul de letargice și capabile doar de explozii scurte de energie. Cu toate acestea, insectele, în ciuda faptului că sunt creaturi poikiloterme, sunt foarte active și își ating energia prin generarea de căldură corporală prin mijloace chimice și mecanice, de obicei prin mișcări musculare rapide și constante. Putem face o paralelă între insecte și încălzirea unui motor diesel iarna înainte de a-l porni. Ei fac acest lucru nu numai pentru a genera energia necesară pentru a menține zborul, ci și pentru a se proteja de frig în timpul iernii, de exemplu, albinele se adună la grămadă și tremură pentru a nu îngheța.

7. Encystation


Protozoarele, bacteriile și sporii, precum și unii nematozi, folosesc encystation (care este intrarea într-o stare de animație suspendată și separarea de lumea de afara cu un perete celular solid) pentru a rezista la condiţii nefavorabile pentru perioade lungi de timp. Perioade foarte lungi de timp.

De fapt, acesta este motivul pentru care enchistarea este una dintre cele mai remarcabile realizări ale lumii naturale: oamenii de știință au reușit să readucă la viață bacterii și spori care aveau milioane de ani - dintre care cea mai veche avea aproximativ 250 de milioane de ani (da, era mai vechi decât dinozaurii). Encystation ar putea fi singura cale de Parcare Jurasic poate deveni realitate. Pe de altă parte, imaginați-vă ce s-ar întâmpla dacă oamenii de știință ar reînvia un virus corpul uman fara protectie...

6. Radiatoare naturale


Menținerea rece este o problemă în zonele tropicale, mai ales când vine vorba de animale mai mari sau mai energice. Radiatoarele naturale sunt metoda eficienta reduce temperatura corpului: de exemplu, urechile elefanților și iepurilor sunt pline de vase de sânge și ajută animalele să-și răcească corpul la căldură. Iepurii care trăiesc în regiunile arctice au urechi mult mai mici, precum mamuții lânoși, natura și-a făcut urechile mici pentru a-i proteja de frig. Radiatoare au fost găsite și în lumea preistorică, la animale precum Dimetrodon, care a trăit permian sau, conform unor oameni de știință, la dinozaurii aparținând familiei stegozaurilor, ale căror plăci erau saturate cu vase pentru a facilita transferul de căldură.

5. Megatermie


Prea mult marime mare poate fi un dezavantaj pentru creaturile care trăiesc în zone tropicale, deoarece au nevoie în mod constant să-și scadă temperatura corpului. Cu toate acestea, în apele reci, creaturile mari cu sânge rece pot prospera și pot fi destul de energice. Condiția preliminară pentru aceasta este dimensiunea: megatermia este capacitatea de a genera căldură din masa corporală, un fenomen întâlnit în piele. țestoase de mare(cele mai mari broaște țestoase din lume) sau rechini mari, cum ar fi marele rechin alb sau rechin mako. Această creștere a temperaturii corpului le permite acestor creaturi să fie destul de energice în apele reci - în plus, țestoasele marine sunt cele mai rapide reptile de pe Pământ, capabile să atingă viteze de până la 32 de kilometri pe oră într-o scurtă liniuță.

4. Modificarea proprietăților sângelui


Pentru a supraviețui în condiții extreme, unele animale au dezvoltat diferite tipuri de compoziție a sângelui: de exemplu, cașalot și gâsca de munte din Asia. Ambele specii au abilitatea ciudată de a stoca mult mai mult oxigen în celulele lor sanguine decât alte animale. Cu toate acestea, au nevoie de el din diverse motive: cașalot trebuie să-și țină respirația mult timp din cauza faptului că se scufundă în mare adâncimeîn căutarea hranei. Gâsca de munte trebuie să mențină un zbor viguros deasupra lanțului muntos Himalaya, iar la altitudinile la care zboară, în aer există foarte puțin oxigen.

3. Adaptarea respiratorie


În regiunile tropicale și ecuatoriale, schimbarea anotimpurilor poate fi catastrofală pentru multe animale. Sezonul ploios poate însemna inundații frecvente în care multe animale terestre își pierd viața, în timp ce sezonul uscat înseamnă lipsa de apă, ceea ce este în mod natural rău pentru toată lumea. Printre animalele pe care natura a făcut eforturi mari pentru a-și asigura supraviețuirea se numără peștii care respiră aer. Mulți dintre noi am auzit de pestele pulmonar, aparținând superordinei peștilor pulmonari, care creează un sac mucos pentru a se proteja de secetă, dar unele tipuri de somn și anghilă nu numai că respiră aer, ci sunt și capabile să călătorească pe uscat între corpurile de apă. Acești pești sunt capabili să obțină oxigen din aer nu prin plămâni sau branhii, ci prin utilizarea unor zone speciale ale intestinelor lor.

2. Viața în iad


De la descoperirea lor, gurile hidrotermale au infirmat multe dintre teoriile pe care oamenii de știință le-au prezentat cu privire la adâncimea mării. viața marină. Temperatura apei din jurul acestor orificii de ventilație depășește punctul de fierbere, dar presiunea mare a apei la aceste adâncimi împiedică formarea oricăror bule. Gurile hidrotermale emit în mod constant hidrogen sulfurat, care este foarte toxic pentru majoritatea formelor de viață. Cu toate acestea, aceste găuri ale iadului sunt adesea înconjurate de colonii de diferite organisme naturale, dintre care majoritatea se dezvoltă aparent pe o lume toxică, fără soare. Aceste creaturi au reușit să facă față lipsei de lumină solară (care știm că este o parte importantă pentru majoritatea formelor de viață, deoarece declanșează sinteza vitaminei D) și temperaturilor incredibil de ridicate. Având în vedere că multe dintre creaturile de adâncime care trăiesc în jurul orificiilor de ventilație sunt destul de primitive din punct de vedere evolutiv, oamenii de știință încearcă în prezent să-și dea seama dacă aceste orificii au fost condițiile reale pentru originea vieții, care a apărut pentru prima dată în urmă cu aproximativ 3,5 miliarde de ani. .

1. Colonizare curajoasă


Este demn de remarcat faptul că acest articol de pe lista noastră încă nu are o explicație științifică aprofundată: o specie de papagal endemică din Nicaragua, mexicanul Aratinga holochlora, cuibărește în craterul vulcanului Masaya. Partea greu de explicat este că craterul eliberează în mod constant gaze sulfuroase, care sunt destul de mortale. Modul în care acești papagali pot cuibări într-un mediu care poate ucide cu ușurință oameni și alte animale în câteva minute este încă un mister pentru oamenii de știință, demonstrând că Mama Natură, în hotărârea ei de a cuceri spațiul, nu se teme de niciun obstacol. În timp ce fauna care trăiește în apropierea gurilor de adâncime a avut milioane de ani de evoluție pentru a se adapta vieții în astfel de condiții, papagalii verzi din craterul vulcanului Masaya au început să trăiască acest stil de viață foarte recent în ceea ce privește evoluția. Studiind astfel de specii îndrăznețe, se poate înțelege mai bine cum funcționează miracolul universului, evoluția, așa cum Charles Darwin a urmărit cintezele din Insulele Galapagos în timpul călătoriei sale la bordul Beagle.

Adaptare- aceasta este o adaptare a organismului la condițiile de mediu datorită unui complex de caracteristici morfologice, fiziologice și comportamentale.

Diferitele organisme se adaptează la diferite condiții de mediu și, prin urmare, sunt iubitoare de umiditate hidrofiteși „purtători uscati” - xerofite(Fig. 6); plante de sol salin halofite; plante tolerante la umbră sciofite), și necesită lumină solară completă pentru dezvoltarea normală ( heliofite); animalele care trăiesc în deșerturi, stepe, păduri sau mlaștini sunt nocturne sau diurne. Grupurile de specii cu o atitudine similară față de condițiile de mediu (adică care trăiesc în aceleași ecotopi) sunt numite grupuri de mediu.

Capacitatea de a se adapta la condiții nefavorabile la plante și animale diferă. Datorită faptului că animalele sunt mobile, adaptările lor sunt mai diverse decât cele ale plantelor. Animalele pot:

- evitați condițiile nefavorabile (păsările de foamete de iarnă și frig zboară spre clime mai calde, căprioarele și alte ungulate rătăcesc în căutarea hranei etc.);

- căderea în animație suspendată - o stare temporară în care procesele vieții sunt atât de încetinite încât manifestările lor vizibile sunt aproape complet absente (stupoarea insectelor, hibernarea vertebratelor etc.);

- se adaptează la viață în condiții nefavorabile (blana și grăsimea subcutanată îi salvează de îngheț, animalele din deșert au dispozitive pentru utilizarea economică a apei și răcirii etc.). (Fig. 7).

Plantele sunt inactive și duc un stil de viață atașat. Prin urmare, doar ultimele două variante de adaptări sunt posibile pentru ei. Astfel, plantele se caracterizează printr-o scădere a intensității proceselor vitale în perioadele nefavorabile: își pierd frunzele, iernează ca organe latente îngropate în sol - bulbi, rizomi, tuberculi și rămân în stare de semințe și spori în sol. . La briofite, întreaga plantă are capacitatea de anabioză, care, în stare uscată, poate persista câțiva ani.

Rezistența plantelor la factorii adversi crește datorită mecanismelor fiziologice speciale: modificări ale presiunii osmotice în celule, reglarea intensității evaporării cu ajutorul stomatelor, utilizarea membranelor „filtre” pentru absorbția selectivă a substanțelor etc.

Adaptările în diferite organisme sunt dezvoltate cu viteză diferită. Ele apar cel mai rapid la insectele care se pot adapta la acțiunea unui nou insecticid în 10-20 de generații, ceea ce explică eșecul controlului chimic al densității populației insectelor dăunătoare. Procesul de dezvoltare a adaptărilor la plante sau păsări are loc lent, de-a lungul secolelor.

Modificările observate în comportamentul organismelor sunt de obicei asociate cu trăsături ascunse pe care le aveau, parcă, „în rezervă”, dar sub influența unor noi factori, au apărut și au crescut rezistența speciilor. Astfel de trăsături ascunse explică rezistența unor specii de arbori la acțiunea poluării industriale (plop, zada, salcie) și a unor specii de buruieni la acțiunea erbicidelor.

Compoziția aceluiași grup ecologic include adesea organisme care nu sunt asemănătoare între ele. Acest lucru se datorează faptului că diferite tipuri de organisme se pot adapta la același factor de mediu în moduri diferite.

De exemplu, ei experimentează frigul diferit cu sânge cald(ei sunt numiti, cunoscuti endotermic, din cuvintele grecești endon - interior și terme - căldură) și Cu sînge rece (ectotermic, din grecescul ectos - afară) organisme. (Fig. 8.)

Temperatura corpului organismelor endoterme nu depinde de temperatura mediului ambiant și este întotdeauna mai mult sau mai puțin constantă, fluctuațiile sale nu depășesc 2-4 înghețuri severeși cea mai intensă căldură. Aceste animale (păsări și mamifere) își mențin temperatura corpului prin producerea internă de căldură bazată pe metabolismul intensiv. Își păstrează căldura corpului în detrimentul „paltoanelor” calde din pene, lână etc.

Adaptările fiziologice și morfologice sunt completate de comportament adaptativ (alegerea locurilor protejate de vânt pentru cazare pentru noapte, construirea de vizuini și cuiburi, înnoptări în grup cu rozătoare, grupuri apropiate de pinguini care se încălzesc etc.). Dacă temperatura ambientală este foarte ridicată, atunci organismele endoterme sunt răcite prin adaptări speciale, de exemplu, prin evaporarea umidității de pe suprafața mucoaselor cavității bucale și ale tractului respirator superior. (Din acest motiv, la căldură, respirația câinelui se accelerează și el scoate limba.)

Temperatura corpului și mobilitatea animalelor ectoterme depind de temperatura mediului ambiant. Insectele și șopârlele devin letargice și inactive pe vreme rece. În același timp, multe specii de animale au capacitatea de a alege un loc cu condiții favorabile de temperatură, umiditate și lumină solară (șopârlele se relaxează pe plăci de rocă iluminate).

Cu toate acestea, ectotermia absolută se observă numai la organisme foarte mici. Majoritatea organismelor cu sânge rece sunt încă capabile de o reglare proastă a temperaturii corpului. De exemplu, la insectele care zboară activ - fluturi, bondari, temperatura corpului este menținută la 36-40 ° C chiar și la temperaturi ale aerului sub 10 ° C.

În mod similar, speciile din același grup ecologic din plante diferă în aspectul lor. De asemenea, se pot adapta la aceleași condiții de mediu căi diferite. Deci, diferite tipuri de xerofite economisesc apa în moduri diferite: unele au membrane celulare groase, altele au pubescență sau o acoperire de ceară pe frunze. Unele xerofite (de exemplu, din familia labiaceae) emit vapori de uleiuri esențiale, care le învăluie ca o „pătură”, ceea ce reduce evaporarea. sistemul rădăcină la unele xerofite este puternică, pătrunde în sol la o adâncime de câțiva metri și ajunge la nivelul apei subterane (ghimpe de cămilă), la altele este superficială, dar foarte ramificată, ceea ce permite colectarea apei de precipitații.

Printre xerofite se numără arbuști cu frunze foarte mici și dure care pot fi vărsate în sezonul cel mai uscat (arbust caragana în stepă, arbuști de deșert), ierburi de gazon cu frunze înguste (iarbă cu pene, pădure), suculent(din latinescul succulentus - suculent). Suculentele au frunze sau tulpini suculente care stochează apa și tolerează ușor temperaturi mari aer. Suculentele includ cactusi americani și saxaul care cresc în deșerturile din Asia Centrală. Au un tip aparte de fotosinteză: stomatele deschise pentru scurt timp și doar noaptea, în aceste ore răcoroase, plantele stochează dioxid de carbon, iar ziua îl folosesc pentru fotosinteză cu stomatele închise. (Fig. 9.)

O varietate de adaptări pentru a supraviețui în condiții nefavorabile pe soluri saline este, de asemenea, observată la halofite. Printre acestea se numără plante care sunt capabile să acumuleze săruri în corpul lor (soleros, swede, sarsazan), secretă săruri în exces pe suprafața frunzelor cu glande speciale (kermek, tamariksy), „țin” sărurile departe de țesuturile lor datorită „bariera rădăcină” impermeabilă la săruri „(pelin). În acest din urmă caz, plantele trebuie să se mulțumească cu o cantitate mică de apă și au aspect de xerofite.

Din acest motiv, nu trebuie să ne mire că în aceleași condiții există plante și animale diferite unele de altele, care s-au adaptat la aceste condiții în moduri diferite.

întrebări de testare

1. Ce este adaptarea?

2. Din cauza ce animale și plante se pot adapta la condițiile de mediu nefavorabile?

2. Dați exemple grupuri de mediu plante si animale.

3. Povestește-ne despre diferitele adaptări ale organismelor pentru a experimenta aceleași condiții de mediu adverse.

4. Care este diferența dintre adaptările la temperaturi scăzute la animalele endoterme și cele ectoterme?