stringtranslate.com

Ксерокол

Лисица фенек стоит в высокой траве.
Большие уши фенека помогают сохранять прохладу: когда кровеносные сосуды расширяются , кровь из тела поступает в тело и рассеивается по расширенной площади поверхности . [1]

Ксерокол (от греческого xēros / ˈ z ɪ r oʊ s /  «сухой» и латинского col(ere) «  населять»), [2] [3] [4] — общий термин, обозначающий любое животное, адаптированное жить в пустыне . Основные проблемы, которые необходимо преодолеть ксероколам, — это нехватка воды и чрезмерное тепло. Чтобы сохранить воду, они избегают испарения и концентрируют выделения (т.е. мочу и фекалии). [1] Некоторые настолько умело экономят воду или получают ее из еды, что им вообще не нужно пить. Чтобы избежать жары пустыни, ксероколы обычно ведут ночной или сумеречный образ жизни (наиболее активны на рассвете и в сумерках).

Экономия воды

Крыса -кенгуру может прожить всю жизнь, ни разу не напившись. [5]

Предотвращение испарения

Xerocoles разработали множество механизмов, позволяющих уменьшить потерю воды за счет испарения. Ксероколы млекопитающих потеют гораздо меньше, чем их непустынные собратья. Например, верблюд может выдерживать температуру окружающей среды до 49 °C (120 °F), не потея, [6] , а у кенгуровой крысы полностью отсутствуют потовые железы. [7] И птицы, и млекопитающие в пустыне имеют масла на поверхности кожи, которые делают ее водонепроницаемой и препятствуют испарению. [8]

Пустынные насекомые используют аналогичный метод, поскольку их кутикулы имеют восковую форму , предотвращающую утечку воды; однако при критических температурах (например, 30 ° C (86 ° F) для тараканов) молекулы воска в кутикуле перестраиваются, становясь проницаемыми и обеспечивая испарительное охлаждение. [5]

Ксероколы земноводных, такие как виды рода лягушек Phyllomedusa , имеют на коже воскообразные покрытия, уменьшающие потерю воды. Лягушки выделяют липиды из желез кожи: когда кожа начинает сохнуть, они перемещают конечности по железам на спине и вытирают липиды по телу. [9] Другие пустынные земноводные, такие как лягушки рода Cyclorana , избегают высыхания, зарываясь под землю в засушливые периоды и образуя кокон из сброшенной кожи: кожа не сбрасывается, а остается прикрепленной, образуя кокон. По мере накопления слоев кожи водонепроницаемость увеличивается. [9] [10]

Во время испарения

Хотя у пустынных птиц отсутствуют потовые железы , они все же могут воспользоваться преимуществами испарительного охлаждения за счет тяжелого дыхания, которое охлаждает трахею и легкие , и взмахов горла, которые заключаются в быстром трепетании кожи горла для перемещения воздуха через внутреннюю часть рта и горла. [11] Крысы-кенгуру и другие мелкие млекопитающие используют испарительное охлаждение аналогичным образом. При вдыхании воздуха вода испаряется из носа, охлаждая поверхность носовых ходов примерно до 24 °C (75 °F). Низкая температура приводит к конденсации влаги, частично восполняя потерянную воду. [9] [12] Процесс, называемый респираторным теплообменом, работает лучше всего, когда стенки носового прохода имеют большую площадь поверхности. [13]

Некоторые животные выливают на себя телесные жидкости, чтобы воспользоваться испарительным охлаждением. Ксерокальные птицы, такие как аисты , стервятники Нового Света и ибисы , мочатся на ноги, [11] [14] , в то время как пустынные черепахи иногда выделяют слюну на шею и передние ноги, чтобы сохранить прохладу. [5] Точно так же многие грызуны и сумчатые облизываются, чтобы распространить слюну, хотя это действует только в течение короткого времени и требует, чтобы мех стал очень влажным. [13]

Экскреция

Моча

Верблюды несут багаж в пустыне
Арабские верблюды могут прожить несколько дней и пройти без воды до 160 километров (100 миль). [5] [6] Один из способов экономии воды — выделение очень концентрированной мочи. [7]

Для выведения азотистых продуктов жизнедеятельности млекопитающие (и большинство земноводных) выделяют разведенную в воде мочевину . [15] [16] Такие ксероколы приспособились делать свою мочу максимально концентрированной (т.е. использовать наименьшее количество воды) для растворения мочевины. У пустынных млекопитающих более длинные и более глубоко расположенные нефроны , [17], а также меньшие и меньшие по размеру кортикальные и юкстамедуллярные клубочки (клубочки представляют собой капиллярные сети, в которых из крови извлекаются как жидкость, так и отходы). Это, в свою очередь, приводит к меньшей скорости клубочковой фильтрации и в целом меньше воды переносится из крови в почки. [5] [17] [18] Почки пустынных млекопитающих также лучше приспособлены к реабсорбции воды из канальцевой жидкости : хотя клубочков меньше, у ксерокола юкстамедуллярные клубочки крупнее, чем кортикальные клубочки (первые играют важную роль в концентрировании мочи) [19] , тогда как для нексероколес верно обратное. Пустынные млекопитающие также имеют более длинные петли Генле , структуры, эффективность которых в концентрации мочи прямо пропорциональна их длине. [5] [17] [20] Эффективность петель Генле повышается за счет повышения уровня антидиуретического гормона в крови. [5]

Пустынные земноводные могут хранить больше азота, чем водные, и делают это, когда недостаточно воды для выделения азота в виде мочевины. [10] Африканская тростниковая лягушка может хранить избыток азота в иридофоре , пигментированных гранулах в коже, превращая азот в гуанин , который составляет большую часть состава иридофоров. [9]

Рептилии, птицы, насекомые и некоторые виды амфибий выделяют азотистые отходы в виде мочевой кислоты , а не мочевины. Поскольку мочевая кислота менее токсична, чем мочевина, ее не нужно растворять в воде для вывода из организма (поэтому она в значительной степени нерастворима). [10] [15] [16] [20]

Фекалии

Фекалии большинства животных на 75% состоят из воды; xerocoles, однако, реабсорбируют воду в кишечнике и производят гораздо более сухие фекалии. [21] Например, фекалии кенгуровых крыс содержат лишь 1/6 воды меньше , чем у других, не пустынных грызунов. [22] У насекомых ректальная железа также поглощает воду, и насекомые выделяют сухие гранулы. [21] У птиц, как и у некоторых других позвоночных, мочеточник и прямая кишка ведут к клоаке , стенки которой также поглощают воду. [5] [8]

Другие методы

Верблюды могут еще больше экономить воду, закрывая отверстие в желудке и создавая два отделения: одно для воды, а другое для еды. [23]

Грызуны, питающиеся семенами, поддерживают низкий уровень метаболизма, чтобы уменьшить потери воды при дыхании (и предотвратить перегрев норы). Матери-грызуны производят концентрированное молоко для своих детенышей, а затем едят разбавленную мочу и фекалии своих детенышей, чтобы восстановить часть потерянной воды. По той же причине пустынные псовые и кенгуру поедают экскременты своих детенышей. [13]

Австралийская лягушка, удерживающая воду, сохраняет воду, удерживая мочу в мочевом пузыре , который раздувается, как воздушный шар; Затем он использует свой мочевой пузырь в качестве запаса воды в засушливый сезон. [8] [10]

Альтернативные источники воды

Лицо аддакса – он смотрит в камеру и приподнимает верхнюю губу, создавая впечатление, будто смеется.
Некоторые антилопы, такие как аддакс (на фото) и сернобык , настолько эффективно добывают воду из растений, что им никогда не приходится пить. [13] [24]

Ксероколы получают значительное количество гигроскопичной воды с пищей. Многие питаются влажными растениями: трубкозуб получает воду из диких огурцов ( Cucumis humifructus ) [25] , а верблюд зимой поедает суккуленты и кусты, получая достаточно воды, чтобы обходиться без питья в течение двух месяцев. [12] Орикс поедает листья акации поздно ночью, когда содержание воды самое высокое: в жаркое и засушливое дневное время листья содержат только 1% воды ; но в более прохладную и влажную ночь листья на 40% состоят из воды. Некоторые ксероколы способны получать воду из галофитных (соленых) растений , поскольку они способны метаболизировать большое количество щавелевой кислоты и производить очень концентрированную мочу. Зубчатая кенгуровая крыса также смягчает соленость галофита, который она поедает ( чешуйку ), используя свои широкие острые нижние резцы, чтобы соскребать соленый внешний слой листьев и добраться до менее соленого центра. [13]

Плотоядные животные получают воду из мяса и крови своей добычи. [7] [13] Насекомоядные, такие как трубкозуб (разновидность гиены) и южная мышь-кузнечик , таким образом, в значительной степени независимы от свободной воды. [13] [26]

Ксероколы получают большую часть воды в результате метаболических процессов , используемых для расщепления пищи. Вода, полученная из жиров, почти в два раза превышает количество воды, полученной из углеводов, поскольку первые содержат больше водорода (который определяет количество вырабатываемой воды). Воды, полученной в результате метаболизма, более чем достаточно, чтобы компенсировать потери воды в результате испарения в легких (которое увеличивается из-за потребности в кислороде для расщепления пищи). [5] [7] [12]

Терморегулирование

Морфология

Ксероколы, такие как заяц, имеют большие уши, которые помогают им сохранять прохладу: когда уши встают, к находящимся там многочисленным сосудам увеличивается приток крови и тепло рассеивается. [7] [27] Однако при температуре 48 ° C (118 ° F) заяц-заяц возле Абу-Даби, ОАЭ, сидит в тени и накидывает на себя уши, так как их возведение в такую ​​погоду поглотит больше тепла. [28]

У пустынных животных меньше жира, чем у их непустынных собратьев, поскольку жир действует как изоляция, сохраняя тепло. Тот жир, который у них есть, локализован, например, в горбе верблюда или шее бизона . [5] Однако что касается меха, то пустынные животные имеют толстую изолирующую шерсть, которая препятствует передаче тепла к телу. [7] Шерсть распределена неравномерно, а скорее оставляет редко покрытые участки, называемые «тепловыми окнами», в подмышках , паху , мошонке и молочных железах . Тепло может рассеиваться через тепловые окна посредством конвекции и проводимости . [13]

Точно так же у пустынных птиц меньше перьев на нижнем крыле и на боках — тепловой стресс заставляет некоторых птиц поднимать крылья, увеличивая площадь поверхности открытой кожи. Птицы корректируют свои перья, чтобы создать или рассеять изолирующий слой, как это характерно для страуса . При высоких температурах страус поднимает свои длинные спинные перья, чтобы создать барьер против солнечной радиации, позволяя воздуху перемещаться по поверхности кожи. В прохладные ночи перья опускаются и сцепляются, образуя изолирующий слой над кожей. [11]

Красно-золотая ящерица, греющаяся на бревне.
Эктотермные животные, такие как колючий сцинк Каннингема , часто греются на солнце, чтобы регулировать температуру тела.

Норы

Большинство мелких ксерокол живут в норах , чтобы избежать жары пустыни. [29] Норы действуют как микросреда : когда они находятся глубже 50–60 см (20–24 дюймов) ниже поверхности, в них поддерживается влажность и температура от 30 до 32 °C (86–90 °F), независимо от внешних факторов. погода. [13] [30] Некоторые животные запечатывают свои норы, чтобы они оставались влажными. [7] [31]

Эктотермные животные также используют норы как средство согреться холодными ночами в пустыне. [5] Поскольку эктотермные животные обычно малы по размеру и не способны сохранять тепло собственного тела, они быстро принимают внешнюю температуру окружающей среды, что требует контролируемой микросреды. Например, хотя рептилии способны действовать при температурах, превышающих оптимальные, на холоде они становятся вялыми. Таким образом, они проводят ночи в норах или расщелинах, где создают теплую среду, быстро вырабатывая метаболическое тепло. [5] [32] Пустынные ящерицы обычно используют норы других животных для достижения своих целей. [9]

Циркадные ритмы

Все пустынные грызуны, кроме сусликов и бурундуков , ведут ночной образ жизни. [13] Земноводные обычно также ведут ночной образ жизни, в то время как многие другие ксероколы ведут дневной образ жизни , но активность снижается в полдень и увеличивается утром и вечером. [9] Некоторые ксероколы меняют характер своей активности в зависимости от сезона: ночные муравьи, например, в более холодные периоды становятся дневными. [33]

Многие ксероколы, особенно грызуны, летом впадают в спячку, переходя в состояние покоя. [5] Некоторые пустынные амфибии проводят под землей более года. [10] В отличие от спячки , которая приводит к состоянию оцепенения , спячка вызывает летаргию и может остаться незамеченной у некоторых животных, если не измерять температуру их тела. [13]

Защита от солнца

Три мыса-суслика вылезают из норы в пустыне Намиб.
Когда капский суслик перебегает из одного тенистого места в другое, он держит свой широкий плоский хвост над спиной, чтобы создать тень. [13]

Ксероколы обычно светлые и песочного цвета, что позволяет отражать солнечную радиацию и уменьшать поглощение тепла. [32] Некоторые меняют цвет в зависимости от сезона, чтобы летом отражать больше солнечного света: аддаксы меняют цвет с серо-коричневого на почти белый. [24] [34] Ящерицы -игуаниды могут менять цвет за гораздо меньший промежуток времени, изменяя концентрацию меланина . Они становятся темнее, когда закапываются в норы, и светлее, когда греются – и пустынная игуана , и зеброхвостая ящерица становятся настолько бледными, что кажутся сияющими из-за количества света, которое они отражают. [32]

У большинства пустынных ящериц также есть черная оболочка брюшины в брюшной полости , которая поглощает ультрафиолетовое излучение и предотвращает повреждение внутренних органов. [9]

Тень под кустарником обеспечивает места отдыха дневным ящерицам, места гнездования птиц, а также временные оазисы для дневных грызунов, которые бродят среди тенистых мест. [13] Крупные животные, такие как верблюды и хищники, также проводят самые жаркие часы дня в тени. [29] [32]

Защита от песка

У пустынных животных, таких как верблюд, аддакс и крыса-кенгуру, большие ступни, которые не позволяют им тонуть в песке. [6] [29] У лисы фенек на подошвах ног есть дополнительный мех, который обеспечивает сцепление и защищает от горячего песка. [35] Большинство животных в засушливых регионах стройные, с длинными ногами, что придает им скорость, когда они преодолевают большие расстояния в поисках еды и воды. [36]

Три основных уязвимости к песку — это глаза, уши и нос. [37] Чтобы предотвратить попадание песка в глаза, ксерокулии, в том числе у рептилий и птиц, а также у некоторых амфибий и млекопитающих [38], имеют в глазах мигательную перепонку : третье прозрачное веко, которое защищает роговицу от выдуваемого песка и может смещать ее от глаз. [35] [38] У рептилий также есть глаза размером с крошечные отверстия или защищенные клапанами. [37] Чтобы песок не попадал в уши, у млекопитающих, таких как верблюд и песчаный кот, из них торчат длинные волосы. [39] [40] Верблюд и сайгак также имеют приспособления для защиты носа от песка: у первого узкие ноздри, которые он может закрыть, а у второго большой нос с широко расставленными ноздрями и далеко назад, чтобы предотвратить попадание песка. от входа во время выпаса. [29] [36] [41] По той же причине у рептилий-копателей ноздри обращены вверх, а не вперед. [37]

Скорость

Ксероколы, которым приходится преодолевать большие расстояния за едой и водой, часто приспособлены к скорости, имеют длинные конечности, ступни, которые не позволяют им погружаться в песок, и в целом имеют стройную форму. [36] Поскольку укрытий от хищников мало, пустынные животные также используют скорость в качестве защитного механизма. Например, пустынный кролик может бегать намного быстрее, чем койот; как таковой, «обычный волк или койот не будут пытаться преследовать его, поскольку они понимают всю безнадежность этого». [37]

Известные ксероколы

Ксероколами известны следующие животные:

Смотрите также

Рекомендации

Цитаты

  1. ^ аб Накате, Шашанк (20 сентября 2011 г.). «Список животных пустыни». Новости . Архивировано из оригинала 5 ноября 2012 года . Проверено 24 ноября 2012 г.
  2. ^ "Ксеро-". Новый Оксфордский американский словарь (2-е изд.). Oxford University Press, Inc., 2005.
  3. ^ Олдрич, Крис (1 декабря 2002 г.). «–КОУЛ». Словарь Олдрича фобий и других семейств слов . Траффорд Паблишинг. п. 17. ISBN 9781553698869.
  4. ↑ Бэрроуз, Эдвард М. (20 апреля 2011 г.). Справочник по поведению животных: Словарь по поведению, экологии и эволюции животных . Тейлор и Фрэнсис США. п. 99. ИСБН 9781439836514.
  5. ^ abcdefghijklm Робертс, Майкл Блисс Воган (1986). Биология: функциональный подход . Нельсон Торнс. стр. 225–227, 234–235, 240. ISBN. 9780174480198.
  6. ^ abc «Арабский (дромадер) верблюд». Национальная география . Национальное географическое общество . Проверено 25 ноября 2012 г.
  7. ^ abcdefg PD, Шарма (2005). Экология и окружающая среда . Публикации РаГОРИ. стр. 95–96. ISBN 9788171339051.
  8. ^ abc Робертс, MBV; Рейсс, Майкл Джонатан; Монгер, Грейс (23 июня 2000 г.). Продвинутая биология . Нельсон Торнс. стр. 294–296. ISBN 9780174387329.
  9. ^ abcdefg Колдуэлл, Джанали П. (1999). «Адаптации животных». Пустыни . стр. 24–27. ISBN 9780806131467.
  10. ^ abcde Колдуэлл, Джанали П. (1999). «Амфибии». Пустыни . стр. 19–22. ISBN 9780806131467.
  11. ^ abc Mares, Майкл А. (1999). «Птицы». Пустыни . стр. 74–75. ISBN 9780806131467.
  12. ^ abc Растоги, Южная Каролина (1971). Основы физиологии животных . Нью Эйдж Интернэшнл. стр. 180–181, 198, 200, 204. ISBN . 9788122412796.
  13. ^ abcdefghijklm Фельдхамер, Джордж А.; Дрикамер, Ли С.; Весси, Стивен Х.; Мерритт, Джозеф Ф.; Краевски, Кэри (7 сентября 2007 г.). «Экологические адаптации». Маммология: адаптация, разнообразие, экология . Джу Пресс. стр. 176–190. ISBN 9780801886959.
  14. ^ Лохид, Стивен С. (1999). «Ибис». Пустыни . стр. 289–290. ISBN 9780806131467.
  15. ^ аб Лачер-младший, Томас Э. (1999). «Клипспрингер». Пустыни . п. 324. ИСБН 9780806131467.
  16. ^ аб Офардт, Чарльз Э. «Цикл мочевины». Виртуальная химическая книга . Элмхерстский колледж. Архивировано из оригинала 15 ноября 2012 года . Проверено 26 ноября 2012 г.
  17. ^ abc Мункачи, И.; Палковиц, М. (октябрь 1965 г.). «Объемный анализ размера клубочков в почках млекопитающих, живущих в пустыне, полупустыне или богатой водой среде Судана» (PDF) . Исследование кровообращения . 17 (4): 303–311. дои : 10.1161/01.res.17.4.303 . ISSN  0009-7330. PMID  4953625. S2CID  44221968.
  18. ^ "клубочки". Медицинская энциклопедия Гейла . Компания Gale Group, Inc., 2008 г. Проверено 27 ноября 2012 г.
  19. ^ «Регуляция концентрации мочи». Анатомия и физиология . СкалыЗаметки. Архивировано из оригинала 25 октября 2012 года . Проверено 27 ноября 2012 г.
  20. ^ аб Халперн, Э. Аннетт (1999). «Почки». Пустыни . стр. 323–324. ISBN 9780806131467.
  21. ^ Аб Родригес, Ана Мария (1 февраля 2012 г.). Серые лисы, гремучие змеи и другие загадочные животные крайних пустынь . Enslow Publishers, Inc. с. 27. ISBN 9780766036970.
  22. ^ Миллер, Олден Холмс; Стеббинс, Роберт Сирил (1964). Жизнь пустынных животных в национальном памятнике Джошуа-Три . Издательство Калифорнийского университета. п. 9. ISBN 9780520008663.
  23. ^ Шмидт-Нильсен, Кнут; Шмидт-Нильсен, Бодил (1 апреля 1952 г.). «Водный обмен пустынных млекопитающих». Физиологические обзоры . 32 (2): 135–166. doi :10.1152/physrev.1952.32.2.135. ISSN  0031-9333 . Проверено 25 сентября 2012 г.
  24. ^ аб Лачер-младший, Томас Э. (1999). «Адакс». Пустыни . п. 7. ISBN 9780806131467.
  25. ^ Лачер-младший, Томас Э. (1999). «Аардварк». Пустыни . п. 3. ISBN 9780806131467.
  26. ^ Браун, Джанет К. (1999). «Землёный волк». Пустыни . стр. 3–4. ISBN 9780806131467.
  27. ^ «Большие уши раньше охлаждались: кролик» . Спросите Природу . Институт биомимикрии 3.8. 23 июня 2012 г. Проверено 3 декабря 2012 г.
  28. ^ "Зайцы пустыни". Национальный . Объединенные Арабские Эмираты: Абу-Даби Медиа . Проверено 3 декабря 2012 г.
  29. ^ abcd Сильверстайн, Элвин; Сильверстайн, Вирджиния Б; Сильверстайн, Вирджиния; Сильверстайн Нанн, Лаура (2008). Адаптация . Книги двадцать первого века. стр. 42–43. ISBN 9780822534341.
  30. ^ Браун, Джанет К. (1999). «Суслик». Пустыни . п. 243. ИСБН 9780806131467.
  31. ^ Витт, Лори Дж (1999). «Игуана, Пустыня». Пустыни . стр. 290–291. ISBN 9780806131467.
  32. ^ abcd Рандел, Филип Уилсон; Гибсон, Артур К. (30 сентября 2005 г.). «Адаптации животных пустыни Мохаве». Экологические сообщества и процессы в экосистеме пустыни Мохаве: Рок-Вэлли, Невада . Издательство Кембриджского университета. стр. 132–138. ISBN 9780521021418.
  33. ^ Колдуэлл, Джанали П. (1999). «Циклы активности, животные». Пустыни . п. 5. ISBN 9780806131467.
  34. ^ Халперн, Э. Анетт (1999). «Верблюд». Пустыни . стр. 96–97. ISBN 9780806131467.
  35. ^ ab «Адаптация животных» (PDF) . Классная деятельность . Морской мир / Сады Буша. Декабрь 2002 г. Архивировано из оригинала (PDF) 15 сентября 2012 г.
  36. ^ abc Клаудсли-Томпсон, JL (6 июня 1957 г.). «Растущие пустыни Земли». Новый учёный . Том. 2, нет. 29. Деловая информация Рид. ISSN  0262-4079.
  37. ^ abcd Лулл, Ричард Суонн (1920). «Адаптации пустыни». Органическая эволюция . Макмиллан. стр. 393–408.
  38. ^ Аб Батлер, Энн Б.; Ходос, Уильям (2 сентября 2005 г.). Сравнительная нейроанатомия позвоночных: эволюция и адаптация . Джон Уайли и сыновья. п. 215. ИСБН 9780471733836.
  39. ^ Зоопарк Бронкса. «Верблюжьи адаптации». Общество охраны дикой природы. Архивировано из оригинала (Flash) 26 июня 2012 года . Проверено 29 ноября 2012 г.
  40. ↑ Зоопарк Линкольн-парка (23 сентября 2010 г.). «Песчаный кот» . Проверено 6 декабря 2012 г.
  41. ^ «Верблюды». Путешествие по Шелковому пути . Американский музей естественной истории . Проверено 8 декабря 2012 г.

Источники

Внешние ссылки