Экологические группы животных по отношению к свету и их адаптивные способности

Для животных солнечный свет не является таким необходимым фактором, как для растений. Тем не менее, разные виды животных нуждаются в свете определённого спектрального состава, интенсивности и длительности освещения. Отклонения от нормы подавляют их жизнедеятельность и приводят к гибели.

Различают светолюбивые виды - фотофиллы и тенелюбивые-фотофобы.

Рассеянные, отражённые от окружающих предметов лучи, воспринимаемые органами зрения животных, дают им значительную часть информации о внешнем мире. Полнота зрительного восприятия зависит от степени эволюционного развития: у беспозвоночных- глаза это просто светочувствительные клетки. Образное видение возможно при сложном устройстве глаза. Пауки могут различать контуры движущихся предметов на расстоянии 1-2 см. наиболее совершенные органы зрения- глаза позвоночных, головоногих моллюсков и насекомых. Объемное зрение зависит от угла расположения глаз и от степени перекрывания их полей зрения (человек, приматы, совы, соколы, грифы). Животные, у которых глаза расположены по бокам головы, имеют монокулярное, плоскостное зрение.

Некоторые животные (змеи) видят инфракрасную часть спектра и ловят добычу в темноте. Для пчёл видимая часть спектра сдвинута в более коротковолновую область. Они воспринимают УФЛ, но не различают красный свет.

Кроме эволюционного уровня, развитие зрения и его особенности зависят от экологической обстановки и образа жизни конкретных видов. У постоянных обитателей пещер, куда не проникает солнечный свет, глаза могут быть полностью или частично редуцированы, как, например, у слепых жуков жужелиц и др.

Способность к различению цвета в значительной мере зависит и от того, при каком спектральном составе излучения существует или активен вид. Большинство млекопитающих, ведущих происхождение от предков с сумеречной и ночной активностью, плохо различают цвета и видят все в черно-белом изображении (со­бачьи, кошачьи, хомяки и др.). Такое же зрение характерно для ночных птиц (совы, козодои). Дневные птицы имеют хорошо развитое цветовое зрение.

Жизнь при сумеречном освещении приводит часто к гипертрофии глаз. Огромные глаза, способные улавливать ничтожные доли света, свойственны ведущим ночной образ жизни лемурам, обезьянам лори, долгопятам, совам и др.

Животные ориентируются с помощью зрения во время дальних перелетов и миграций. Птицы, например, с поразительной точностью выбирают направление полета, преодолевая иногда многие тысячи километров от гнездовий до мест зимовок. Доказано, что при таких дальних перелетах птицы хотя бы частично ориентируются по Солнцу и звездам, т. е. астрономическим источникам света. При вынужденном отклонении от курса они способны к навигации, т. е. к изменению ориентации, чтобы попасть в нужную точку Земли. При неполной облачности ориентация сохраняется, если видна хотя бы часть неба. В сплошной туман птицы не летят или, если он застает их в пути, продолжают лететь вслепую и часто сбиваются с курса.

Днем птицы учитывают не только положение Солнца, но и смещение его в связи с широтой местности и временем суток. Опыты в планетарии показали, что ориентация птиц в клетках меняется, если менять перед ними картину звездного неба в соответствии с направлением предполагаемого перелета.Навигационная способность птиц врожденная. Она не приобретается за счет жизненного опыта, а создается естественным отбором как система инстинктов. Точные механизмы такой ориентации еще плохо изучены. Способность к такой ориентации свойственна и другим животным. Среди насекомых она особенно развита у пчел. Пчелы, нашедшие нектар, передают другим информацию о том куда лететь, используя в качестве ориентира положение Солнца. Пчела-разведчица, возвращается в улей и начинает насотах танец, совершая повороты. При этом она описывает фигуру в виде восьмерки, поперечная ось которой наклонена по отношению к вертикали. Угол наклона соответствует углу между направлениями на Солнце и на источник корма.

Свет и биологические ритмы

Биологические ритмы представляют собой периодически повторяющиеся изменения интенсивности и характера биологических процессов и явлений. Они присущи всем живым организмам и отмечаются на всех уровнях организации живой материи: от молекулярного до биосферного.

Биологические ритмы наследственно закреплены и являются следствием естественного отбора и адаптации организмов. Они бывают внутрисуточные, суточные, сезонные, годичные, многолетние и многовековые.

В основе периодических процессов лежит внутренняя программа, на которую воздействует сложный комплекс экологических факторов.

Суточные ритмысвойственны большинству организмов: дневная или ночная активность, время открытия и закрытия цветков, начало и окончание бодрствования, здесь режим освещения является сигнальным фактором.

Сезонные ритмысвойственны организмам, обитающим в условиях сезонной смены климатических режимов: определённые сроки образования семян, формирования клубней, запасания питательных веществ перед зимой, размножение, линька, спячка и миграции организмов.

Годичные ритмы (циркануальные) ритмы, повторяющиеся с периодичностью близкой к годовой- 300-344 сут, они работают по принципу биологических часов и представляют собой смену сменяющихся сезонных состояний.

Температурный режим

Температура отражает среднюю кинетическую скорость атомов имолекул в какой-либо системе. От температуры окружающей среды зависит температура организмов и, следовательно, скорость всех химических реакций, составляющих обмен веществ.

Верхний температурный порог жизни теоретически определяется температурой свертывания белков. Необратимые нарушения структуры белков возникают при температуре +60 ⁰С («тепловая смерть») обезвоживание организмов повышает этот порог. Именно на этом основана высокая термоустойчивость цист, семян, спор. Но есть организмы- прокариоты (бактерии) обитающие в горячих источниках с температурой воды +70⁰С, а некоторые анаэробные археобактерии нормально существуют при 85-105⁰С.

Нижний температурный порог жизни связан со структурными изменениями в клетках и тканях (замерзание вне- и внутриклеточных жидкостей). При образовании кристаллов льда механически повреждаются ткани, что служит причиной холодовой гибели.

Границы существования жизни - это температуры, при которых возможно нормальное строение и функционирование бел­ков, всреднем от 0 до +50^ОС. Однако целый ряд организмов об­ладает специализированными ферментными системами и приспособлен к активному существованию при температуре тела, выходящей за указанные пределы.

Виды, предпочитающие холод, относят к экологической группе криофилов. Они могут сохранять активность при температуре клеток до -8...-10 °С, когда жидкости их тела находятся в переохлажденном состоянии. Криофилия характерна для представите­лей разных групп наземных организмов: бактерий, грибов, лишай­ников, мхов, членистоногих и других существ, обитающих в усло­виях низких температур: в тундрах, арктических и антарктических пустынях, в высокогорьях, холодных морях и т. п. Виды, оптимум жизнедеятельности которых приурочен к области высоких темпе­ратур, относят к группе термофилов: нематоды, личинки насекомых, клещей и других организмов, встречающихся на поверхности почвы и в разлагающихся органических остатках при их саморазогревании и т. д.

Температурные границы существования жизни намного раздвигаются, если учесть выносливость многих видов в латентном состоянии. Споры некоторых бактерий выдерживают в течение нескольких минут нагревание до +180°С. В лабораторных экспериментальных условиях семена; пыльца и споры растений, нематоды, коловратки, цисты простейших и ряд других организмов, после обезвоживания переносили температуры, близкие к абсолютному нулю (до -271,16°С) возвращаясь затем к активной жизни. В этом случае цитоплазма становится тверже гранита, все молекулы находятся в состоянии почти полного покоя и никакие реакции невозможны; Приостановка всех жизненных процессов организма носит названиеанабиоза. Из состояния анабиоза живые существа могут возвратиться к нормальной активности только в том случае, если не была нарушена структура макромолекул в их клетках.

Представители большинства видов не обладают достаточно высоким уровнем обмена веществ. Их жизнедеятельность и активность зависят, прежде всего, от тепла, посту­пающего извне, а температура тела - от хода внешних температур. Такие организмы называют пойкилотермными,Пойкилотермия, свойственна всем микроорганизмам, растениям, беспозвоноч­ным животным и значительной части хордовых.

Гомойотермныеживотные способны поддерживать постоянную оптимальную температуру тела независимо от температуры среды.

Гомойотермия, характерна только для представителей двух высших классов позвоночных - птиц и млекопитающих. Частный случай гомойотермии - гетеротермия— свойствен животным, впа­дающим в неблагоприятный период года в спячку или оцепенение. В активном состоянии они поддерживают высокую температуру тела, а в неактивном- пониженную, что сопровождается замедлением обмена веществ. Таковы суслики, сурки, ежи, летучие мыши, сони, стрижи, колибри и др.