Влияние света на организм животных

Солнечная радиация, достигающая поверхности Земли, является практически единственным источником энергии для поддержания теплового баланса планеты, создания органических веществ фототрофными организмами биосферы, что в итоге обеспечивает формирование среды, способной удовлетворить жизненные потребности всех живых существ. Биологическое действие солнечного света зависит от его спектрального состава, продолжительности, интенсивности, суточной и сезонной периодичности.

Солнечная радиация представляет собой электромагнитное излучение в широком диапазоне волн, составляющих непрерывный спектр от 290 до 3 000 нм. Ультрафиолетовые лучи (УФЛ) короче 290 нм, губительные для живых организмов, поглощаются слоем озона и до Земли не доходят. Земли достигают главным образом инфракрасные (около 50% суммарной радиации) и видимые (45%) лучи спектра. На долю УФЛ, имеющих длину волны 290—380 нм, приходится 5% лучистой энергии.

Длинноволновые УФЛ, обладающие большой энергией фотонов, отличаются высокой химической активностью. В небольших дозах они оказывают мощное бактерицидное действие, способствуют синтезу у животных и человека — витамина D; кроме того, у человека они вызывают загар, который является защитной реакцией кожи.

Инфракрасные лучи длиной волны более 710 нм оказывают тепловое действие. Видимый свет стимулирует в животных организмах биосинтез белков и нуклеиновых кислот, деление и растяжение клеток.

Фотопериодизм - это реакция организмов длину дня и суточный ритм освещения, выражающаяся в изменении процессов их роста и развития.

Под фотопериодическим контролем находятся практически все метаболические процессы, связанные с ростом, развитием, жизнедеятельностью и размножением животных.

Сезонная ритмика у животных наиболее ярко проявляется в смене оперения у птиц и шерсти у млекопитающих, периодичности размножения и миграции, зимних спячках некоторых животных и т. д.

Таким образом, способность воспринимать длину дня и реагировать на нее широко распространена в мире живых существ. Это означает, что живые организмы способны ориентироваться во времени, т. е. они обладают биологическими часами. Таким образом для многих организмов характерна способность ощущать суточные, приливные, лунные и годичные циклы, что позволяет им заранее готовиться к предстоящим изменениям среды. Предполагают, что фотопериодические реакции осуществляются путем сложной цепи нервно-рефлекторных и гормональных процессов, контролируемых у позвоночных гипоталамо-гипофизарной системой.

Продлив за счет искусственного освещения световой период зимой, можно увеличить яйценоскость кур, уток, гусей, регулировать размножение пушных зверей на зверофермах.

Экологические группы животных по отношению к свету:

а) животные, ведущие ночной образ жизни, хорошо видят ночью и охотятся ночью (Летучие мыши, Совы);

б) животные, ведущие дневной образ жизни (большинство птиц, зверей)

Влияние воды на организм животных

Вода является основной средой в клетке, где осуществляются процессы метаболизма, служит важнейшим исходным, промежуточным или конечным продуктом биохимических реакций. Поэтому вся эволюция наземных организмов шла в направлении приспособления к активному добыванию и экономному использованию влаги. Для многих видов животных вода является непосредственной средой их обитания.

Приспособления для увеличения плавучести и противодействия движению воды

– исчезновение или слабое развитие известкового скелета, в связи с их редукцией у форм, живущих в толще воды (простейшие Радиолярии, Головоногие моллюски),

– уменьшение удельной плотности при наличии воды в тканях (Гребневики, Медузы);

– скопление капель жира в теле, способствующих увеличению плавучести (Ракообразные, Рыбы и Китообразные).

– наличие плавательных пузырей, наполненных газом (Рыбы)

– увеличение удельной поверхности тела за счет увеличения выростов тела (Жгутиковые, Радиолярии).

– использование поверхностного натяжения воды (Водомерка, Вертячка и др).

– активное плавание с помощью ресничек, жгутиков, изгибания тела, реактивным способом (Простейшие, Головоногие моллюски и др.).

– наличие тела обтекаемой формы и конечностей для плавания (Ластоногие, Китообразные);

– неподвижность животных, ведущих прикрепленный образ жизни (Гидроидные, Коралловые полипы, Двустворчатые моллюски и др.);

– наличие у животных слоя подкожного жира, выполняющего теплоизоляционную функцию (Ластоногие, Китообразные);

– увеличение размеров тела, редукция органов зрения, усиление развития осязательных рецепторов и так далее (Глубоководные животные).

 

Поддержание осмотического давления в теле животных с помощью механизмов водно-солевого обмена

– удаление поступающей в организм воды с помощью пульсирующих вакуолей или органов выделения.

Пресноводные рыбы избыток воды удаляют с помощью выделительной системы, а соли поглощают через жаберные лепестки. Морские рыбы приспособлены к поглощению морской воды, а излишки солей, поступающих с водой выводят из организма через жаберные лепестки.

Фильтрация

Процеживание взвешенных в воде частиц органического происхождения и многочисленных мелких организмов (Пластинчатожаберные моллюски, Иглокожие, Асцидии, Планктонные рачки и др.). Животные - фильтраторы выполняют важную роль в биологической очистке водоемов.

Способы ориентации животных в водной среде

Ориентация на звук развита у гидробионтов в целом лучше, чем зрительная. Ряд видов улавливает даже колебания очень низкой частоты (инфразвуки). Многие обитатели водоемов – Млекопитающие, Рыбы, Моллюски, Ракообразные сами издают звуки при помощи различных частей тела. Звуковая сигнализация служит чаще всего для внутривидовых взаимоотношений, например для ориентации в стае, привлечения особей другого пола и т. п., и особенно развита у обитателей мутных вод и больших глубин, живущих в темноте.

Ряд гидробионтов отыскивает пищу и ориентируется при помощи эхолокации – восприятия отраженных звуковых волн (Китообразные).

Многие воспринимают отраженные электрические импульсы, производя при плавании разряды разной частоты для обнаружения беспозвоночных (рыба Водяной слон), для защиты и нападения (Электрический скат, Электрический угорь и др.).

Для ориентации в глубине служит восприятие некоторыми животными гидростатического давления.

Наиболее древний способ ориентации, свойственный всем водным животным – восприятие химизма среды. Хеморецепторы многих гидробионтов обладают высокой чувствительностью. Многие рыбы, совершая миграции на нерест, ориентируются в основном по запахам. Тонкость обоняния чрезвычайно велика у рыб, совершающих особенно далекие миграции.

Адаптации животных к водному режиму

Способы регуляции водного баланса у животных можно разделить на поведенческие, морфологические и физиологические.

К числу поведенческих приспособлений относятся поиски водоемов, выбор мест обитания, рытье нор и т. д. В норах влажность воздуха приближается к 100%, что снижает испарение через покровы, экономит влагу в организме.

К морфологическим способам поддержания нормального водного баланса относятся образования, способствующие задержанию воды в теле; это раковины наземных моллюсков, отсутствие кожных желез и ороговение покровов пресмыкающихся, хитинизированная кутикула насекомых и др.

Физиологические приспособления регуляции водного обмена делятся на три группы:

– способность к образованию метаболической воды и использование влаги, поступающей с пищей (многие Насекомые, мелкие пустынные Грызуны);

– способность к экономии влаги в пищеварительном тракте за счет всасывания воды стенками кишечника, а также образования высококонцентрированной мочи (Овцы, Тушканчики);

– развитие выносливости к обезвоживанию организма благодаря особенностям систем организма, эффективной терморегуляции потоотделением и отдачей воды со слизистых оболочек ротовой полости (Верблюды, Овцы, Собаки).

Приспособления животных к жизни в пересыхающих водоемах

Общими особенностями обитателей пересыхающих водоемов являются способности давать за короткие сроки многочисленное потомство и переносить длительные периоды без воды.

– гипобиоз - состояние пониженной жизнедеятельности (Планарии, Малощетинковые черви, Моллюски, некоторые Рыбы – Вьюн, Африканский протоптерус)

– образование цист ( Солнечники, Инфузории, Корненожки, Турбеллярии)

– переживание неблагоприятного периода в стадии яиц

– полное обезвоживание (Коловратки, Тихоходки, Нематоды и др.).

Экологические группы животных по отношению к влаге:

а) животные морской толщи (Простейшие, Морские кишечнополостные, Полихеты, рыбы, Киты, Дельфины);

б) животные прибрежных морских зон (Тюлени, Моржи, Морские слоны);

в) животные прибрежных пресных водоёмов (Амфибии, Полихеты и др.);

 

Экологические группы гидробионтов

а) Нектонные организмы – это совокупность активно передвигающихся животных, не имеющих непосредственной связи с дном. Они имеют обтекаемую форму тела и хорошо развитые органы движения (Рыбы, Кальмары, Киты, Ластоногие). К нектону в пресных водах кроме рыб относятся земноводные и активно перемещающиеся насекомые.

б) Планктонные организмы – это совокупность организмов, которые не обладают способностью к быстрым активным передвижениям. Это зоопланктон который не может противостоять течениям.

в ) Плейстонные организмы – организмы, которые пассивно плавают на поверхности воды или ведут полупогруженный образ жизни. Они используют пленку поверхностного натяжения как опору или образуют воздушные полости (Сифонофоры, некоторые Моллюски и др.).

г) Бентосные организмы – это совокупность организмов, обитающих на дне водоемов. Подразделяется на зообентос и фитобентос. Представлен прикрепленными, или медленно передвигающимися, или роющими в грунте животными (Фораминифоры, Губки, Кишечнополостные, Черви, Моллюски, Асцидии, Рыбы и др).

д) Нейстонные организмы – сообщество организмов, обитающих у поверхностной пленки воды (Простейшие, Моллюски, Водомерки, Вертячки).

е) Перифитонные организмы - совокупность организмов, которые поселяются на подводных предметах и образуют обрастания на твердых поверхностях (Усоногие раки, Моллюски, Губки и др.).