Виды адаптации животных в экосистемах: как живое подстраивается под свет и холод

Как живое подстраивается под свет и холод

Дельфин рассекает воду со скоростью, недоступной ни одному пловцу, сова различает мышь в почти полной темноте, а песец спокойно переносит мороз, при котором у человека замёрзла бы кровь. За каждым из этих умений стоит долгая работа приспособления — адаптация. Одни её формы складываются за миллионы лет и записываются в гены, другие возникают за считаные недели и так же легко исчезают. Разберём, какими бывают адаптации, как они устроены на уровне отдельного организма и как именно животные подстраиваются под два мощных фактора среды — свет и температуру.

Две большие категории: наследуемое и обратимое

Всё многообразие приспособлений удобно разложить на две принципиально разные группы — эволюционные адаптации и аккомодации.

Аккомодации — это обратимые изменения. Они возникают, когда обстановка вокруг меняется резко, и так же отступают, стоит условиям вернуться к прежним. Классический пример — переселение. Животное, оказавшееся в незнакомой местности, поначалу испытывает дискомфорт, но постепенно осваивается. То же происходит и с человеком: переехав из средней полосы в тропики или на Крайний Север, он какое-то время чувствует себя неуютно, а затем привыкает к новому климату.

Если аккомодация — это гибкая настройка в пределах жизни одной особи, то эволюционная адаптация — итог отбора, переписавшего саму наследственность вида.

Видовые и организменные приспособления

По другому основанию адаптации делят на видовые и организменные. Нас интересует прежде всего организменный уровень, поскольку именно на нём проявляется всё богатство приспособительных решений. Внутри него традиционно выделяют четыре типа:

• морфологические — связанные со строением тела;
• физиологические — затрагивающие работу внутренних систем;
• этологические — выражающиеся в поведении;
• биохимические — действующие на уровне обмена веществ.

Морфологическая адаптация заметнее остальных. Она охватывает выгодные особенности строения, предостерегающую и покровительственную окраску, мимикрию, маскировку, а также приспособительное поведение. Под выгодами строения понимают, например, оптимальные пропорции тела, расположение и плотность перьевого или волосяного покрова.

Форма тела дельфина как образец совершенства

Хорошо знаком всем облик дельфина — морского млекопитающего, чьи движения отличаются точностью и лёгкостью. Самостоятельно он развивает в воде скорость до сорока километров в час. Достижение тем более впечатляющее, если вспомнить, что солёная вода почти в восемьсот раз плотнее воздуха. Как же дельфину удаётся преодолевать такое сопротивление?

Среди множества приспособлений ключевую роль играет форма тела. Торпедовидный, плавно обтекаемый корпус не позволяет встречным потокам воды закручиваться в завихрения. Вода обтекает животное ровно, сопротивление падает — и движение становится экономичным и быстрым. Это наглядный пример того, как одна особенность строения решает сразу несколько задач выживания в плотной среде.

Адаптации к свету

Для животного солнечный свет не настолько жизненно необходим, как для зелёного растения: все гетеротрофы существуют за счёт энергии, заранее накопленной растениями. И всё же без света животным не обойтись. Разным видам требуется освещение определённого спектрального состава, интенсивности и продолжительности. По отношению к этому фактору животных разделяют на несколько групп:

1. светолюбивые (фотофилы) — предпочитающие яркое освещение;
2. тенелюбивые (фотофобы) — избегающие сильного света;
3. эврифотные — переносящие широкий диапазон освещённости;
4. стенофотные — выдерживающие лишь узкие, строго ограниченные условия освещения.

Свет и зрительная ориентация

Прежде всего свет — обязательное условие зрения и ориентации в пространстве. Здесь проявляется любопытная закономерность: жизнь при скудном освещении ведёт к увеличению глаз. Крупные глаза, способные уловить даже ничтожные доли света, характерны для животных, ведущих ночной образ жизни, — сов, лемуров и им подобных. Так морфология глаза прямо подстраивается под световой режим местообитания.

Навигация птиц по солнцу и звёздам

Особый случай связи со светом — способность птиц находить путь во время перелётов. Это подтверждено множеством опытов. Птицы, посаженные в клетки, в состоянии предмиграционного беспокойства неизменно разворачиваются в сторону своих зимовок — но только при одном условии: если им доступно наблюдение за положением Солнца или звёзд. Стоит лишить их этих ориентиров, и точность направления теряется. Небесные светила, таким образом, служат пернатым природным компасом.

Температурная адаптация

Способность удерживать относительно постоянную температуру тела — гомойотермия — стала одним из важнейших эволюционных приобретений, настоящим ароморфозом. Именно этот шаг позволил теплокровным птицам и млекопитающим освоить экологические ниши, закрытые для пойкилотермных, «холоднокровных» животных, — раскалённые пустыни, тропики и суровое Заполярье.

Рекорды полярных животных

У обитателей высоких широт приспособленность к холоду достигает крайних пределов. Разница между температурой тела и окружающего воздуха у полярных волков и песцов доходит до 74 °C, а у белых, или снежных, куропаток превышает и 80 °C. Эти цифры показывают, насколько надёжно организм способен отгораживаться от внешней стужи.

Два механизма выживания на холоде

Устойчивость животного к низким температурам опирается на два фактора.

• Теплоизоляция покровов. Густой мех, плотное оперение и слой подкожного жира удерживают тепло, не давая ему рассеиваться.
• Усиление обмена веществ при охлаждении. Эта способность строится на вегетативных реакциях организма и особенно хорошо развита у полярных видов: при похолодании их метаболизм возрастает, компенсируя теплопотери.

Так складывается общая картина приспособления: обратимые аккомодации обеспечивают быструю подстройку в пределах жизни особи, а эволюционные адаптации — от обтекаемой формы тела до гомойотермии — закрепляют в наследственности те решения, которые позволяют животным завоёвывать самые разные, в том числе и крайне суровые, уголки планеты.