Морфофизиологические приспособления к жизни в наземно-воздушной среде амфибий, рептилий, птиц и млекопитающих

Наземно-воздушная среда- самая сложная по экологическим условиям и считается достаточно суровой по отношению ко всему живому. Адаптации организмов наземно-воздушной среды направлены на экономное расходование воды, разнообразные механизмы терморегуляции, высокую эффективность окислительных процессов, усвоение атмосферного кислорода, формирование скелетных образований, поддерживающих тело в условиях низкой плотности.
Низкая плотность воздуха определяет малую подъемную силу и незначительную опорность. В связи с этим обитатели этой среды должны обладать хорошо развитой собственной опорой, поддерживающей тело, а также успешно перемещать его в пространстве.
Из-за малой опорности воздуха все обитатели данной среды тесно связаны с поверхностью земли. Постоянная жизнь в воздухе без опоры невозможна. Однако, малая плотность воздуха обусловливает низкую сопротивляемость при движении. Поэтому многие животные наземно-воздушной среды использовали «экологические выгоды» этого явления, приобретя способность к полету.
К тому же мелкие организмы способны к пассивному полету за счет вертикального и горизонтального движения воздушных масс. При этом у них развиваются специфические адаптации, увеличивающие поверхность тела и уменьшающие его плотность.
Газовый состав этой среды довольно однороден в отношении содержания главных компонентов и практически стабилен, благодаря большой диффузионной способности газов и постоянному перемешиванию воздушных масс. Количество кислорода в этой среде намного превышает таковое в водной. Высокое содержание этого газа способствовало повышению интенсивности обмена веществ у наземных организмов по сравнению с первичноводными. Именно в этой среде в результате высокой эффективности окислительных процессов в организме возникает гомойотермия (то, что неправильно называется теплокровностью) животных.
В наземно-воздушной среде практически повсеместно ощущается недостаток влаги. В результате органы дыхания защищены от внешнего воздействия и «спрятаны» внутрь тела, поэтому у наземно-воздушных животных никогда не бывает жаберного дыхания. В связи с недостаточным количеством влаги формируются морфологические, физиологические и этологические адаптации к ее запасанию и экономному расходованию.
В этой среде достаточное количество света, в связи с чем практически у всех животных данной среды хорошо развиты органы зрения. Органы слуха также достигают высокого уровня развития, но это связано с низкой плотностью среды, в которой звуковые колебания передаются хуже, нежели в водной.
Животные, живущие в различных экологических системах мира, миллионы лет ежедневно совершенствуют средства для управления окружающей средой в целях выживания. Людям же необходимо учитывать адаптивные механизмы животных для различных изменений окружающей среды и использовать полученную информацию в различных сферах своей жизнедеятельности.
Цель работы: изучить приспособления к жизни в наземно-воздушной среде разных классов хордовых.
Исходя из цели исследования, можно выделить основные задачи исследования:
1. Изучить теоретическую базу морфофизиологических адаптаций
2. На примере фауны подмосковных лесов исследовать эффективность различных классов животных к наземно-воздушной среде
3. Узнать наиболее эффективные морфофункциональные адаптации амфибий, рептилий, птиц и млекопитающих
1. Морфофизиологические приспособления животных к жизни в наземно-воздушной среде
Увеличение степени приспособленности организмов к окружающей среде в ходе эволюции часто сопровождалось совершенствованием и усложнением их организации, получившим название прогресса в живой природе. В 1825 году А.Н. Северцов (1866-1936) предложил различать биологический прогресс и морфофизиологический прогресс [11].
Как писал в своей работе Машкин В. И [3], биологический прогресс - результат успеха группы организмов (популяции, вида, рода, семейства, отряда и т.д.) в борьбе за существование. Критериями (показателями) биологического прогресса рассматриваются:
а) возрастание степени общей приспособленности группы организмов к условиям окружающей среды;
б) увеличение численности особей группы;
в) расширение ареала (площади местообитания), занимаемого особями группы;
г) интенсивное видообразование в этой группе;
д) наличие в этой группе большого количества соподчиненных групп (популяций, видов, родов, семейств и т.д.). В настоящее время в состоянии биологического прогресса находятся насекомые, костистые рыбы, птицы, млекопитающие, покрытосеменные растения.
Биологический регресс характеризует, соответственно, снижение приспособленности группы организмов к среде обитания [3]. Его критериями являются:
а) снижение степени общей приспособленности группы организмов к условиям среды;
б) уменьшение численности особей в группе;
в) сужение ареала, занимаемого особями этой группы;
г) вымирание видов этой систематической группы (рода, семейства, отряда и т.д.);
д) наличие в этой группе небольшого количества соподчиненных групп (видов, популяций).
Понятия «морфофизиологический прогресс» и «морфофизиологичес­кий регресс» применимы для характеристики не только групп, но и отдельных организмов [11]. Морфофизиологический прогресс (ароморфоз) характеризует совершенствование в ходе эволюции строения и функции организма (морфофизиологической организации). Ароморфоз включает следующие эволюционные изменения:
• крупные изменения строения организмов (например, развитие четырехкамерного сердца и полушарий головного мозга у млекопитающих);
• возникновение адаптаций (приспособлений) общего плана (например, теплокровность, наземная локомоция);
• расчленение органов (например, расчленение мышечных пластов червей на отдельные пучки у членистоногих);
• усложнение и интенсификацию функций (например, интенсификация функции снабжения тканей питательными веществами и кислородом при полном обособлении большого и малого круга кровообращения);
• общее повышение интенсивности жизнедеятельности организмов;
• повышение общего уровня обмена энергии;
• уменьшение зависимости организма от условий существования;
• увеличение степени влияния организма на окружающую среду.
Морфофизиологический прогресс характерен в наибольшей степени для тех групп, которые ведут активный образ жизни, например, позвоночные и членистоногие [11] . Морфофизиологический прогресс позволяет достичь организму высшего уровня независимости от внешней среды.