Ксерокол - Xerocole

Лисица фенек стоит в высокой траве.
В Фенек «сек большие уши помогают держать это круто: когда кровеносные сосуды расширяются , кровь из циклов тела в и рассеется над расширенной площадью поверхности .

Xerocole (от греческого Xeros / г ɪ г с /  «сухой», и латинский Col (ERE)  «обитать»), представляет собой общий термин , относящийся к любому животному, которое приспособлено 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 кал). Некоторые настолько умело экономят воду или получают ее из пищи, что им совсем не нужно пить. Чтобы избежать жары пустыни, ксероколы обычно ведут ночной или сумеречный образ жизни (наиболее активны на рассвете и в сумерках).

Сохранение воды

Кенгуру крыса может прожить всю свою жизнь , даже не пить.

Избегать испарения

Xerocoles разработали множество механизмов для уменьшения потерь воды за счет испарения. Ксероколы млекопитающих потеют намного меньше, чем их собратья из непустынных мест . Например, верблюд может выдерживать температуру окружающей среды до 49 ° C (120 ° F) без потоотделения, а у кенгуровой крысы полностью отсутствуют потовые железы. И у птиц, и у млекопитающих в пустыне есть масла на поверхности кожи, которые «делают ее водонепроницаемой» и препятствуют испарению.

Десерт насекомые используют аналогичный метод, как и их кутикулы являются восковыми , чтобы вода не избежать; однако при критических температурах (например, 30 ° C (86 ° F) для тараканов) молекулы воска в кутикуле перестраиваются, становясь проницаемыми и обеспечивая охлаждение за счет испарения.

Ксероколы-амфибии, такие как виды из рода лягушек Phyllomedusa , имеют восковое покрытие на коже, чтобы уменьшить потерю воды. Лягушки выделяют липиды из желез в своей коже: когда их кожа начинает высыхать, они перемещают конечности по железам на спине и вытирают липиды по своему телу. Другие пустынные земноводные, такие как лягушка рода Cyclorana , избегают высыхания, роясь под землей в засушливые периоды и формируя кокон из сброшенной кожи: вместо того, чтобы сбрасываться, кожа остается прикрепленной, чтобы создать кокон. По мере накопления слоев кожи водонепроницаемость увеличивается.

Во время испарения

Хотя у пустынных птиц нет потовых желез , они все же могут воспользоваться испарительным охлаждением за счет одышки, которая охлаждает трахею и легкие , и хлопанья горла, заключающегося в быстром колебании кожи горла для перемещения воздуха через внутреннюю часть рта и горла. Крысы-кенгуру и другие мелкие млекопитающие аналогичным образом используют испарительное охлаждение. При вдыхании воздуха вода испаряется из носа, охлаждая поверхность носовых ходов примерно до 24 ° C (75 ° F). Низкая температура вызывает конденсацию влаги, частично восполняя потерю воды. Процесс, называемый респираторным теплообменом, лучше всего работает, когда стенки носового прохода имеют большую площадь поверхности.

Некоторые животные обливают себя телесными жидкостями, чтобы воспользоваться испарительным охлаждением. Птицы-ксероколы, такие как аисты , грифы Нового Света и ибисы, мочатся на ноги, в то время как пустынные черепахи иногда выделяют слюну на шею и передние ноги, чтобы сохранить прохладу. Точно так же многие грызуны и сумчатые облизываются, чтобы распространить слюну, хотя это остается эффективным только в течение короткого времени и требует, чтобы шерсть стала очень влажной.

Экскреция

Моча

Верблюды с багажом в пустыне
Арабские верблюды могут прожить несколько дней и пройти без воды до 160 километров (100 миль). Один из способов экономии воды - это выделение очень концентрированной мочи.

Чтобы вывести азотсодержащие продукты жизнедеятельности , млекопитающие (и большинство земноводных) выделяют мочевину, разбавленную водой. Такие ксероколы приспособились делать свою мочу максимально концентрированной (т. Е. Использовать наименьшее количество воды) для растворения мочевины. У пустынных млекопитающих нефроны длиннее и глубже , а корковые и юкстамедуллярные клубочки все меньше и меньше (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. Почки пустынных млекопитающих также лучше приспособлены к реабсорбции воды из канальцевой жидкости : хотя клубочков меньше, ксерокол имеет более крупные юкстамедуллярные клубочки, чем кортикальные клубочки (первые играют важную роль в концентрации мочи), тогда как для не ксероколы. У пустынных млекопитающих также есть более длинные петли Генле , структуры, эффективность которых в концентрации мочи прямо пропорциональна их длине. Эффективность их петель Генле увеличивается за счет повышения уровня антидиуретического гормона в их крови.

Пустынные земноводные могут накапливать больше азота, чем водные, и делают это, когда недостаточно воды для выделения азота в виде мочевины. Лягушки Африканского тростника может хранить избыток азота в iridophore , пигментированные гранулы в своей коже, путем превращения азота в гуанин , который составляет большую часть композиции иридофоры.

Рептилии, птицы, насекомые и некоторые виды земноводных выделяют азотсодержащие отходы в виде мочевой кислоты, а не мочевины. Поскольку мочевая кислота менее токсична, чем мочевина, для выведения ее не нужно растворять в воде (как таковая, она в значительной степени нерастворима).

Кал

Большинство фекалий животных на 75% состоят из воды; xerocoles, однако, реабсорбируют воду в кишечнике и производят гораздо более сухой кал. Так , например, фекалии кенгуру крысы содержат только 1 / 6 , как много воды, что и в других, не пустынных грызунов. У насекомых ректальная железа также поглощает воду, а насекомые выделяют сухие гранулы. У птиц, наряду с некоторыми другими позвоночными, мочеточник и прямая кишка ведут к клоаке , стенки которой также поглощают воду.

Другие методы

Верблюды могут дополнительно экономить воду, закрывая отверстие в желудке, чтобы создать два отделения: одно для воды и одно для еды.

Грызуны, питающиеся семенами, поддерживают низкий уровень метаболизма, чтобы уменьшить потерю воды на дыхание (и предотвратить перегрев норы). Матери грызунов производят концентрированное молоко для своих детенышей, а затем едят разбавленную мочу и фекалии своих детенышей, чтобы восстановить часть воды, которая была потеряна. По той же причине пустынные псовые и кенгуру поедают экскременты своих детенышей.

Австралийская лягушка-водоем экономит воду, задерживая мочу в мочевом пузыре , раздуваясь, как воздушный шар; Затем он использует свой мочевой пузырь в качестве запаса воды в сухой сезон.

Альтернативные источники воды

Лицо аддакса - он смотрит в камеру и приподнимает верхнюю губу, делая вид, что он смеется.
Некоторые антилопы, такие как аддакс (на фото) и орикс , настолько эффективно собирают воду из растений, что их никогда не нужно пить.

Xerocoles получают значительное количество гигроскопичной воды с пищей. Многие питаются влажными растениями: трубкозуб получает воду из дикого огурца, а верблюд зимой поедает суккуленты и кусты, получая достаточно воды, чтобы прожить два месяца без питья. Орикс ест акацию листью поздно ночью, когда содержание воды является самым высоким: в жарких, засушливых днем листы только 1% вода; но в более прохладную и влажную ночь листья на 40% состоят из воды. Некоторые ксероколы способны получать воду из галофитных (соленых) растений , поскольку они могут метаболизировать большое количество щавелевой кислоты и производить очень концентрированную мочу. Долото зубчатого кенгуру крыса также снижает соленость солянки он ест ( shadscale ), используя свои широкие, острые нижние резцы , чтобы соскрести соленый outerlayer листов , чтобы достичь менее соленого центра.

Хищники получают воду из мяса и крови своей добычи. Таким образом, насекомоядные, такие как земляной волк (разновидность гиены) и южная мышь-кузнечик , в значительной степени не зависят от свободной воды.

Xerocoles получают большой процент воды в результате метаболических процессов, используемых для расщепления пищи. Вода, получаемая из жиров, почти в два раза больше, чем из углеводов, поскольку первые содержат больше водорода (который определяет количество производимой воды). Воды, получаемой в результате метаболизма, более чем достаточно, чтобы компенсировать потерю воды при испарении в легких (которая увеличивается из-за потребности в кислороде для расщепления пищи).

Терморегулирование

Морфология

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

У пустынных животных меньше жира, чем у их не пустынных собратьев, поскольку жир действует как изоляция, сохраняя тепло. Жир у них локализован, например, в горбе верблюда или шее бизона . Что касается меха, то у пустынных животных толстый изолирующий слой, который препятствует передаче тепла телу. Шерсть не распределяется равномерно, а оставляет редко покрытые участки, называемые «тепловыми окнами», в подмышечной впадине , паху , мошонке и молочных железах . Тепло может отводиться от тепловых окон за счет конвекции и теплопроводности .

Точно так же у пустынных птиц меньше перьев на подкрыле и по бокам - тепловой стресс заставляет некоторых птиц поднимать крылья, увеличивая площадь открытой поверхности кожи. Птицы корректируют свои перья, чтобы создать или рассеять изолирующий слой, типичным примером которого является страус . При высоких температурах страус поднимает свои длинные спинные перья, чтобы создать барьер против солнечного излучения, позволяя воздуху перемещаться по поверхности кожи. В прохладные ночи перья опускаются и смыкаются, образуя изолирующий слой над кожей.

Красновато-золотая ящерица греется на бревне
Эктотермы, такие как этот колючий сцинк Каннингема , часто греются на солнце, чтобы регулировать температуру тела.

Норы

Большинство маленьких ксероколов живут в норах, чтобы избежать жары пустыни. Норы действуют как микросреда : когда они находятся на глубине более 50–60 см (20–24 дюйма) от поверхности, они поддерживают влажность и температуру от 30 до 32 ° C (86 и 90 ° F), независимо от внешней погоды. Некоторые животные запечатывают свои норы, чтобы они оставались влажными.

Ectotherms также используют норы как средство, чтобы согреться в холодные пустынные ночи. Поскольку эктотермы обычно имеют небольшие размеры и не могут накапливать тепло собственного тела, они быстро принимают внешнюю температуру окружающей среды, что требует контролируемой микросреды. Например, рептилии могут работать при температурах, превышающих оптимальные, но при низких температурах они становятся вялыми. Таким образом, они проводят ночи в норах или расщелинах, где создают теплую среду, быстро генерируя метаболическое тепло. Пустынные ящерицы обычно используют норы других животных для своих целей.

Циркадные ритмы

Все пустынные грызуны, кроме сусликов и бурундуков, ведут ночной образ жизни. Земноводные также обычно ведут ночной образ жизни, в то время как многие другие ксероколы ведут дневной образ жизни , но снижают активность в полдень и усиливают ее по утрам и вечерам. Некоторые ксероколы меняют характер своей активности в зависимости от сезона: например, ночные муравьи переходят на дневной образ жизни в более холодные периоды.

Многие ксероколы, особенно грызуны, активизируются летом, переходя в спячку. Некоторые пустынные амфибии живут под землей больше года. В отличие от спячки , которая приводит к состоянию оцепенения , активизация вызывает летаргию и может остаться незамеченной у некоторых животных, если не измерить температуру их тела.

Защита от солнца

Три мыса суслика выходят из норы в пустыне Намиб
Когда суслик с мыса перебегает из одного тенистого места в другое, он держит свой широкий плоский хвост за спиной, чтобы обеспечить тень.

Ксероколи обычно светлые и песочного цвета как средство отражения солнечного излучения и уменьшения поглощения тепла. Некоторые меняют цвет в зависимости от сезона, чтобы летом отражать больше солнечного света: аддаксы меняют цвет с серо-коричневого на почти белый. Ящерицы-игуаниды могут менять цвет в гораздо меньшем масштабе времени, изменяя концентрацию меланина . Они становятся темнее, когда роются в норках, и светлее, когда греются - и пустынная игуана, и зеброхвостая ящерица становятся настолько бледными, что кажутся сияющими из-за количества отраженного света.

У большинства пустынных ящериц также есть черная перитонеальная выстилка в брюшной полости, которая поглощает УФ-излучение и предотвращает его повреждение внутренних органов.

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

Защита от песка

У пустынных животных, таких как верблюд, аддакс и кенгуровая крыса, большие ноги, чтобы они не утонули в песке. Фенек имеет дополнительный мех на подошвах его ноги , чтобы дать ему тягу и защитить его от горячего песка. Большинство животных в засушливых условиях стройные с длинными ногами, что дает им скорость, когда они преодолевают большие расстояния за едой и водой.

Три основных уязвимости против песка - глаза, уши и нос. Чтобы песок не попадал в глаза, у ксероколов, включая рептилий и птиц, а также некоторых земноводных и млекопитающих, есть приятная перепонка в глазах: третье прозрачное веко, которое защищает роговицу от ветра и может выбить его из глаза. У рептилий также есть глаза размером с точечное отверстие или защищенные клапанами. Чтобы песок не попал в уши, у млекопитающих, таких как верблюд и песочный кот , из них торчат длинные волосы. У верблюда и антилопы сайгака также есть приспособления для защиты носа от песка: у первого узкие ноздри, которые можно закрыть, а у второго - большой нос с широко расставленными и далеко расположенными ноздрями, предотвращающими попадание песка во время выпаса. У рептилий-копателей ноздри обращены вверх, а не вперед по той же причине.

Скорость

Ксероколы, которым приходится преодолевать большие расстояния в поисках еды и воды, часто приспособлены к скорости, имеют длинные конечности и ступни, которые не позволяют им погружаться в песок, и в целом имеют тонкую форму. Поскольку у них мало укрытий, защищающих их от хищников, пустынные животные также используют скорость в качестве защитного механизма. Например, кролик пустыни может бегать намного быстрее койота; как таковой, «обычный волк или койот не будут пытаться преследовать его, потому что они осознают безнадежность этого».

Известные ксероколы

Ксероколами известны следующие животные:

Смотрите также

Рекомендации

Цитаты

Источники

  • Mares, Michael A .; Оклахомский музей естественной истории, ред. (1999). Пустыни . Университет Оклахомы Пресс. ISBN   9780806131467 .

Внешние ссылки