Способы переживания живыми организмами неблагоприятных условий (зимовка, спячка, анабиоз, миграции и т. д.).

Зимовка - способы переживания неблагоприятного зимнего периода (низкие температуры, отсутствие корма) животных умеренных и холодных поясов. У беспозвоночных – существуют циклы развития, где одна из фаз – холодостойкая (пример: яйца саранчи, личинки жуков, куколки бабочек). У теплокровных животных – спячка (гибернация)- медведь, еж, барсук – во время нее замедляются биологические процессы. У растений зимовка сопровождается прекращением или резким замедлением физиологических процессов. Физиологический смысл – сохранение энергии в неблагоприятных условиях. Летняя спячка связана с сезонным дефицитом влаги (эстивация) - двоякодышащие рыбы.

Анабиоз - состояние организма, при котором физиологические процессы временно прекращаются или так замедлены, что отсутствуют видимые проявления жизни, наблюдается при резком ухудшении условий существования – низкая температура, засуха. При наступлении благоприятных условий – восстановление нормального уровня жизнедеятельности, наиболее устойчивы цисты. У пойкилотермных – земноводных (жаб, лягушек, тритонов) – длительное воздействии высоких температур для пробуждения. Диапауза - частный случай анабиоза, у насекомых наблюдается – личиночная (у боярышницы), куколочная, имагинальная (комар) диапауза.

Зимний сон - торможение в коре головного мозга и подкорковых областях, сопровождаемое снижением обмена веществ. Зимний сон позволяет животным пережить неблагоприятный период

года. Зимний сон отличается от спячки меньшей интенсивностью процесса торможения всех функций и способностью проснуться.

Эмиграция – это массовое переселение животных из обычных мест обитания.

Кочевка – краткосрочное и недалекое перемещение животных из одной местности в другую как приспособление к переживанию неблагоприятных условий жизни. Различают сезонные, периодичные и случайные формы кочевки. Причина: зима, засуха, зимовка, у травоядных копытных - наличие корма. При этом во время кочевок животные не всегда возвращаются в исходные места, наблюдаются разные маршруты.

Миграция - периодические или непериодические, горизонтальные и вертикальные закономерные перемещения животных на индивидуальный участок обитания особи (их группы) за сезон, год или ряд лет. Её особенности: строгая сезонность, наличие механизма контроля ее календарных сроков, множественная перестройка физиологических систем организма из-за предстоящего усиления энергозатрат, необходимости ориентации в пространстве, в миграцию вовлекаются особи в определенном физиологическом состоянии, массовость, связанная с синхронизацией сроков развития миграционного состояния у всех особей. Сезонная миграция известна для многих таксонов животных, наиболее хорошо изучена у птиц, а также нерестовые миграции рыб. Различают активные, пассивные, кормовые, расселительные и другие формы миграции животных.

47. Структура популяций: пространственная и демографическая.

Основные показатели структуры популяций – численность, распределение организмов в пространстве и соотношение разнокачественных особей. Каждая особь имеет определенные размеры, пол, отличительные черты морфологии, особенности поведения, свои пределы выносливости и приспособляемости к изменениям среды. Распределение этих признаков в популяции также характеризует ее структуру. Структура популяции не стабильна. Рост и развитие организмов, рождение новых, гибель от различных причин, изменение окружающих условий, увеличение или уменьшение численности врагов – все это приводит к изменению различных соотношений внутри популяции.

Поведенческие - миграции птиц, кочевка копытных в поисках корма, зарывание в песок, почву, снег и др.

Физиологические - резкое снижение активности процессов жизнедеятельности – анабиоз (покоящиеся стадии у беспозвоночных, прекращение активности рептилий при низких температурах, зимняя спячка млекопитающих).

Морфологические - шерстяной покров и подкожный жир у животных в условиях холодного климата, экономное использование воды у пустынных животных и т.д.

Примеры адаптаций.

Температура является одним из главных факторов, непосредственно влияющих на все организмы.

Эктотермные животные (пойкилотермные, холоднокровные).

Все кроме птиц и млекопитающих. Пассивный тип адаптации к температуре.

Низкий уровень обмена веществ. Главный источник поступления тепловой энергии – внешний. Активность зависит от температуры окружающей среды.

Эндотермные животные (гомойотермные, теплокровные).

Птицы и млекопитающие. Активный тип адаптации к температуре. Обеспечиваются теплом за счет собственной теплопродукции и способны активно регулировать производство тепла и его расходование (наличие химической терморегуляции за счет выделения тепла, например, при дыхании, и физической терморегуляции за счет теплоизоляционных структур (жировой прослойки, перьев, волос))

«Правило Аллена».

Чем холоднее климат, тем короче выступающие части тела (например, уши).

Пример: Песец в полярных широтах, Рыжая лисица в умеренных широтах, Африканская лисица фенек.

«Правило Бергмана».

Животные одного вида в разных климатических условиях имеют разный вес: они более крупные в холодных условиях и более мелкие - в теплых.

Пример: Императорский пингвин – самый крупный – живет в Антарктиде,

Галапагосский пингвин – самый маленький – живет на экваторе.

«Правило Глогера».

Географические расы животных в теплых и влажных регионах пигментированы сильнее (т.е. особи темнее), чем в холодных и сухих.

Пример: Белый медведь, Бурый медведь.

Адаптации растений к переживанию неблагоприятных условий.

Морфологические - сбрасывание листьев, перезимовывание многолетних органов (луковиц, корневищ, клубней) в почве, сохранение в виде семян или спор.

Физиологические - содержание солей в организме галофитов, особенности метаболизма, «физиологическая» сухость болотных растений.

Поведенческие - «Бегство» от неблагоприятных условий во времени: короткий период вегетации (эфемеры и эфемероиды).

Билет № 10

Жизненные формы и примеры.

Жизненная форма - внешний (физиономический) облик организма, комплекс морфологических, анатомических, физиологических и поведенческих признаков, в котором отражается его общая приспособленность к условиям внешней среды.

Система жизненных форм растений.

Фанерофиты – деревья.

Хамефиты – кустарники.

Гемикриптофиты – кустарники.

Геофиты – многолетние травы.

Терофиты – однолетние травы.

Гидрофиты – водные растения.

Одиночный образ жизни.

Особи популяций независимы и обособлены друг от друга.

Характерны на определенных стадиях жизненного цикла.

Пример: божья коровка, жук-чернотелка.

Полностью одиночное существование организмов в природе не встречается.

Семейный образ жизни.

Устанавливаются связи между родителями и их потомством.

Забота о потомстве;

Владение участком.

Пример: Медведь, Тигры.

Стаи.

Временные объединения животных, которые проявляют биологически полезную организованность действий.

Стаи облегчают выполнение каких-либо функций в жизни вида, защита от врагов, добыча пищи, миграция.

Наиболее широко стайность распространена, среди птиц и рыб, у млекопитающих характерны для многих собачьих.

Стада.

Более длительные и постоянные объединения животных по сравнению со стаями.

Основу группового поведения в стадах составляют взаимоотношения доминирования – подчинения.

Колонии.

Групповые поселения оседлых животных.

Они могут существовать длительно или возникать лишь на период размножения.

Пример: Колониальные поселения птиц, Общественные насекомые.

«Как питаются разные животные» - Способы питания различных животных. Травоядные – животные, которым нужна растительная пища. Игра-путаница. Вот на опушке пугливый олень, траву щипать ему не лень. Что за хищник страшный. Для всех бабочек характерно наличие длинного подвижного хоботка. Увлекательная экскурсия. Речной рак. Разновидности зубов. Пчела. На луг мы попадаем. Животные. Прудовик. Как же питается кит. Этим животным помогают питаться зубы, которые откусывают.

«Болезни кожи у животных» - Эндогенные факторы. Язва. Грануляционный барьер. Бородавчатый дерматит. Фурункул у собаки. Клинические признаки. Дерматит межпальцевой области. Фурункулы у собаки. Рубец. Эритема. Себорея. Гидраденит. Вокруг волоса появляется покраснение. Начальная стадия экземы. Местное лечение. Развивается значительный отек. Рефлекторная экзема. Болезни кожи. Экзема. Схема образования экземы. Пузырь. Схема фолликулита.

«Трематодозы» - Гельминты. Патологоанатомические изменения. Профилактика. Яйца трематод. Общий вид трематоды. Патогенез и иммунитет. Биология развития. Возбудители. Источники распространения инвазии. Патогенез. Урсовермит. Трематодозы. Парамфистоматозы. Фасциолёз. Битионол. Обыкновенная фасциола. Павшее животное. Гигантская фасциола. Прижизненный диагноз. Адолескарии. Политрем. Никлозамид. Фасциола обыкновенная. Биология развития парамфистоматы.

«Типы защитных окрасок» - Эффективна коллективная мимикрия. Коллективная мимикрия. Прозрачное тело. Мимикрия Мюллера. Мимикрия. Покровительственная (криптическая) окраска. Рассмотрите животных. Глаза. Расчленяющая окраска. Предостерегающая окраска. Наибольший эффект. Угрожающая окраска. Относительный характер приспособленности. Мимезия. Виды защитных окрасок животных. Примеры маскировки глаз. Классическая мимикрия. Примеры предостерегающей окраски.

«Сезонные изменения в жизни животных» - Колорадский жук. Миграции. Оцепенение. Вопросы учебника. Спячка и оцепенение. Миграции северных оленей. Сигналы. Бабочка. Летучая мышь. Скопление летучих мышей. Сезонные изменения в жизни животных. Спячка. Перелёты птиц. Условия среды.

Разделы: Биология

Цели: увеличить области познания учеников; научиться анализировать явление временного прекращение жизнедеятельности у живых организмов, использующих его как средство приспособиться и выжить в неблагоприятных условиях.

Оборудование: таблицы моллюсков, ракообразных, насекомых, рыб, земноводных, пресмыкающихся, птиц, млекопитающих.

Зимний сезон неблагоприятен для многих представителей мира животных и растений как из-за низкой температуры, так и резкого сокращения возможностей добывать пищу. В ходе эволюционного развития многие виды животных и растений приобрели своеобразные приспособительные механизмы, чтобы выжить в неблагоприятное время года. У одних видов животных возник и утвердился инстинкт создавать запасы пищи; у других выработалось другое приспособление – миграция. Известны поразительно дальние перелёты многих видов птиц, миграции некоторых видов рыб и других представителей мира животных. Однако в процессе эволюции у многих видов животных замечен и другой совершенный физиологический механизм приспособления – способность впадать в безжизненное на первый взгляд состояние, которое у различных видов животных проявляется по-разному и имеет разные наименования (анабиоз, гипотермия и др.). Между тем все эти состояния характеризуются заторможенностью функции жизнедеятельности организма до того минимума, который позволяет ему пережить неблагоприятные зимние условия без приёма пищи. В подобное состояние мнимой смерти впадают те виды животных, которые не в состоянии обеспечить себя пищей зимой и для них существует опасность гибели от холода и голода. И всё это выработанное в процессе эволюции, подчинено строгой природной целесообразности – необходимости сохранить вид.

Зимняя спячка – широко распространённое явление в природе, несмотря на то, что её проявления различны у представителей отдельных групп животных, будь то животные с непостоянной температурой тела (пойкилотермные), называемые ещё и холоднокровными, у которых температура тела зависит от окружающей температуры, или животные с постоянной температурой тела (гомойотермные), называемые ещё и теплокровными.

Из числа животных с непостоянной температурой тела в состояние зимней спячки впадают различные виды моллюсков, ракообразных, паукообразных, насекомых, рыб, земноводных и пресмыкающихся, а из животных с постоянной температурой тела- несколько видов птиц и многие виды млекопитающих.

Как зимуют улитки?

Из типа мягкотелых в зимнюю спячку впадают многие виды улиток (например, все наземные улитки). Встречающиеся садовые улитки впадают в зимнюю спячку в октябре, и она длится до начала апреля. После долгого подготовительного периода, в течение которого они накапливают в своём организме необходимые питательные вещества, улитки находят или выкапывают норки, чтобы несколько особей могли вместе перезимовать глубоко под землёй, где температура будет поддерживаться на уровне 7 - 8°С. Хорошо закупорив норки, улитки спускаются на дно и залегают отверстием раковины вверх. Затем они закрывают это отверстие, выпуская слизистое вещество, которое вскоре затвердевает и становится эластичным (похожим на плёнку). При значительном похолодании и недостатке питательных веществ в организме, улитки зарываются ещё глубже в землю и образуют ещё одну плёнку, таким образом создавая воздушные камеры, играющие роль прекрасного изолятора. Установлено, что во время продолжительной зимовки улитки теряют более 20% своего веса, причём самая большая потеря приходится на первые 25-30 дней. Это объясняется тем обстоятельством, что все процессы обмена веществ постепенно затухают, чтобы достигнуть того минимума, при котором животное впадает почти в состояние анабиоза с едва уловимыми жизненными функциями. Во время зимней спячки улитка не питается, дыхание почти прекращается. Весной, когда наступают первые тёплые дни и температура почвы достигает 8-10° С, когда начинает развиваться растительность и выпадают первые дожди, улитки вылезают из своих зимних убежищ. Тогда начинается интенсивная деятельность по восстановлению исчерпанных пищевых резервов в их организме; это выражается в поглощении огромного по сравнению с их телом количества пищи.

Водяные улитки прудовики тоже впадают в состояние зимней спячки – большинство из них зарывается в ил на дне водоёма, в котором они обитают.

Где зимуют раки?

Всем известна популярная в народе угроза: “Я тебе покажу, где раки зимуют!”. Предполагают, что эта поговорка появилась во времена крепостного права, когда помещики, наказывая провинившихся крепостных мужиков, заставляли их ловить раков зимой. Между тем известно, что это почти невозможно, так как раки зимуют, глубоко зарывшись в ямы на дне водоёмов.

С точки зрения систематики класс ракообразных подразделяется на два подкласса – высшие и низшие ракообразные.

Из высших ракообразных речной, болотный и озёрный раки впадают в состояние зимней спячки. Самцы зимуют группами в глубоких ямах на дне, а самки – в одиночку в норках, причём они ещё в ноябре приклеивают к своим коротким ножкам оплодотворённые яйца, из которых лишь в июне вылупятся рачки величиной с муравья.

Из низших ракообразных интерес представляют водяные блохи (род Дафнии). Они откладывают, в зависимости от условий, два вида яиц – летние и зимние. Зимние яйца имеют прочную оболочку и образуются при наступлении неблагоприятных условий жизни. Для некоторых видов низших ракообразных высыхание и даже замерзание яиц являются необходимым условием для продолжения их развития.

Диапауза у насекомых

По многочисленности видов насекомые превосходят все остальные классы. Их температура тела зависит от окружающей среды, оказывающей сильное воздействие на скорость жизненных воздействий, причём низкие температуры в значительной степени уменьшают эту скорость. При отрицательных температурах сильно замедляется или практически останавливается всё развитие насекомого. Это анабиотическое состояние, известное под названием “диапауза”, представляет собой обратимую остановку процессов развития и вызывается внешними факторами. Диапауза наступает при возникновении неблагоприятных для жизни условий и продолжается всю зиму, пока с наступлением весны условия не станут более благоприятными.

Наступление зимнего сезона застаёт разные виды насекомых на разных стадиях их развития, в которых они и зимуют – в виде яиц, личинок, куколок или взрослых форм, но обычно каждый отдельный вид впадает в диапаузу на определённой стадии своего развития. Так, например, семиточечная божья коровка зимует во взрослом состоянии.

Характерно, что зимовке насекомых предшествует определённая физиологическая подготовка их организма, состоящая из накопления в их тканях свободного глицерина, который не допускает замерзания. Это происходит на той стадии развития насекомого, в которой они будут зимовать.

Ещё с наступлением первых признаков похолодания осенью насекомые находят удобные убежища (под камнями, под корой деревьев, под опавшей листвой в норках в почве и пр.), где после снегопада умеренно низкая и равномерная температура.

Продолжительность диапаузы у насекомых находятся в прямой зависимости от запасов жира в организме. Пчёлы не впадают в продолжительную диапаузу, но всё же при температуре от 0 до 6° С оцепеневают и в этом состоянии могут находится 7-8 дней. При более низкой температуре они погибают.

Интересно и то, как насекомые точно определяют момент, когда им следует выйти из анабиотического состояния. Учёный Н.И. Калабухов исследовал анабиоз у некоторых видов бабочек. Он установил, что продолжительность диапаузы у отдельных видов различная. Например бабочка павлиний глаз пребывала в состоянии анабиоза 166 дней при температуре 5,9° С, в то время как тутовому шелкопряду понадобилось 193 дня при температуре 8,6°С. По мнению учёного, даже различия в географическом районе оказывают влияние на продолжительность диапаузы.

Впадают ли в зимнюю спячку рыбы?

Своеобразным путём приспосабливаются к низким температурам воды зимой и некоторые виды обширного класса рыб. Обычная температура тела у рыб не постоянная и соответствует температуре воды. При внезапном резком понижении температуры воды рыбы впадают в шоковое состояние. Достаточно, однако, чтобы вода потеплела, и они быстро “оживают”. Опыты показали, что замороженные рыбы оживают лишь в тех случаях, когда не замерзли их кровеносные сосуды.

Оригинально приспосабливаются к низким температурам воды зимой некоторые рыбы, обитающие в арктических водах: они изменяют свой состав крови. С понижением температуры воды осенью в их крови скапливаются соли в такой концентрации, какая характерна для морской воды, а при этом кровь замерзает с большим трудом (своеобразный антифриз).

Из пресноводных рыб ещё в ноябре в зимнюю спячку впадают карп, ёрш, окунь, сом и другие. Когда температура воды падает ниже 8 - 10°С, эти рыбы переходят в более глубокие части водоёмов, зарываются большими группами в ил и остаются там в состоянии зимней спячки на протяжении всей зимы.

Некоторые морские рыбы тоже переносят сильные холода в состоянии зимней спячки. Так, например, сельдь уже осенью приближаются к побережью Ледовитого океана, чтобы впасть в состояние зимней спячки на дне какого-нибудь небольшого заливчика. Черноморская хамса тоже зимует в южных районах моря – у берегов Грузии, в это время она не активна и пищу не потребляет. А азовская хамса перед наступлением зимнего периода мигрирует в Чёрное море, где собирается в группы в сравнительно малоподвижном состоянии.

Зимняя спячка у рыб характеризуется крайне ограниченной их активностью, полным прекращением питания и резким уменьшением обмена веществ. В это время их организм поддерживается за счёт запасов питательных веществ, накопленных благодаря обильному питанию в осенний период.

Зимняя спячка земноводных

По образу жизни и устройству класс земноводных является переходным между типично водными позвоночными и типично наземными животными. Известно, что различные виды лягушек, тритонов, саламандр также проводят неблагоприятный зимний сезон в состоянии оцепенения, так как это животные с непостоянной температурой тела, которая зависит от температуры окружающей среды.

Установлено, что зимняя спячка лягушек продолжается от 130 до 230 дней и её продолжительность зависит от продолжительности зимы.

В водоёмах, чтобы перезимовать, лягушки собираются группами по 10-20 экземпляров, зарываются в ил, в подводные впадины и другие пустоты. Во время зимней спячки лягушки дышат только через кожу.

Зимой тритоны обычно устраиваются под тёплыми прогнившими пнями и стволами упавших деревьев. Если они не находят поблизости таких удобных “квартир”, то удовлетворяются трещинами в почве.

Пресмыкающиеся тоже впадают в зимнюю спячку

Из класса пресмыкающихся почти все виды нашей фауны зимой впадают в состояние зимней спячки. Низкие зимние температуры – основная причина этого явления.

Зимние квартиры – это обычно подземные пещеры или пустоты, образовавшиеся вокруг больших старых пней с гнилыми корнями, щели в скалах и других местах, которые не доступны их врагам. В таких укрытиях собирается большое число змей, образуя огромные змеиные клубки. Установлено, что температура змей в период зимней спячки почти не отличается от температуры окружающей среды.

Большинство видов ящериц (луговая, полосатая, зелёная, лесная, веретеница) тоже впадают в зимнюю спячку, зарывшись в почву, в норы, которым не угрожает наводнение. В тёплые солнечные дни зимой ящерицы могут “пробуждаться” и выползать из своих зимних убежищ на несколько часов, чтобы поохотиться, после чего снова прячутся в свои норки, впадая в состояние оцепенения.

Болотные черепахи проводят зиму, зарывшись в ил водоёмов, в которых они обитают, в то время как сухопутные забираются на глубину до 0,5 м в почву в какие-нибудь естественные укрытия или норы кротов, лисиц, грызунов, закрывшись торфом, мхом и влажными листьями.

Подготовка к зимовке начинается ещё в октябре, когда черепахи накапливают жир. Весной при временном потеплении они просыпаются, иногда на целую неделю.

Есть ли птицы, впадающие в зимнюю спячку?

Большинство животных с непостоянной температурой тела, которая зависит от окружающей среды, впадают в состояние зимней спячки. Но удивительно, что и многие животные с постоянной температурой тела, например, птицы, тоже могут впадать в зимнюю спячку в течение неблагоприятных сезонов года. Известно, что большая часть птиц избегает неблагоприятных зимних условий путём перелётов. Ещё Аристотель в своей многотомной “Истории животных” обратил внимание на тот факт, что “часть птиц улетает, чтобы перезимовать в тёплых странах, а другие укрываются в разных убежищах, где впадают в зимнюю спячку”.

К этому выводу пришёл и крупный шведский естествоиспытатель Карл Линней, который в своём труде “Система природы” писал: “Осенью, когда начинается похолодание, ласточки, не находя достаточно насекомых для пропитания, начинают искать убежище для зимовки в зарослях тростника вдоль берегов озёр и рек”.

Оцепенение, в которое впадают некоторые виды птиц, значительно отличается от зимней спячки, свойственной многим млекопитающим. Прежде всего, организм птиц не только не накапливает энергетических запасов в виде жира, но, наоборот, расходует значительную их часть. В то время как млекопитающие впадают в зимнюю спячку, заметно прибавив в весе, птицы перед оцепенением сильно худеют. Вот почему явление оцепенения у птиц, как считает советский биолог Р. Потапов, должно называться не зимней спячкой, а гипотермией.

До сих пор механизм гипотермии у птиц до конца не изучен. Впадение птиц в состояние оцепенения при неблагоприятных условиях жизни представляет собой приспособительную физиологическую реакцию, закрепившуюся в процессе эволюции.

Какие млекопитающие впадают в зимнюю спячку?

Как и у тех животных, о которых шла речь раньше, так и у млекопитающих зимняя спячка – это биологическое приспособление для переживания неблагоприятного сезона года. Несмотря на то, что животные с постоянной температурой тела обычно переносят условия холодного климата, недостаток подходящей пищи зимой стал причиной приобретения и постепенного закрепления в процессе эволюции некоторыми из них этого своеобразного инстинкта – проведение неблагоприятного зимнего сезона в неактивном состоянии зимней спячки.

Различают три типа зимней спячки по степени оцепенения:

1) лёгкое оцепенение, которое легко прекращается (еноты, барсуки, медведи, енотовидные собаки);

2) полное оцепенение, сопровождающееся периодическими пробуждениями только в более тёплые зимние дни (хомяки, бурундуки, летучие мыши);

3) настоящая непрекращающаяся зимняя спячка, представляющая собой стабильное, продолжительное оцепенение (суслики, ежи, сурки, тушканчики).

Зимней спячке млекопитающих предшествует определённая физиологическая подготовка организма. Она состоит, прежде всего, в накоплении запасов жира, главным образом под кожей. У некоторых спящих зимой зимней спячкой подкожный жир достигает 25% общей массы тела. Например, суслики ещё в начале осени толстеют, увеличивая вес своего тела втрое по сравнению с весенне-летним весом. Перед зимней спячкой значительно толстеют и ежи, и бурые медведи, а также и все летучие мыши.

Другие млекопитающие, например хомяки и бурундуки, не накапливают больших запасов жира, а делают запасы пищи в своём убежище, чтобы пользоваться ими в периоды своего краткого пробуждения зимой.

Во время зимней спячки все виды млекопитающих лежат неподвижно в своих норах, свернувшись в клубок. Так лучше всего сохранить тепло и ограничить теплообмен с окружающей средой. Зимник квартиры многих млекопитающих – это естественные пустоты стеблей и дупла деревьев.

Из насекомоядных млекопитающих ёж, готовясь к зимней спячке, собирает в укромном месте мох, листья, сено и устраивает себе гнездо. Но “поселяется” в своём новом доме лишь тогда, когда температура долгое время удерживается ниже 10° С. Перед этим ёж обильно питается, чтобы накопить энергию в виде жира.

Зимняя спячка бурых медведей является лёгким оцепенением. В природе летом медведь накапливает толстый слой подкожного жира и непосредственно перед наступлением зимы устраивается в своей берлоге для зимней спячки. Обычно берлога покрывается снегом, так что внутри значительно теплее, чем снаружи. Во время спячки, накопленные жировые запасы используются организмом медведя и как источник питательных веществ, а также предохраняют животное от замерзания.

С физиологической точки зрения зимняя спячка млекопитающих характеризуется ослаблением всех функций жизнедеятельности организма до того минимума, который позволил бы им пережить неблагоприятные зимние условия без пищи.

Смена времен года в умеренном поясе влечет значительные изменения в жизни природы, связанные, в первую очередь, с изменением температуры. Приспособления растений и животных, связанные с изменением внешних условий, имеют разную форму и проявления: у млекопитающих отрастает густой подшерсток, перелетные птицы меняют среду обитания, другие птицы покрываются пухом, являющийся плохим проводником тепла и предохраняющий животных зимой от переохлаждения.

Подготовка к зиме

В середине лета рост многих видов растений приостанавливается, уменьшается число цветущих растений, заканчивается размножение птиц. Начинается созревание плодов и семян; становится заметней подготовка к зиме.

У растений скапливаются запасные питательные вещества в перезимовывающих органах: корнях, корневищах, луковицах, клубнях.

У насекомых в специальных органах - жировых телах - накапливается жир. В подкожной клетчатке многих млекопитающих также откладывается жир. Осенью у птиц и млекопитающих происходит линька. Опадают листья с деревьев и кустарников.

Состояние глубокого покоя

Многие виды организмов приобрели способность переживать неблагоприятные условия (высокую или очень низкую температуру, снижение влажности, отсутствие пищи и др.) в состоянии глубокого покоя. Оно характеризуется снижением физиологических процессов, замедлением газообмена, прекращением питания и неподвижностью у животных.

Температура, вызывающая такое состояние, различна для разных видов. У некоторых насекомых, рыб и земноводных глубокий покой наступает уже при падении температуры до +15°С, у других - при +10°С, у третьих - лишь при температуре, близкой к О°С.

У различных видов растений состояние зимнего покоя переживают различные органы. У луковичных растений - луковицы, у папоротника и ряда других - корневища, у душистого горошка - подземные клубни, у чертополоха - прижатые к земле розетки листьев, у большинства же растений - семена.

Беспозвоночные животные могут перезимовывать на различных стадиях развития. Так, обыкновенный малярийный комар - на стадии взрослого насекомого, родниковый - на стадии личинки, дупляной - на стадии яйца, а бабочка капустница - на стадии куколки.

На протяжении осени и зимы у растений и насекомых увеличивается привыкание к холоду, усиливается стойкость к низким температурам. Это получило название закаливания.

Анабиоз животных и растений

Особой стойкостью к неблагоприятным условиям обладают организмы в состоянии анабиоза. При анабиозе жизненные процессы временно прекращены или настолько снижены, что видимые проявления жизни отсутствуют.

У цветковых растений состояние анабиоза входит в нормальный цикл жизни. Семена в высушенном состоянии сохраняют всхожесть многие годы. У ряда беспозвоночных (простейших, низших ракообразных, коловраток) анабиоз наступает при высыхании луж и болот, в которых они обитают.

Другие беспозвоночные впадают в анабиоз при замораживании. Простейшие, некоторые членистоногие (дафнии, циклопы, насекомые) могут вмерзать в лед.

В специально поставленных опытах гусеницы бабочек перенесли замораживание при температуре -7.9°С, а круглые черви -183°С. Споры мхов и папоротников и семена злаков после высушивания были подвергнуты температуре -272°С и сохранили всхожесть.

Установлено, что возвращение к активной жизнедеятельности из состояния анабиоза возможно лишь тогда, когда тканевая жидкость не образует кристаллов, а остается в переохлажденном состоянии. Это связано с тем, что в тканях образуется глицерин, препятствующий промерзанию.

Физиология спячки

Снижение интенсивности обмена веществ, встречающееся у млекопитающих, проявляется в форме спячки. Причинами наступления ее служат понижение температуры, а также отсутствие пищи как зимой, так и летом, когда растительность в степи и пустыне выгорает от зноя.

Хомяки, бурундуки, летучие мыши, ежи, некоторые виды сусликов впадают в зимнюю спячку. У других видов сусликов наблюдается летняя спячка, обычно в засушливую половину лета. Во время спячки снижается активная терморегуляция, температура тела падает почти до температуры окружающей среды, замедляются все функции. Частота сердцебиения у летучих мышей, например, падает с 420 до 16 в минуту.

У некоторых млекопитающих - медведей, барсуков, енотовидных собак, белок - наступает зимний сон, при котором также значительно снижается обмен веществ, но нет падения температуры тела.

Особые приспособления

Для завершения жизненного цикла некоторым растениям, насекомым и ряду других организмов необходимо охлаждение и прохождение зимних стадий покоя. В это время осуществляются определенные физиологические процессы, подготавливающие организм к новой активной жизнедеятельности.

← Вернуться