Екологічна адаптація флори і фауни пустель

Дефіцит вологи, особливо питної води, -- одна з головних труднощів в житті мешканців пустелі. Одні з них п'ють регулярно і багато і у зв'язку з цим пересуваються у пошуках води на значні відстані (рябки) або на суху пору року переселяються ближче до води (копитні). Інші користуються водопоєм рідко або зовсім не п'ють, обмежуючись вологою, що отримується з їжі. Значну роль у водному балансі багатьох представників пустинної фауни грає метаболічна вода, що утворюється в процесі обміну речовин (великі запаси накопиченого жиру).

Пустельна фауна характеризується відносно великим числом видів ссавців (головним чином гризуни, копитні), плазунів (особливо ящірок, агам і варанів), комах (двокрилих, перетинчастокрилих, прямокрилих) і павукоподібних.

2.3.1 Ссавці

Ссавці пустелі - не відзначаються багаточисельністю стосовно видової різноманітності і багатоманітності у розмірних показниках. Тут здебільшого переважають дрібні ссавці, або ссавці середніх розмірів. Наприклад, гризуни є найбільш багаточисельними стосовно інших ссавців, що тут наявні. Серед інших зустрічаються окремі представники родин вовчих, котячих, копитних, деякі зайцеподібні [1, 96-101].

В тому випадку коли ссавці наявні в пустелі, в них певним чином відзначаються унікальні особливості, й адаптивні пристосування, тобто нехарактерні для звичайних ссавців інших природних зон. Характеризуються вони більшою витривалістю і пристосуванням до умов пустелі. Згідно з теорією Майєра, ссавці цієї природної зони характеризуються видовженими і збільшеними кінцівками, при цьому будова тулубу є більш сплюснутою і гнучкою, що певним чином і сприяє наявним тут умовам середовища. В деяких існуючих тут ссавців в організмі наявні певні зміни в будові, а найважливіше - пристосувальні ознаки накопичення і зберігання такої рідкісної у цих місцевостях вологи. Провідну роль в цьому мають горби у верблюдів (з м'язо-жировою сумішшю), підшкірна жирова клітковина інших ссавців, зокрема й накопичення жиру в хвості гризунів, що найкраще виражено, наприклад, у тушканчика. Це пояснюється тим, що жироподібний субстрат цих тварин зберігає воду з якомога кращими запасами і мінімальними витратами.

Верблюд

Верблюд - великий жуйний ссавець ряду парнокопитних (Artiodactyla). Це найвідоміший і добре пристосований представник ссавців, який має ряд адаптаційних ознак і пристосувань до існування в пустелі. Особливості цієї тварини унікальні. Зокрема на відміну від інших жувальних, верблюд має трьохкамерний шлунок. Має два пальці на нозі з широкою м'якою підошвою, пристосовану для ходіння по піску, і копита, схожі на нігті [1, 87-91].

Існує два види верблюдів: одногорбий верблюд (дромедар) Camelus dromedarius і двогорбий верблюд бактріан Camelus bactrianus, що живе в Азіатських пустелях (рис. 2.6).

Найголовнішою ознакою є те, що верблюди мають великий запас їжі у вигляді жирової тканини горбів, що певним чином сприяє обходженню без води на протязі тривалого часу, також можуть харчуватися солоною рослинністю. Із пристосувань, слід також відзначити, що в них добре виражена терморегуляція, тому вони добре переносять як спеку, так і холод.

Рудий кенгуру

Руді кенгуру - типові мешканці внутрішніх пустельних районів австралійського континенту. Вони є дуже витривалими тваринами, що до наявних тут умов. Руді кенгуру - найкрупніші із існуючих сумчастих тварин (рис. 2.7).

Стверджується, що ці тварини існують в цих краях декілька мільйонів років, від тоді як клімат на більшій частині Австралії став аридним, а тропічні ліси поступилися степам і пустелям. Ці тварини є ендемічними видами цього континенту.

Як у всіх представників родини кенгурових у рудого - короткі передні лапи і довгі дуже міцні задні. Більш того, мускулисті, з міцними кігтями ноги, тварини використовують і як спосіб оборони. Потужний і широкий хвіст використовується виключно в якості опори або балансиру під час бігу [21, 80-87].

Руді кенгуру - справжні пустельники. Вони не лише край невимогливі до їжі, але і стійко переносять недостачу води. Ця якість є особливо важливою влітку, коли малочисельні ріки висихають від спеки, і відповідно настають вкрай складні умови. В полуденні години кенгуру зазвичай проводять в затінку і мало рухаються. Якщо це не допомагає, вони облизують лапи, і розмазують слину по морді і тілу, щоб охолодитися. Завдяки такому ”вмиванню”, вони можуть переносити спеку понад 40° С, що в Австралійській пустелі зазвичай не рідкість. Активними вони стають вночі, з настанням прохолоди. Руді кенгуру живуть стадами з 10-12 особин. Іноді такі маленькі групи об'єднуються у великі, наприклад в тяжкі роки тривалих посух.

Тушканчик

Тушканчик - це гризун, але вельми своєрідний. Видів нараховується до тридцяти, що підрозділяються на десять рядів.

Ці тварини мають неабиякі адаптаційні особливості існування в пустелі. Вони обзавелись пристосуваннями, що дивують біомеханіків і фізіологів, що намагаються розізнати механізми виживання цих тварин.

Перш за все, розглянемо особливості хвоста. Тушканчик скаче, підіймаючи хвіст, який служить балансиром. Але не в цьому його основна функція. Хвіст певним чином подібний жезлу регулювальника: на його кінцівці наявне біле і чорне ошерстіння. Хвіст виконує захисну реакцію - тікаючи від хижаків, він несеться зигзагоподібно, стрімко змінює напрям, і полосата кінцівка хвоста мечеться у різні сторони, відвертаючи увагу переслідувачів. У тушканчика хвіст містить жировий запас, подібно запасам жиру в горбах верблюдів. Жир, як відомо, - це запас метаболічної води, яка вивільняється при його біохімічному розчепленні. При край несприятливих умовах, у тушканчика хвіст стає тонким і блідим. Як тільки умови покращуються, хвіст відновлює свою звичну структуру. До життя в пустелі пристосовані й задні ноги. Для того, щоб краще стрибати, у деяких видів кількість пальців менша. При цьому тушканчик може стрибати на три метри в довжину зі швидкістю 10 м/с. Стопа також має неабияке пристосування. Жорстка і пружна волосяна щітка не дає лапкам тушканчика провалюватись в рихлий пісок. А в основі пальців є еластична мозоля. Ця особливість забезпечує добрий зв'язок ступні з ґрунтом [1, 45-50].

Органи чуття також добре розвинені, і завжди напоготові. Добре розвинений зір (випуклі і круглі очі), довгі вуса, великі вуха. Розмір вух відповідає правилу Аллена, згідно якого вуха, хвости і щелепи у тварин помірних широт коротші, ніж у тих, що живуть в районах зі спекотним кліматом. До того ж довгі вуха забезпечують додаткове охолодження.

Пустельній тварині необхідно економити кожну краплю вологи. В цьому беруть участь нирки, які концентрують в сечі у два рази більше солей, ніж їх склад у морській воді.

А житло влаштовано так, щоб зберігати вологу. На поверхні пустелі температура досягає 50° С тепла. Але в норі (декілька десятків сантиметрів) панує прохолода.

В овальній норі тварина робить віднорки, а в іншому кінці влаштовує гніздову камеру. Для захисту від хижака у норі передбачений запасний вихід, який закритий земельною пробкою, або недоритий до поверхні.

Тушканчики мають важливу роль у сумісництві мешканців степу і пустелі. Одні - лиси, сичі, змії - полюють на цих тварин, інші - єгипетський варан, жук-чорнотілка, зелена жаба, норна пташка-кам'янка або ящірка гекон - знаходять у їхніх старих норах схованку, вологу і прогодівлю.

2.3.2 Плазуни

Як відомо, всі рептилії є дуже давніми істотами, які з'явились на Землі багато мільйонів років тому, поступово розселяючи біосферу з різними умовами в ній. Час минав, умови на землі були різноманітними: відносно сприятливих до дуже складних і майже неможливих до існування. Тривалі посухи змінювались зледеніннями, змінювався рельєф, кліматичні і природні пояси. Проте рептилії пережили ці зміни і тому існують у різних куточках нашої планети і донині.

Змії

Змії - це особливі рептилії, що пристосувалися і адаптувалися до існування в різних природних зонах, зокрема і в пустелях. Перш за все, слід відзначити їх будову тіла, її особливості і функції життєдіяльності. Гнучкість, спритність і пластичність - основні риси, характерні для змій. Адже, скелет має пружну і системну структуру, що дає здатність добре пересуватися і ”плазувати” по землі, а в даному випадку, по піщаним просторам. Крім того, шкіра рептилій має здатність до терморегуляції, що запобігає перегріванню і переохолодженню, адже в пустелі наявні екстремальні температури і їх перепади протягом доби. Наприклад, +45°... +50° С в день і 0...+10° С в ночі. Цій особливості рептилій сприяють спеціальні залози і шар жиру під шкірою цих тварин. Відповідно і волога в організмі зберігається не випаровуючись через шкіру. Всі ці ознаки та ще й добре розвинуті органи чуття, зору доповнюють пристосувальні особливості [6, 34-37].

Видове різноманіття пустельних змій досить багатоманітне і зі своїми певними особливостями. Серед них типовим представником є рогата гадюка.

Рогата гадюка - мешканка Африки. Вона живе у пустелі Сахара і сухих саванах. Свою назву змія отримала за те, що у неї є надочні лусочки, які зовні нагадують ріжки. Ця змія з товстим тулубом та коротким хвостом. Довжина її тіла досягає 80 см. (рис. 2.9, 2.10).

Від більшості своїх родичів рогата гадюка відрізняється вмінням повзати ”боковим ходом”, заносячи уперед та у бік задню частину тулубу й підтягуючи до неї передню частину. При цьому змія не торкається грунту передньою частиною тіла, спираючись лише на середню та задню його частину. Тому вона залишає не єдиний слід, а окремі скісні смуги під кутом майже 45°. Ще одна особливість цієї змії - дрібні лусочки, які пилоподібно розташовані по бокам тулубу. Завдяки цьому змія з легкістю у лічені секунди закопується у пісок. Гадюка розводить у боки ребра, сплющує тіло, швидко поперечною вібрацією розсуває пісок. Лусочки при цьому діють як мініатюрні плуги. Крім того, змія використовує лусочки для залякування ворога. Згорнувшись у півкільце, ця тварина треться одним боком об інший, і пилоподібні лусочки шкребуться, утворюючи специфічний звук, який нагадує шарудіння [1, 174-175].

Черепахи

Рептилії, зокрема черепахи, в процесі своєї адаптації серед тварин до умов навколишнього середовища, отримали визначну роль, що пов'язана з багатьма їхніми особливостями.

Найперше, що слід відзначити, звичайно це панцер - найдосконаліше еволюційне пристосування для захисту від ворогів. Таким чином, броня черепахи - це взагалі невід'ємне сумісництво шкіри і кісток, що зрослися. Зубам і кігтям, навіть, великого хижака панцера цієї досконалої рептилії не здолати [9, 44-46].

При всій своїй адаптації, ці істоти пристосувались до життя і в тропіках, і в помірному кліматі, а також звичайно в пустелях. Їхня найважливіша особливість - витримувати несприятливі умови і в цьому їм майже немає рівних серед хребетних.

Наприклад, черепахи-гофери, що мешкають в Мохавській пустелі на південному заході США, навчилися переносити щорічні посухи, що тривають тут по декілька місяців (рис. 2.11). Тварини риють глибокі, до 2-х м в довжину, нори, ховаються в них і впадають в сплячку до початку сезону дощів. Протягом посушливого періоду в результаті зневоднення організму концентрація солей в крові досягає великих значень, не сумісних з життям для будь-якої іншої істоти. Однак, гофери витримують таке просолювання і коли трапляються рідкісні зливи, вони покидають свої схованки. З'явившись на поверхні, ці тварини одразу ж починають шукати калюжі, або в гіршому випадку, ділянки вологого піску, поглинаючи воду у величезних, відносно розмірів їх тіла, об'ємах.

2.3.3 Членистоногі

Членистоногі - особливий вид тварин, що є найбільшим за кількістю та різноманітністю видів в пустелях. Саме членистоногі, разом з плазунами є типовими мешканцями пустелі, які певним чином є взагалі добре адаптованими і пристосованими. В пустелі наявні представники членистоногих, як комах так і павукоподібних і хеліцерових.

Комахи пустелі є дуже чисельними і граючими дуже значну роль в екосистемах пустельних регіонів, виступаючи їжею для багатьох тварин. Комахи мають неабиякі пристосування до посушливих умов.

Пристосування членистоногих полягає в тому, що вони мають ряд особливостей будови тіла, що дозволяє певним чином забезпечувати, наприклад, здатність глибоко занурюватись в грунт, або забезпечувати терморегуляцію тіла. Членистоногі використовують грунт, як визначний життєвий фактор, адже це має важливе значення для існування в пустелі членистоногих. Під землею вони утворюють систему ходів, що може сягати декілька метрів під землю. Звичайно тут вони зберігають їжу, і проводячи більшу частину життя, пересиджують несприятливі умови пустелі. Є, так звані, мурахи-жнеці, які риють досить глибокі нори.

В будові тіла наявні також ряд ознак, що певним чином подібні до пристосування інших тварин. Це накопичення клітковини жиру за рахунок акумуляції і перетворенню його на воду, в процесі збереження води в організмі.

Також, у членистоногих пустель наявне таке пристосування, як товстий хітиновий покрив, що забезпечує також збереження води і бере допоміжну участь у терморегуляції.

Покриви тіла членистоногих схожі з роговим покривом плазунів, адже вони також досить міцні і щільні, і тіло нібито вкрите абсолютним панцером. Це забезпечує мінімальне випаровування води з тіла.

Визначним і допоміжним в існуванні комах в пустелі є їхня чисельність. Адже, як відомо, найбільший шанс вижити - це мати велику чисельність свого виду, і це збільшує відсоткову вірогідність того, що вид не зазнає значних втрат. Саме тому, тварини, які мешкають розріджено і поодинці у відносно сприятливих умовах, змінюють свої особливості в несприятливі періоди. Ця здатність називається міграцією на інші території, що найбільш властиві комахам в даному випадку. Вони збиваються в групи з дуже великою чисельністю. Ця особливість є характерною, наприклад, для пустельної сарани. Недарма, в тяжкі роки зустрічається таке явище, як нашестя сарани, з наслідками спустошення рослинності на великих територіях [5, 32-34].

Деякі членистоногі є хижаками, до яких відносяться деякі павуки, скорпіони. Особливим пристосуванням в них наявне жало, за допомогою якого вони впорскують в жертву отруту.

Комахи

Комахи - клас членистоногих, що є найчисельнішими і найрізноманітнішими у своєму видовому співвідношенні. Комахи в процесі еволюції, що продовжувалася понад 300 млн. років, дали багатоманітність видів, зумовивши їх сучасне процвітання як класу. Недарма вони є дуже пристосованими істотами до умов навколишнього середовища і до умов пустелі зокрема. Між тим вони найдавніші високоорганізовані тварини на землі.

Комахи - пойкілотермні (холоднокровні) тварини, температура їх тіла залежить від температури навколишнього середовища, а тому вони неабияк пристосовані до терморегуляції. Теплообмін є основним і ведучим енергетичним процесом у співвідношенні організму і середовища пустелі. Певним чином, у комах температура тіла залежить від температури оточуючого середовища, від поглинання і відбивання променевої енергії сонця покривами тіла [5, 32-34].

В умовах різких перепадів температур, в терморегуляції бере участь щільний волосяний покрив, а різноманітна будова шкіряних покривів (бугорки, щетинки, гребні) забезпечує посилену тепловіддачу. Окраска покривів тіла має свої особливості. Вона зазвичай в цих умова є світлою (біла, жовта, оранжева, світло-сіра). Іншою особливістю комах є їх мале по розміру, але складної будови тіло. Наприклад, це наявність дуже малого по розміру трубчастого багатокамерного спинного серця, дрібні м'язи яких скорочуються і розслабляються до 200-250 разів в сек., що приводять в рух крила. По бокам голови розташовані складні, що складаються з багаточисельних фасеток, очі, які є більш досконалими серед інших тварин.

Зовні комахи покриті хітиновою кутикулою, що виконує не тільки роль шкірних покривів, але й одночасно являється зовнішнім скелетом, що у свою чергу, забезпечує обтічну форму, зменшуючи тертя, а також запобігає швидкому випаровуванню вологи з організму.

В шкірі комах наявні багато залоз: отруйних, ароматичних і пахучих, відлякуючих, воскових, лакових, змазочних, прядильних, алотрофічних, які є дуже необхідними для існування в пустелі. Жирове тіло - захисний орган, що складається з окремих дольок, заповнених жиром і білковими складовими. Накопичення поживних речовин в жировому тілі сприяє успішній водозапасаючій регуляції.

Шкірні покриви комах, як ніякі інші частини або системи, за довгу історію розвитку сильно еволюціонували, а отже, - стали більш стійкими і витривалими.

Комахи в пустелі є багаточисленними саме у видовому співвідношенні. В пустелях своя відповідна фауна комах: чорнотілки, скарабеї, жужелиці, хрущі, цикади, мурашині леви, богомоли, терміти.

Скорпіони

Скорпіони - найдавніший відділ не тільки серед арахнід, але і серед наземних членистоногих взагалі. Скорпіони мають середні розміри або крупні форми, звичайно 5-10 см., деякі до 20 см. (рис. 2.13). По будові тіла скорпіони найбільш близькі до прототипу хеліцерових. Скорпіони мешкають зазвичай в місцях зі спекотним кліматом, деякі безпосередньо живуть в кам'янистих і піщаних пустелях. Ці види скорпіонів є ксерофільними відносно улаштування (умови посухи та спеки). Загальною характерною особливістю скорпіонів є те, що всі вони активні вночі, а вдень зазвичай ховаються в укриттях, в піску [1, 132-134].

Скорпіон - хижа членистонога тварина. Він виходить на полювання вночі, але також особливо активний в спекотний час. Він рухається навпомацки, основну роль при цьому грають волоски (трихоботрії) педипальп, які обов'язково стирчать. Здобич схоплюється клешнями педипальп і підводиться до хеліцер. Якщо здобич невелика, то одразу ж розминається хеліцерами і поглинається. Якщо здобич не піддається, скорпіон жалить її один або декілька разів, забезпечуючи паралізованість і вбиваючи отрутою. Скорпіони харчуються живою здобиччю і серед них є: павуки, сінокосці, багатоніжки, різноманітні комахи і їх личинки, дрібні ящірки, іноді дрібні гризуни. Скорпіони мають здатність тривалий час до голодування, іноді навіть 12-14 місяців. Також скорпіони тривалий час мають здатність обходитись без води і в свою чергу вона запасається в жировій клітковині, таким чином не випаровуючись з організму за рахунок міцного і щільного шкіряного покриву. Проте, тверді покриви і отрутний апарат не завжди врятовують скорпіонів від інших полюючих на них самих тварин. Скорпіонів долають великі хижі багатоніжки, сольпуги, деякі павуки, богомоли, ящірки, птахи.

Беручи за основу екологічні адаптації скорпіонів, слід відзначити, що будучи дуже давніми наземними членистоногими, скорпіони пережили в своєму розповсюджені геологічні і кліматичні зміни, зміни рослинних і тваринних угрупувань, що відзначились в історії Землі. Обмежені можливості розселення скорпіонів придають особливу цінність цим даним: в більшості випадків ті або інші форми присутні там, де зуміли зберегтися з давніх часів.

ВИСНОВКИ

Отже, в процесі загальної характеристики пустель, слід відзначити, що всі вони характеризуються аридними умовами клімату, і відносно збідненою біологічною нішею, тобто живими організмами разом взятими.

Також, певним чином, у світі пустельні екосистеми займають 48,8 км. кв., що складає 32% від суходолу, серед яких найбільшими пустелями світу є Сахара, Лівійська пустеля, Гобі в Азії, великий басейн в Америці. При цьому рослинний покрив в пустелях дуже збіднений, з наявними в основному дрібнолистовими, або лусковатими і колючковидними рослинами.

Флора пустель характеризується відносним розрідженням і окремими скупченнями рослинних угрупувань на тій чи іншій території пустель. Проте, тут рослинність, певним чином поділяється на дві відносно різні особливості: абсолютні ксерофіти (дуже низька вологість оточуючого середовища і дуже глибоко занурена коренева система), а також ті рослинні угрупування, що є зосередженими в особливих пустельних природних зонах - оазисах; в результаті чого умови тут є дещо іншими, а відповідно і екологічні фактори також відрізняються.

В подібному становищі знаходиться тваринний світ - бідний, де в основному активність життя проявляється у весняний і осінній періоди. Корінними мешканцями тут є плазуни, комахи, тварини, які здатні зберігати вологу у своєму тілі у вигляді жирового спеціального запасу. Під час посухи багато тварини залишає пустелю і перебирається на територію більш сприятливу.

Екологічні фактори впливають на угрупування, а ті у свою чергу на видову різноманітність еколого-біологічного комплексу пустель. Ксерофітність - основна ознака живих організмів цих посушливих природних зон, адже ксерофіти - мешканці посушливих і теплих умов навколишнього середовища.

Основною їх ознакою в даному випадку є екологічні адаптації в пустельних умовах, що певним чином відзначено і описано в цій роботі.

ПЕРЕЛІК ПОСИЛАНЬ:

1. Бабаєв А. Пустыни, их настоящее и будущее. - Наука и жизнь, 1977, № 8, с. 42-48.

2. Борисов Б. Один за всех и все за одного // Вокруг света - 2007 - № 9 - с. 138-145

3. Вавриш П. Квітучі гості з Африки // Наука і суспільство - 1982 - № 9, с. 4

4. Гуртий А. Ящерицы с бордой // В мире животных - 2004 - № 10 - с. 32-37

5. Дрейн Х Наступление жуков: // Опустыниввание на Земле // Курьер ЮНЕСКО - 1993 - № 7 - с. 32-34

6. Доценко И.Б. Атак ли гадки гады? // Країна знань. - 2004. - № 5. - с. 34-37

7. Жаркие страсти Калахари (Сурикаты) // В мире животных // 2005. - № 9, с. 8-13

8. Куазов С. Гигант мышиного царства // в мире животных. - 2007. - № 12, с. 10-15

9. Котова А. Живая броня (черепахи) // Чудеса и приключения. - 2007. - № 7. - с. 44-46

10. Газелов Ю.К. СЧерый варан // Природа, 1983, № 4, с. 54-58

11. Коваль С. Українська пустеля // Краєзнавство. Географія. Журнал. - 2007. - Листопад (№ 44), с. 18-19

12. Клименко А.А. Гулівери і ліліпути рослинного світу // Початкова школа. - 1995 - № 3, с. 21-22

13. Лапина С. Пустыня в цвету (растительности среднеазиатской пустыни) // Наука и жизнь. - 2007. - № 5. - с. 68-74

14. Миркин Г. Существование видов в растительном сообществе // Биология в школе. - 2001 . - № 8. - с. 9-17

15. Николаев Ф. Хорошо забытое старое о науках // Чудеса и приключения. - 2003. - № 1. - с. 46-47

16. Орловский Н.С. Опустынивание - глобальная экологическая проблема // Вопросы философии. - 1986. - № 2, с. 113-123

17. Приходько В.Е. Страна кактусов в Мексике // Химия и жизнь - ХХІ век. - 2005. - № 5. - с. 36-40

18. Проскурякова Т. Саксаул // Наука и жизнь. - 1987. - № 9. - с. 158-160

19. Петтифион Ф. Пески и пессочники. - М.: Мир, 1976. - 635 с.

20. Пономарева Т. Дрофы мира // охота и охотничье хозяйство, 1984, № 5. - с. 44-45

21. Соколенко С. Австралийские пустынники // Вокруг света - 2007. - № 7, с. 80-87

22. Уайт-Сандс - Фарфоровая пустыня // Все для учителя // 2008, - № 2008. - № 4. - с. 62

23. Ходжаев Ч. Эволюция барханных песков // Природа, 1992. - № 12. - с. 34-35

24. Хомляв М.М. Сукуленти - мешканці пустелі // Країна знань. - 2005. - № 3, с. 30-32

25. Хомляк М.М. Реліктові рослини // Країна знань. - 2004. - № 3-4. - с. 31-33

26. Чегодаев А.Э. Пустынный крокодил // Химия и жизнь. - 2004. - № 6. - с. 52-53

27. Человек и пустыня. - М.: Знания, 1978. - 95 с.