Возможности организма и окружающая среда

Перейти в оглавление раздела : Экология: Феномен вездесущности земноводных

Возможности для сохранения воды в организме

Многие земноводные наделены прекрасными возможностями предохранения организма от потери влаги в засушливую пору. При этом для каждого вида существуют как свой специфический способ, так и индивидуальные устройства для сохранения воды в организме. Например, при высыхании родного водоема инстинкт самосохранения сирена – хвостатой амфибии одного из видов, включает сложный комплекс прекрасно координируемых поведенческих актов, различных органов и физиологических процессов. Во-первых, сирен с помощью своих органов движения глубоко зарывается в прибрежный грунт. Во-вторых, специальные устройства в его организме начинают вырабатывать и выделять на поверхность кожи особую слизь. В смеси с глиной она покрывает все тело хвостатой амфибии, «предусмотрительно» оставив свободной только ротовое отверстие. Образуемый защитный кокон, подсохнув, предохраняет животное от дальнейшего высыхания. В-третьих, в работу включаются процессы окисления жира, который запасен заранее у более упитанных, а потому достаточно жизнеспособных, особей. При окислении образуется углекислый газ, вода и высвобождается энергия. В-четвертых, эта вода целенаправленно направляется организмом в органы, которые наиболее страдают от ее недостатка. В-пятых, освобожденная энергия не исчезает, а тотчас включается в работу по поддержанию сердечной деятельности и работающих в экономном режиме процессов жизнедеятельности. Все эти меры и четко координируемые процессы, предназначенные для сохранения жизни амфибии в критической ситуации, позволяют ей провести в состоянии оцепенения больше года и дождаться спасительной влаги.

Подобная наследственная программа позволяет пережить периода засухи и барашковому лопатоногу – американскому родственнику наших чесночниц. На первом этапе амфибия зарывается в песчаную землю на глубину более 1 метра с помощью лопатообразных выростов задних ног. На следующем этапе организм окружает себя водонепроницаемым коконом, сбрасывая несколько слоев кожи, и впадает в спячку. Обмен веществ у него замедляется до сигнала, который принесут органам чувств долгожданные осадки. Тогда кокон по команде анализаторов лопнет, и спасенное животное выберется на поверхность для активной жизнедеятельности и продолжения рода.

Жабы в основном хорошо переносят засушливую пору благодаря двум чудесным устройствам их организма – защитной коже и достаточно мощным легким. Во-первых, кожа жабы сама по себе малопроницаема и препятствует испарению воды. А во-вторых, жабам даны хорошо функционирующие легкие, что позволяет, в отличие от других бесхвостых амфибий, меньше зависеть от кожного дыхания.

Одна из древесных лягушек тоже наделена влагонепроницаемой кожей, но, что удивительно, генетическая программа построения и функционирования ее организма «знает», когда от такой кожи следует избавиться. Сохраняющая влагу кожа служит лягушке только в сухую погоду, чтобы та без особого вреда для своего здоровья могла проводить несколько часов под жаркими солнечными лучами. При первых же ливнях амфибия начинает линять. На смену защитной коже организм производит обычную для данного вида проницаемую для воды легкую кожу. В нее и «одевается» лягушка до следующей засухи. Тогда «мудрый» организм снова изготовит ей защитную кожу.

Как пополнить влагу?

Когда потеря влаги все-таки переходит допустимые пределы, земноводные целенаправленно отправляются искать более влажный участок почвы. Прижавшись к нему брюшком, животные впитывают в себя влагу, подобно промокашке. Амфибии способны поглощать воду и всей кожей. Для этого представители некоторых видов наделены, например, превосходными устройствами – реберными бороздками. Те образуют тончайшие углубления в коже и работают как мощные капиллярные насосы, обеспечивая высокоэффективный способ извлечения воды. А когда земноводные находятся на суше, организм меняет специализацию этих устройств. Они переключаются на другую работу – транспортировку воды с брюшной стороны в другие части тела для его равномерного увлажнения.

Специальным устройством для всасывания воды из чуть влажной почвы (водозаборником) у лягушек и особенно жаб является так называемое «тазовое пятно», пронизанное кровеносными сосудами. У юных норных лопатоногов, американских родственников наших чесночниц, такое тазовое пятно совсем маленькое и занимает всего 5 % всей поверхности тела. Однако его всасывающая способность в 18 раз выше, чем у остальной кожи. Благодаря такому «водозаборному устройству» молодые амфибии способны охотиться днем во время летней жары. Сидя на чуть влажной земле, они всасывают такое же количество воды, какое испаряет остальная часть их тела.

Как недостаток, так и излишки воды вредны для организма амфибий, особенно в юном возрасте. Оказывается, лягушатам прудовой, озерной и дальневосточной лягушек, а также молоди серой и зеленой жабы, чтобы не погибнуть от переизбытка влаги в организме, нельзя оставаться в водоеме, как только они расстанутся с хвостом и жабрами. Только для подросших земноводных вода становится безопасной. Это связано с тем, что у лягушек и жаб появляются те же средства, которые им будут необходимы для предохранения от испарения влаги в сухую погоду. Такими универсальными средствами являются защитная кожа и специальные выделения кожных желез, образующие тонкую поверхностную пленку.

Суточная и сезонная цикличность

Земноводным не даны морфологические и физиологические возможности для поддержания постоянной температуры тела, то есть они относятся к холоднокровным животным. Но холоднокровность – не недостаток, как полагают многие, а необходимое свойство организма земноводных. Оно обеспечивает вездесущим амфибиям свои преимущества перед теплокровными животными, расширяя пределы обитания в сложных и переменчивых условиях. Ведь холоднокровные амфибии не оставлены «на произвол судьбы», а наделены множеством прекрасных, четко и целенаправленно действующих механизмов, позволяющих им проживать в местах, неблагоприятных по температурным и влажностным параметрам, а также с ограниченной обеспеченностью пищей.

Одним из таких «мудрых» механизмов, заложенных в организме земноводных, является суточная и сезонная цикличность, основанная на правильно чередующейся смене периодов активности и покоя. В условиях резко меняющихся суточных и годовых температур и влажности, что характерно для большей части суши, амфибии многих видов не могут в любое время добывать себе пропитание. Поэтому их организм «настроен» на активность именно в периоды с наиболее оптимальными условиями среды. Такая цикличность позволяет земноводным проживать в тех географических областях, где благоприятные для них условия существования составляют лишь некоторую, зачастую малую часть времени. Цикличность связана с биоритмами благодаря «встроенным» в организм животных загадочным «биологическим часам». В тропических странах цикличность почти не наблюдается в связи неизменно достаточной влажностью и постоянством температуры.

Организм земноводных, относящихся к холоднокровным животным, для поддержания жизни рассчитан на солнечное тепло и тепло воды. Вода имеет прекрасное свойство его постепенно накапливать и долго, как в термосе, сохранять при похолодании. Когда приближается зимняя пора, температура окружающей среды и воды значительно снижается, в организме, например, лягушек включается механизм подготовки ко сну. Их кровь загустевает, все жизненные процессы замедляются, и амфибии принимаются искать безопасное во всех отношениях место для спячки. Поиски координируются с помощью генетически заложенных знаний и приобретенного опыта. Они направляют лягушек многих видов для зимовки именно в тот водоем, где вода не промерзает до дна. К таким местам зимовки целые популяции амфибий добираются издалека и закапываются глубоко в ил. Наследственная информация «подсказывает» земноводным, что можно забраться и в разлагающиеся бревна или листья, чтобы выделяющееся при распаде тепло спасало их от особо низких температур.

Но если все же какие-либо резкие изменения погодных или других условий приводят к вымиранию большого количества лягушек, то существует таинственный регулирующий механизм сохранения их популяции. В следующем поколении обязательно родится больше самок, чем самцов. А значит в тот период, когда они подрастут и приобретут способность к размножению, будет отложено гораздо больше икры, чем обычно. Этот целенаправленный механизм осуществляет внешний контроль над всей популяцией, в результате чего происходит восстановление численности амфибий.

Возможность обитания за Полярным кругом

Высокая холодоустойчивость некоторых земноводных обеспечивает их нормальную жизнедеятельность в «северной нише». Редкостными показателями отличаются, например, некоторые углозубы. Организму этих сибиряков дана способность обитать даже за Полярным кругом и выдерживать температуры до –160С, а при +20С им достаточно тепло. И даже их нерест начинается при потеплении воды лишь до +4 – +50С. Отмечены случаи, когда найденные после столетнего пребывания в вечной мерзлоте углозубы, благополучно оживали.

Такие бесхвостые амфибии, как лягушки и жабы некоторых видов тоже способны жить за Полярным кругом. Жизненную активность при нулевой и отрицательной температуре им помогают сохранять замечательные добавки к крови на основе глюкозы, напоминающие по своему действию известный автолюбителям «антифриз». Все физиологические процессы организма этих земноводных «настроены» на полноценную жизнедеятельность особи в суровых условиях, включая размножение в прудах, частично покрытых льдом. Как это ни удивительно, но организм представителей одного из американских «северных» видов теплолюбивого семейства квакш также специально вырабатывает «антифриз», в состав которого входит глицерин. Он позволяет амфибиям жить при температурах ниже нуля.

Способность этих животных обитать в самых суровых условиях просто непостижима. Все рассчитано и устроено таким образом, что голые и холоднокровные земноводные живут и производят потомство не хуже укутанных в меха млекопитающих. Из поколения в поколение амфибии передают данное им уникальное устройство организма и удивительные способности!

http://www.krugosvet.ru/articles/01/1000160/1000160a2.htm