Ксерокол - Xerocole

Лисица фенек стоит в высокой траве.
В Фенек большие уши помогают сохранять прохладу: когда кровеносные сосуды расширять кровь из организма циркулирует и рассеивается по расширенному площадь поверхности.[1]

А ксерокол (из Греческий xēros /ˈzɪрoʊs/ 'сухой' и латинский col (ere) 'населять'),[2][3][4] обычно называют пустынное животное, это животное, приспособленное к жизни в пустыня. Основные проблемы, которые им необходимо преодолеть, - это нехватка воды и чрезмерное тепло. Чтобы сохранить воду, они избегают испарения и концентрируют выделения (то есть мочу и кал).[1] Некоторые настолько искусны в экономии воды или получении ее из пищи, что им совсем не нужно пить. Чтобы спастись от жары пустыни, ксероколы, как правило, ночной образ жизни или же сумеречный, наиболее активны на рассвете и в сумерках.

Сохранение воды

А кенгуровая крыса может прожить всю жизнь, даже не напиваясь.[5]

Избегать испарения

Xerocoles разработали множество механизмов для уменьшения потерь воды за счет испарения. Ксероколы млекопитающих пот намного меньше, чем их аналоги из непустынных. Например, верблюд может выдерживать температуру окружающей среды до 49 ° C (120 ° F) без потоотделения,[6] и кенгуровая крыса полностью отсутствуют потовые железы.[7] И птицы, и млекопитающие в пустыне масла на поверхности кожи, чтобы «сделать ее водонепроницаемой» и препятствовать испарению.[8]

Аналогичным методом пользуются пустынные насекомые, так как их кутикула находятся восковой чтобы вода не вытекала; однако при критических температурах (например, 30 ° C (86 ° F) для тараканов) молекулы воска в кутикуле перестраиваются, становясь проницаемыми и обеспечивая охлаждение за счет испарения.[5]

Ксероколы-амфибии, такие как виды рода лягушек Филломедуза, имеют восковое покрытие на коже, чтобы уменьшить потерю воды. Лягушки выделяют липиды от желез на коже: когда их кожа начинает высыхать, они перемещают конечности по железам на спине и вытирают липиды по своему телу.[9] Другие пустынные амфибии, такие как род лягушек Циклорана, избегайте высыхания, роясь под землей в засушливые периоды и формируя кокон из сброшенной кожи: вместо того, чтобы соскальзывать, кожа остается прикрепленной, чтобы создать кокон. Поскольку слои кожи накапливаются, водонепроницаемость увеличивается.[9][10]

Во время испарения

Дальнейшая информация: Охлаждение испарением и Теплота испарения

Хотя пустынным птицам не хватает потовые железы, они по-прежнему могут использовать испарительное охлаждение путем дыхания, которое охлаждает трахея и легкие, и хлопанье, состоящее из быстрого трепета гулярная кожа перемещать воздух по внутреннему рту и горлу.[11] Крысы-кенгуру и другие мелкие млекопитающие используют испарительное охлаждение аналогичным образом. Когда воздух вздохнул, вода испаряется из носа, охлаждая поверхность носовые проходы примерно до 24 ° C (75 ° F). Низкая температура вызывает конденсацию влаги, частично восполняя потерю воды.[9][12] Процесс, называемый респираторным теплообменом, лучше всего работает, когда стенки носового прохода имеют большую площадь поверхности.[13]

Некоторые животные обливают себя телесными жидкостями, чтобы воспользоваться испарительным охлаждением. Ксероколовые птицы, такие как аисты, Стервятники Нового Света, и ибис помочиться на ноги,[11][14] в то время как пустынные черепахи иногда выделяют слюну на шею и передние ноги, чтобы сохранить прохладу.[5] 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.[13]

Экскреция

Моча

Дальнейшая информация: Почечная физиология
Верблюды с багажом в пустыне
Арабские верблюды может прожить несколько дней и преодолеть расстояние до 160 километров (100 миль) без воды.[5][6] Один из способов экономии воды - это выделение очень концентрированной мочи.[7]

Выводить азотные отходы, млекопитающие (и большинство земноводных) выделяют мочевина разводят в воде.[15][16] Такие ксероколы приспособились делать свою мочу максимально концентрированной (т.е. использовать наименьшее количество воды) для растворения мочевины. У пустынных млекопитающих более длинная и глубокая вставка нефроны,[17] а также все меньше и меньше корковый и юкстамедуллярный клубочки (клубочки представляют собой капиллярные сети, в которых из крови извлекаются как жидкость, так и отходы). Это, в свою очередь, приводит к уменьшению скорость клубочковой фильтрации, и в целом меньше воды передается из крови в почки.[5][17][18] Почки пустынных млекопитающих также лучше приспособлены к реабсорбции воды из трубчатая жидкость: хотя клубочков меньше, у ксероколя более крупные юкстамедуллярные клубочки, чем корковые клубочки (первые играют важную роль в концентрации мочи),[19] тогда как для нексероколей верно обратное. У пустынных млекопитающих также больше петли Генле, структуры, эффективность которых по концентрации мочи прямо пропорциональна их длине.[5][17][20] Эффективность их петель Генле повышена за счет увеличения антидиуретический гормон в их крови.[5]

Пустынные земноводные могут накапливать больше азота, чем водные, и делают это, когда недостаточно воды для выделения азота в виде мочевины.[10] В Африканская камышовая лягушка может хранить избыток азота в иридофор пигментированный гранулы в его коже, превращая азот в гуанин, составляющий большую часть состава иридофоров.[9]

Рептилии, птицы, насекомые и некоторые виды земноводных выделяют азотсодержащие отходы в виде мочевая кислота а не мочевину. Поскольку мочевая кислота менее токсична, чем мочевина, для выведения ее не нужно растворять в воде (как таковая, она в значительной степени нерастворима).[10][15][16][20]

Кал

Большинство фекалий животных на 75% состоят из воды; xerocoles, однако, реабсорбируют воду в кишечнике и производят гораздо более сухой кал.[21] Например, фекалии кенгуровой крысы содержат только1⁄6 столько же воды, сколько у других грызунов, не являющихся пустынными.[22] У насекомых ректальная железа также поглощает воду, а насекомые выделяют сухие гранулы.[21] У птиц, наряду с некоторыми другими позвоночными, мочеточник и прямая кишка оба ведут к клоака, стены которого также впитывают воду.[5][8]

Другие методы

Верблюды могут дополнительно экономить воду, закрывая отверстие в желудке, чтобы создать два отделения: одно для воды и одно для еды.[23]

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. Пустыня псовые и кенгуру поедают экскременты своих детенышей по той же причине.[13]

Австралийский водяная лягушка экономит воду, задерживая мочу в мочевой пузырь опухание, как воздушный шар; Затем он использует свой мочевой пузырь в качестве запаса воды в сухой сезон.[8][10]

Альтернативные источники воды

Лицо аддакса - он смотрит в камеру и приподнимает верхнюю губу, создавая впечатление, что он смеется.
Некоторые антилопы, такие как аддакс (на фото) и Орикс, настолько эффективно получают воду из растений, что ее не нужно пить.[13][24]
Смотрите также: Катаболизм жиров

Ксероколы получают значительное количество гигроскопичный вода из пищи. Многие питаются влагонасыщенными растениями: трубкозуб получает воду из дикого огурца[25] и верблюд ест суккуленты и кусты зимой, получая достаточно воды, чтобы прожить два месяца без питья.[12] В Орикс ест Акация уходит поздно ночью, когда влажность самая высокая: в жаркое и засушливое время дня листья состоят только на 1% воды; но в более прохладную и влажную ночь листья на 40% состоят из воды. Некоторые ксероколы способны получать воду из галофитные (морские) растения, так как они могут метаболизировать большое количество Щавелевая кислота и производят очень концентрированную мочу. В зубастая кенгуровая крыса также снижает соленость галофита, который он ест ( тенистая чешуя ), используя свои широкие острые нижние резцы, чтобы соскрести соленый внешний слой листьев, чтобы добраться до менее соленого центра.[13]

Хищники получают воду из мяса и крови своей добычи.[7][13] Насекомоядные, такие как земляной волк (разновидность гиены) и южный кузнечик, таким образом, в значительной степени не зависят от свободной воды.[13][26]

Xerocoles получают большой процент воды из метаболические процессы раньше расщепляли пищу. 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 в результате испарения в легких (которая увеличивается из-за потребности в кислороде для расщепления пищи).[5][7][12]

Терморегулирование

Морфология

Смотрите также: Правило Аллена и Правило Бергмана

Ксероколы, такие как заяц у них большие уши, которые помогают им сохранять хладнокровие: когда уши встают, кровоток увеличивается к многочисленным тамошним сосудам, и тепло рассеивается.[7][27] Однако при 48 ° C (118 ° F) мыс заяц возле Абу-Даби, ОАЭ сидит в тени и накидывает уши на себя, так как их установка в такую ​​погоду поглотит больше тепла.[28]

У пустынных животных меньше жира, чем у их не пустынных собратьев, так как жир действует как изоляция, сохраняя тепло. Какой у них жир, локализован, например, в верблюжьем горбе или зубров шея.[5] Что касается меха, то у пустынных животных толстая изолирующая оболочка, препятствующая передаче тепла телу.[7] Покрытия не распределяются равномерно, а оставляют редко покрытые пятна, называемые «тепловыми окнами» на подмышечная впадина, пах, мошонка, и молочные железы. Тепло может отводиться от тепловых окон через конвекция и проводимость.[13]

Точно так же у пустынных птиц меньше перьев на нижнем крыле и фланг - тепловой стресс заставляет некоторых птиц поднимать крылья, увеличивая площадь открытой поверхности кожи. Птицы корректируют свои перья, чтобы создать или рассеять изолирующий слой, что характерно для страус. При высоких температурах страус поднимает длинную спинной 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.[11]

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

Норы

Самые маленькие ксероколы живут в норы чтобы избежать жары пустыни.[29] Норы действуют как микросреды: 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.[13][30] Некоторые животные запечатывают свои норы, чтобы они оставались влажными.[7][31]

Ectotherms также используют норы как средство согреться в холодные пустынные ночи.[5] Поскольку эктотермы обычно маленькие и не могут накапливать тепло собственного тела, они быстро принимают внешнюю температуру окружающей среды, что требует контролируемых микроклиматических условий. 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.[5][32] Пустынные ящерицы обычно используют норы других животных для своих целей.[9]

Циркадные ритмы

Все грызуны пустыни, кроме суслики и бурундуки ведут ночной образ жизни.[13] Амфибии обычно ведут ночной образ жизни, в то время как многие другие ксероколы ведут ночной образ жизни. дневной, но уменьшите активность в полдень и увеличьте ее по утрам и вечерам.[9] Некоторые ксероколы меняют характер своей активности в зависимости от сезона: например, ночные муравьи переходят на дневной образ жизни в более холодные периоды.[33]

Многие ксероколы, особенно грызуны, оценивать летом становится более бездействующим.[5] Некоторые пустынные амфибии живут под землей больше года.[10] В отличие от спячка, что приводит к состоянию оцепенение, возбуждение вызывает летаргия, и может остаться незамеченным у некоторых животных, если не измерить температуру их тела.[13]

Защита от солнца

Дальнейшая информация: Тепловое излучение § Поверхностные эффекты
Три мыса суслика выходят из норы в пустыне Намиб
Когда Мысский суслик мечется от одного тенистого места к другому, он держит свой широкий плоский хвост за спиной, чтобы обеспечить тень.[13]

Ксероколи обычно светлые и песочного цвета как средство отражения солнечного излучения и уменьшения поглощения тепла.[32] Некоторые меняют цвет в зависимости от сезона, чтобы летом отражать больше солнечного света: аддаксы меняются с серо-коричневого на почти белый.[24][34] Игуанид ящерицы могут менять цвет в гораздо меньшем масштабе времени, изменяя меланин концентрация. Они становятся темнее, когда роются, и светлее, когда греются. пустынная игуана и зеброхвостая ящерица становятся настолько бледными, что кажутся сияющими из-за количества отраженного света.[32]

У большинства пустынных ящериц также черный слизистая оболочка брюшины в их брюшная полость Абсорбировать УФ-излучение и предотвратить повреждение внутренних органов.[9]

Тень под кустарником - это места отдыха дневных ящериц, места гнездования птиц, а также временные оазисы для дневных грызунов, которые прячутся среди тенистых мест.[13] Крупные животные, такие как верблюды и хищники, также проводят самые жаркие части дня в тени.[29][32]

Защита от песка

У пустынных животных, таких как верблюд, аддакс и крыса-кенгуру, большие ноги, чтобы они не тонули в песке.[6][29] В Фенек имеет дополнительный мех на подошвах ног, чтобы придать ему сцепление и защитить его от горячего песка.[35] Большинство животных в засушливых условиях стройные с длинными ногами, что придает им скорость, когда они преодолевают большие расстояния в поисках пищи и воды.[36]

Три основных уязвимости против песка - глаза, уши и нос.[37] Чтобы песок не попадал им в глаза, ксероколы, включая рептилий и птиц, а также некоторых земноводных и млекопитающих[38] есть приятная мембрана в их глазах: третье прозрачное веко, которое защищает роговицу от песка и может выбить его из глаза.[35][38][39] У рептилий также есть глаза размером с точечное отверстие или защищенные клапанами.[37] Чтобы песок не попал в уши, такие млекопитающие, как верблюд и песочный кот из них торчат длинные волосы.[40][41] Верблюд и сайгак антилопа также имеют приспособления для защиты их носов от песка: у первых узкие ноздри, которые они могут закрыть, а у вторых - большой нос с широко расставленными и далеко расположенными ноздрями, предотвращающими попадание песка во время выпаса.[29][36][42] У рептилий-копателей ноздри обращены вверх, а не вперед по той же причине.[37]

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.[36] Поскольку у них мало укрытий, защищающих их от хищников, пустынные животные также используют скорость как защитный механизм. Например, кролик пустыни может бегать намного быстрее койота; как таковой, «обычный волк или койот не будут пытаться преследовать его, потому что они понимают безнадежность этого».[37]

Известные ксероколы

Ксероколами известны следующие животные:

Смотрите также

Рекомендации

Цитаты

  1. ^ а б Накате, Шашанк (20 сентября 2011 г.). «Список животных пустыни». Buzzle. Архивировано из оригинал 5 ноября 2012 г.. Получено 24 ноября 2012.
  2. ^ "xero-". Новый оксфордский американский словарь (2-е изд.). Oxford University Press, Inc. 2005.
  3. ^ Олдрич, Крис (1 декабря 2002 г.). «–COLE». Словарь Олдрича по фобиям и другим семействам слов. Издательство Trafford. п. 17. ISBN  9781553698869.
  4. ^ Барроуз, Эдвард М. (20 апреля 2011 г.). Настольный справочник по поведению животных: Словарь по поведению, экологии и эволюции животных. Тейлор и Фрэнсис США. п. 99. ISBN  9781439836514.
  5. ^ а б c d е ж грамм час я j k л м Робертс, Майкл Блисс Воан (1986). Биология: функциональный подход. Нельсон Торнс. С. 225–227, 234–235, 240. ISBN  9780174480198.
  6. ^ а б c "Арабский (одичавший) верблюд". Национальная география. Национальное географическое общество. Получено 25 ноября 2012.
  7. ^ а б c d е ж грамм П.Д., Шарма (2005). Экология и окружающая среда. Публикации RaGORI. С. 95–96. ISBN  9788171339051.
  8. ^ а б c Робертс, М. Б. В .; Рейсс, Майкл Джонатан; Монгер, Грейс (23 июня 2000 г.). Продвинутая биология. Нельсон Торнс. С. 294–296. ISBN  9780174387329.
  9. ^ а б c d е ж грамм Колдуэлл, Джанали П. "Животные адаптации". Пустыни. С. 24–27.
  10. ^ а б c d е Колдуэлл, Джанали П. «Амфибии». Пустыни. С. 19–22.
  11. ^ а б c «Птицы». Пустыни. С. 74–75.
  12. ^ а б c Растоги, С. С. (1971). Основы физиологии животных. New Age International. С. 180–181, 198, 200, 204. ISBN  9788122412796.
  13. ^ а б c d е ж грамм час я j k л м Feldhamer, George A .; Дрикамер, Ли С .; Весси, Стивен Х .; Мерритт, Джозеф Ф .; Краевский, Кэри (7 сентября 2007 г.). «Экологические адаптации». Маммология: адаптация, разнообразие, экология. JHU Press. стр.176–190. ISBN  9780801886959.
  14. ^ Лугид, Стивен К. «Ибис». Пустыни. С. 289–290.
  15. ^ а б Лачер-младший, Томас Э. «Клипспрингер». Пустыни. п. 324.
  16. ^ а б Офардт, Чарльз Э. «Цикл мочевины». Виртуальный чембук. Элмхерст-колледж. Архивировано из оригинал 15 ноября 2012 г.. Получено 26 ноября 2012.
  17. ^ а б c Munkácsi, I .; Палковиц, М. (октябрь 1965 г.). «Объемный анализ размера клубочков в почках млекопитающих, живущих в пустыне, полупустыне или богатой водой среде в Судане» (PDF). Циркуляционные исследования. 17 (4): 303–311. Дои:10.1161 / 01.res.17.4.303. ISSN  0009-7330. PMID  4953625.
  18. ^ «клубочки». Энциклопедия медицины Гейла. The Gale Group, Inc. 2008 г.. Получено 27 ноября 2012.
  19. ^ «Регулирование концентрации мочи». Анатомия и физиология. CliffsNotes. Архивировано из оригинал 25 октября 2012 г.. Получено 27 ноября 2012.
  20. ^ а б Хальперн, Э. Аннетт. «Почки». Пустыни. С. 323–324.
  21. ^ а б Родригес, Ана Мария (1 февраля 2012 г.). Серые лисицы, гремучие змеи и другие загадочные животные крайних пустынь. Enslow Publishers, Inc. стр. 27. ISBN  9780766036970.
  22. ^ Миллер, Олден Холмс; Стеббинс, Роберт Сирил (1964). Жизнь животных пустыни в национальном памятнике Джошуа-Три. Калифорнийский университет Press. п. 9. ISBN  9780520008663.
  23. ^ Шмидт-Нильсен, Кнут; Шмидт-Нильсен, Бодил (1 апреля 1952 г.). «Водный метаболизм пустынных млекопитающих». Физиологические обзоры. 32 (2): 135–166. ISSN  0031-9333. Получено 25 сентября 2012.
  24. ^ а б Лачер-младший, Томас Э. «Аддакс». Пустыни. п. 7.
  25. ^ Лачер-младший, Томас Э. «Муравьед». Пустыни. п. 3.
  26. ^ Браун, Джанет К. «Земляной волк». Пустыни. С. 3–4.
  27. ^ "Большие уши, используемые для охлаждения: кролик". Задайте вопрос природе. Институт биомимикрии 3.8. 2012-06-23. Получено 2012-12-03.
  28. ^ "Зайцы пустыни". Национальный. Объединенные Арабские Эмираты: Abu Dhabi Media. Получено 2012-12-03.
  29. ^ а б c d Сильверштейн, Элвин; Сильверштейн, Вирджиния Б; Сильверстайн, Вирджиния; Сильверштейн Нанн, Лаура (2008). Приспособление. Книги двадцать первого века. стр.42–43. ISBN  9780822534341.
  30. ^ Браун, Джанет К. «Суслик». Пустыни. п. 243.
  31. ^ Витт, Лори Дж. «Игуана, пустыня». Пустыни. С. 290–291.
  32. ^ а б c d Рундел, Филип Уилсон; Гибсон, Артур С. (30 сентября 2005 г.). «Адаптации животных пустыни Мохаве». Экологические сообщества и процессы в экосистеме пустыни Мохаве: Рок-Вэлли, Невада. Издательство Кембриджского университета. С. 132–138. ISBN  9780521021418.
  33. ^ Колдуэлл, Джанали П. «Циклы активности, животные». Пустыни. п. 5.
  34. ^ Хальперн, Э. Анетт. «Верблюд». Пустыни. С. 96–97.
  35. ^ а б «Адаптации животных» (PDF). Классная деятельность. Морской мир / Буш Гарденс. Декабрь 2002. Архивировано с оригинал (PDF) 15 сентября 2012 г.
  36. ^ а б c Клаудсли-Томпсон, Дж. Л. (6 июня 1957 г.). «Растущие пустыни Земли». Новый ученый. 2 (29). Деловая информация компании Reed. ISSN  0262-4079.
  37. ^ а б c d Затишье, Ричард Суонн (1920). «Адаптации к пустыне». Органическая эволюция. Макмиллан. С. 393–408.
  38. ^ а б Батлер, Энн Б.; Ходос, Уильям (2 сентября 2005 г.). Сравнительная нейроанатомия позвоночных: эволюция и адаптация. Джон Вили и сыновья. п.215. ISBN  9780471733836.
  39. ^ «Верблюды - верблюды Старого Света». Научная энциклопедия. Чистая промышленность. Получено 29 ноябрь 2012.
  40. ^ Зоопарк Бронкса. "Адаптация верблюда". Общество охраны дикой природы. Архивировано из оригинал (Вспышка) 26 июня 2012 г.. Получено 29 ноябрь 2012.
  41. ^ Зоопарк Линкольн-парка (23 сентября 2010 г.). «Песчаный кот». Получено 6 декабря 2012.
  42. ^ "Верблюды". Путешествие по шелковому пути. Американский музей естественной истории. Получено 8 декабря 2012.

Источники

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

внешняя ссылка