Файл: Блохин и Александров Зоология.pdf

Это были вторичнополостные, вторичноротые животные с признаками внутренней сегментации, имевшие хорду, нервную трубку вдоль спины и жаберные щели в стенках глотки. От этих примитивных первичных хордовых произошли, с одной стороны, современные бесчерепные (ланцетники и близкие к ним формы), а с другой — первичные позвоночные. Боковую ветвь низших хордовых образуют личиночнохордовые, в организации взрослых особей которых произошли регрессивные изменения в связи с переходом к сидячему образу жизни при пассивном питании.

В эволюции позвоночных одна из ветвей привела к появлению примитивных бесчелюстных (предков миног и миксин), которые дали на чало челюстноротым и, соответственно, всем остальным классам Vertebrata. У представителей данной эволюционной ветви в связи с активным питанием и общим повышением поведенческой активности развились подвижные челюсти, парные конечности, сложный скелет и ряд других усложнений в строении. Все это обеспечивало им развитие и широкое распространение. Первыми представителями челюстноротых позвоночных были древние рыбы. От древних палеозойских рыб ведут родословную кистеперые рыбы. Их и принято считать родоначальниками наземных позвоночных, первыми из которых были примитивные амфибии. От древних примитивных амфибий произошли как земноводные, так и первые палеозойские пресмыкающиеся, дос тигшие в мезозойскую эру большого разнообразия форм.

В мезозое от пресмыкающихся отделились два высших класса позвоночных — млекопитающие и птицы. Млекопитающие произошли от древних рептилий в самом начале мезозойской эры, раньше птиц Но их бурное развитие, приведшее к современному богатству форм, от носится, как и у птиц, к кайнозойской эре. В юрских отложениях най дены остатки своеобразных существ — археоптериксов, которые со вмещали признаки рептилий и птиц. Настоящие птицы появились поз же и достигли большого разнообразия в кайнозойскую эру

ОСНОВЫ э к о л о г и и ж и в о т н ы х

Экология — наука, изучающая взаимоотношения живых организмом между собой и с окружающей средой; цель экологии — выявить зако ны, управляющие этими отношениями. Экология животных — быстро развивающаяся отрасль зоологии и экологии. Этот раздел экологии изучает образ жизни животных и влияние различных факторов среды на основные аспекты жизнедеятельности животных: питание, размно жение, выживание, изменение численности и т д.

Экологические исследования ведутся в нескольких направлениях: 1) изучение взаимоотношений и взаимосвязей животных с окру

жающей средой; 2) изучение формирования, структуры и динамики популяций раз

личных видов животных; 450

3) изучение роли животных в природных сообществах — биогеоценозах (экосистемах).

Разработка этих проблем представляет большой теоретический интерес и имеет существенное практическое значение. Данные экологии животных широко используются другими отраслями зоологической науки. Тесная связь существует между экологией и физиологией животных, поскольку на многие физиологические процессы оказывают огромное влияние различные экологические факторы. Морфологические особенности животных — следствие адаптации животных к различным факторам внешней среды. Экология служит основой зоогеографии, поскольку условия среды наравне с историческими причинами определяют распространение животных и пути формирования фауны. Наконец, современная систематика, выделяя отдельные виды животных, учитывает и экологические различия.

Велико также и прикладное значение экологии животных. Это подтверждается хотя бы тем, что в последнее время получила развитие особая отрасль — экология сельскохозяйственных животных. Данные этой отрасли экологии необходимо учитывать, в частности и при районировании пород сельскохозяйственных животных, поскольку каждая порода проявляет продуктивные качества только в определенных условиях среды; при осуществлении мероприятий по борьбе с паразитами и вредителями, а также мероприятий по увеличению численности различных видов животных. Ведь одним из основных методов борьбы с паразитами является создание условий, неблагоприятных для их жизни и размножения; напротив, при осуществлении мероприятий по увеличению численности тех или иных животных необходимо создавать условия, позволяющие им выживать и успешно размножаться.

Регулирование и управление численностью различных видов паразитов и вредителей сельскохозяйственного производства, переносчиков заболеваний, промысловых синантропных и других животных возможно только в том случае, если опираться на знание их образа жизни, характера питания, особенностей размножения, т. е. на знание зависимости их биологии от внешних факторов. Важность экологических исследований возрастает в связи с глобальными изменениями биосферы Земли в результате хозяйственной деятельности человека. Стоит вопрос не просто о сохранении биоразнообразия, а о перспективе сохранения жизни и человека как вида на нашей планете.

Взаимоотношения животных с окружающей средой. Средой именует-

ся все то, что окружает животное в течение жизни и прямо или косвен- но влияет на его жизнедеятельность. Условия среды, на которые жи- вотное реагирует приспособительными реакциями и которые опреде- ляют условия существования организмов, называются экологическими факторами. В совокупности экологические факторы образуют среду обитания, а самые важные и незаменимые — условия существования. Для рыб — это вода. Для дрозофилы, в частности, температура: при 19 °С она живет в среднем 12 дней, а при 34 °С — только 6. Некоторые факторы оказывают прямое воздействие на животное, влияя на его по-

ведение, интенсивность протекающих в организме жизненных процессов, а иногда вызывая его гибель. При температуре 10 °С куколка ба- бочки-капустницы потребляет около 100 мм3 кислорода на 1 г массы, а при 20 °С уже примерно 250 мм3. Другие факторы влияют на животных косвенно. Так, например, количество гумуса в почве на наземных и древесных животных прямого воздействия практически не оказывает Но этот фактор влияет на растительность, а через нее и на обитающих в данном месте животных.

Факторы среды могут быть подразделены на стабильные и изменяющиеся во времени. Первые неизменны в течение длительного времени, и поэтому их воздействие на животных постоянно и стабильно. Таковы, например, сила тяжести, солнечная радиация, химический состав и свойства атмосферы и др. Вторые факторы изменяются либо закономерно, либо случайно. К закономерно меняющимся факторам относятся смена дня и ночи, смена сезонов на протяжении года, приливы и отливы, изменения длины светового дня. К факторам, не подчиняющимся закономерности, следует относить силу и направление ветра, осадки, антропогенные воздействия. Периодически изменяющиеся факторы среды нередко обусловливают появление у животных биологических ритмов — периодически повторяющихся изменений интенсивности и характера биологических процессов и явлений. В той или иной форме биологические ритмы присущи всем живым организмам. Существуют, например, околосуточные, или циркадианные, биологические ритмы с периодом от 20 до 28 ч. Околосуточный биологический цикл выражается в смене в течение суток периода бодрствования периодом отдыха и сна. Околосуточные ритмы характерны для большинства биохимических, цитологических, физиологических и психологических процессов. У человека примерно 100 физиологических функций подчинены околосуточным ритмам. Существуют также лунные ритмы, соответствующие по циклу фазам Луны (29,53 сут) или лунным суткам (24,8 ч). С вращением Луны связаны приливные ритмы, равные циклам морских приливов (24,8 или 12,4 ч). Лунные и приливные ритмы характерны для многих морских животных. Приспосабливаясь к сезонным изменениям природы, животные выработали ясно выраженные сезонные биологические ритмы. Например, весной у многих животных на ступает сезон размножения. В это же время происходит весенняя линь ка. Особенно хорошо сезонность жизненного цикла выражена у перс летных птиц. Ориентироваться во времени животным помогает особый механизм — биологические часы, в основе которых лежит строгая периодичность протекающих в клетках физико-химических процессов. В сезонных перестройках жизнедеятельности у большинства видов oi ромную роль играет фотопериодизм. Так называют реакцию организмом на соотношение светлого (день) и темного (ночь) периодов суток.

И в медицине, и в сельском хозяйстве, и в биотехнологиях необхо димо учитывать внутреннюю ритмику организмов.

Несмотря на то что средовых факторов существует великое множество, а представители разных видов реагируют на каждый из них

452

по-разному, можно выявить ряд общих законов их действия на организмы. Главный из них — закон оптимума. Экологические факторы бывают разной интенсивности. Температура среды, например, может быть высокой, средней или низкой. Диапазон значений того или иного фактора, в пределах которого жизнеспособность организмов возрастает, называется зоной оптимума. Оптимум не одинаков для разных видов животных (холодостойких и теплолюбивых, влагостойких и сухолюбивых, теневыносливых и светолюбивых и пр.). Отклонения от оптимума как в сторону понижения, так и в сторону повышения интенсивности фактора вызывают угнетенное состояние организма — зона пессимума — (бывают верхние и нижние границы выносливости по каждому фактору). Если действие фактора выходит за определенные возможные для вида пределы, то организм погибает. Губительные значения фактора называют критическими точками.

Нужно помнить, что факторы среды действуют на животное не каждый по отдельности, а в совокупности. На организм одновременно действуют не один, а несколько факторов (их комплекс). Например, влияние температурного фактора на жизнедеятельность насекомых оказывается различным в зависимости от влажности окружающего воздуха. Значение снежного покрова в жизни мелких грызунов меняется в районах, где он сильно уплотнен действием постоянных ветров и где он остается рыхлым, без наста. Во многих случаях воздействие того или иного фактора среды ограничивает возможность существования данного животного. Наличие или отсутствие молочая определяет распространение молочайного бражника (питающегося им на стадии гусеницы).

Если какой-либо фактор выходит за пределы выносливости организма, то существование этого организма становится невозможным даже при других благоприятных условиях. Им оказывается тот фактор среды, который сильнее всего отклоняется от оптимума. Факторы, выходящие за пределы максимума или минимума выносливости, называются лимитирующими факторами. Недостаточно теплый климат России ограничивает количество видов и численность, например, амфибий и рептилий.

Некоторые животные могут жить и размножаться в условиях весьма изменчивой среды, другие приспособлены к строго определенным, узким колебаниям значений ее факторов. Степень приспособленности вида к условиям среды называется экологической валентностью.

Потребность животного в определенных условиях существования часто резко меняется с его возрастом. Взрослый карп может жить в водоемах, замерзающих на зиму, но для развития его икры благоприятна температура воды выше 18 °С. Важно подчеркнуть, что факторами среды в значительной степени определяется численность животных данного вида, поскольку они обусловливают степень плодовитости и смертности.

Другая возможность влиять на жизнедеятельность интересующих нас видов вьггекает из экологического принципа совместного действия факторов. Он заключается в том, что результат влияния любого эколо-

453