Жизнь водных животных — Мир Знаний

Жизнь водных животных

Водные животные обитают в среде, бедной кислородом и обладающей высокой теплопроводностью. Чтобы дышать и не погибнуть от чрезмерных потерь тепла, они выработали целый ряд приспособлений.

Жизнь трески нелегка. Кислорода в воде мало: в воздухе его содержится 21%, в воде не более 0,7%, а если она теплая или очень соленая, и того меньше. Чтобы получить необходимые несколько граммов кислорода, рыбе ежедневно приходится прогонять через жабры 10 м³ воды. Тритонам и другим амфибиям для этого достаточно каждый день пропускать через свои легкие лишь несколько литров воздуха.

Подводное дыхание

Вода — гораздо более плотная и вязкая среда, чем воздух, и пропускать ее через жабры не так просто. Животные, дышащие под водой, тратят при газообмене на 10—20% больше энергии, чем те, которые дышат атмосферным воздухом. Очень маленькие организмы, например микроскопические планктонные животные, дышат всей поверхностью тела — за счет диффузии кислорода через покровы. Организмы, чьи размеры превышают 1 мм, вынуждены использовать для дыхания различные приспособления. Так, тело губок насквозь пронизано сложной системой каналов, через которые они прогоняют воду во внутреннюю полость. Большинство морских животных — моллюсков, червей, рыб — дышат под водой с помощью особых органов газообмена — жабр. Они представляют собой своего рода фильтр с мельчайшей сеткой для процеживания воды.

Чем выше потребности организма в энергии, тем больше площадь поверхности жабр, через которые поглощается кислород. Жабры насквозь пронизаны капиллярами. Через тонкие стенки этих мельчайших сосудов кислород проникает в кровь, которая разносит его по всему телу. Двустворчатые моллюски прогоняют воду через жабры с помощью колебаний ресничек, ракообразные — двигая конечностями, а большинство рыб — открывая и закрывая жаберные крышки.

Водно-солевой обмен

Рассмотрим систему из двух сообщающихся сосудов, заполненных водой. Если в один добавить растворимое в воде вещество, его концентрация в обоих сосудах вскоре будет одинакова. Растворенные вещества всегда диффундируют (переносятся) оттуда, где их больше, туда, где их меньше. В жидкостях, содержащихся в теле живых существ, также растворены различные вещества, в том числе соли. У мидий, кольчатых червей, морских звезд, морских ежей и некоторых других беспозвоночных концентрация веществ в жидкостях организма совпадает с солевым составом водной среды. Однако большинство животных не смогло бы выжить, если бы их внутренняя среда имела такой же состав, что и внешняя. В организме пресноводных животных концентрация солей должна быть выше, чем в воде, а у морских — меньше. Чтобы не погибнуть, все водные организмы вынуждены регулировать процессы водно-солевого обмена — осуществлять так называемую осморегуляцию.

У пресноводных рыб внутренняя среда более соленая, чем внешняя, и пресная вода легко проникает в тело. Чтобы удалить ее избыток, рыбы выделяют большое количество сильно разбавленной мочи. Например, карп задерживает соли в почках, поэтому в его моче их очень мало. Кроме того, рыбы поглощают соли из воды с помощью жабр, а также получают с пищей. У морских животных ситуация обратная. Чтобы не страдать от обезвоживания в соленой среде, они пьют много морской воды, опресняют ее и выводят из организма небольшое количество мочи с высокой концентрацией солей. Так ведет себя, например, треска. Но главный «опреснительный аппарат» находится у рыб в жабрах: особые клетки поглощают соли из крови и вместе со слизью выводят их наружу.

Терморегуляция

Теплопроводность воды намного выше, чем воздуха, поэтому большинство водных животных не способны регулировать температуру своего тела. Температура тела трески примерно 11 °С — как у воды, в которой живет эта рыба. Лишь немногие рыбы, например тунцы, способны поддерживать в мышцах и головном мозге более высокую температуру, чем снаружи. Чтобы развивать скорость, мышцам рыб нужна высокая температура — в этом случае они сокращаются быстрее. При этом температура других органов у тунцов остается такой же, что и температура окружающей среды.

Проблемы обогрева

Все млекопитающие, в том числе и морские, — теплокровные животные: они способны поддерживать температуру тела на постоянном уровне. В водной среде им приходится тратить на это немало энергии. Их спасают толстый слой подкожного жира, который препятствует охлаждению внутренних органов, и крупные размеры. При увеличении размеров тела отношение площади поверхности к объему уменьшается, поэтому более крупные животные теряют через покровы меньше тепла. На поддержание постоянной температуры каждого кубометра тела огромные киты тратят гораздо меньше энергии, чем дельфины.

Жизнь в полумраке

В чистой, прозрачной морской воде на глубину 1 м проникает 40% света, а на глубину 40 м — только 1,5%. Несмотря на недостаток света, у большинства морских организмов сохранилось прекрасное зрение. Зоркие глаза позволяют многим из них, например рыбам и головоногим моллюскам, различать предметы даже на огромной глубине. Глаза головоногих моллюсков — каракатиц, осьминогов, кальмаров — по своему строению напоминают глаза млекопитающих. Остроту зрения обеспечивает высокая плотность фоточувствительных элементов в сетчатке: на 1 мм2 сетчатки у осьминога их около 64 тыс., у каракатицы — 105 тыс., у кальмара — 162 тыс. (для сравнения: у кошки 400 тыс.).

У некоторых глубоководных кальмаров глаза асимметричные: левый в 4 раза больше правого. По мнению ряда ученых, с помощью крупного глаза животные вглядываются в темные морские пучины, а маленького — в светлые верхние слои воды. И наконец, на плавниках некоторых кальмаров сидят миниатюрные «термолокаторы», способные воспринимать инфракрасные (тепловые) лучи и помогающие этим морским хищникам ориентироваться и охотиться в темноте.

Морские организмы нередко обладают острым нюхом, способны улавливать колебания воды, ощущать незначительные изменения давления и даже воспринимать электромагнитные поля. Из всех морских животных наиболее разнообразными органами чувств наделены, вероятно, акулы и дельфины.

Опасное погружение

Для млекопитающего ныряние на большую глубину — дело рискованное. С увеличением глубины повышается давление запасенного в легких воздуха, и кровь постепенно насыщается кислородом и азотом. А при высоком содержании в крови эти газы становятся токсичны. Кроме того, при быстром подъеме к поверхности азот может образовывать пузырьки (подобно тому, как пузырится газировка в открываемой бутылке) и вызвать закупорку сосудов. У людей это явление называется кессонной болезнью.

У китов и тюленей выработались особые приспособления, позволяющие эффективно использовать под водой запасы воздуха в легких. Сердце у них бьется медленнее, чем у наземных животных сравнимых размеров, что снижает потребности организма в кислороде. Их кровь богаче гемоглобином, поэтому связывает больше кислорода. Некоторые другие анатомические и физиологические приспособления предотвращают образование азотных пузырьков в крови при всплытии и позволяют животным выдерживать такой уровень азота в крови, который был бы смертелен для наземных животных, или ограничивать его поступление в кровь, например за счет накопления в органах. У тюленей Уэдделла азот накапливается в бронхах, благодаря чему снижается его поступление в кровь и на большой глубине он не оказывает токсического действия на ткани тюленя. В результате тюлени Уэдделла способны нырять на глубину 500 м и задерживать дыхание под водой на 70 минут.  Кашалоты ныряют на глубину до 2200 м и могут находиться под водой еще дольше, чем тюлени Уэдделла! Кашалоту в этом помогают громадные размеры тела: по сравнению с тюленем он теряет меньше тепла,  а значит, использует меньше кислорода.

Вам понравится

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Поделиться записью в соц. сетях