Адаптация животных к среде обитания

Что такое адаптация животных

Адаптивная эволюция происходит за счет увеличения выживаемости и/или повышения репродуктивного успеха. Это происходит, когда совокупность особей в популяции получает преимущество благодаря особым признакам, которые они разделяют. Эти черты могут быть как незаметными, так и довольно сложными. Например, они могут начинаться с удлинения на 2 мм язычка для сбора нектара у нескольких мотыльков, питающихся орхидеями. Если это выгодно, то со временем язык может стать намного длиннее у этого вида, поскольку эти особи и их потомство размножаются. В конце концов длинный язык становится нормой, так как адаптация способствует повышению репродуктивного успеха.

Формы адаптации

Мимикрия

Мимикрия — это форма адаптации, благодаря которому виды эволюционировали, чтобы походить на другие организмы, объекты или особенности окружающей среды, часто для получения преимуществ в выживании. Эта стратегия принимает две основные формы:

1. При бейтсовской мимикрии безвредные или съедобные виды имитируют внешний вид ядовитых или опасных организмов. Перенимая черты этих опасных моделей, мимикрирующие особи получают защиту от хищников, которые научились избегать реальной угрозы. Например, шершневая моль очень похожа на европейского шершня, чтобы отпугивать своих хищников.
2. При мюллеровской мимикрии несколько вредных или невкусных видов эволюционируют, чтобы походить друг на друга. Это общее сходство приносит пользу всем участникам процесса, усиливая поведение, направленное на избегание хищников. Яркий пример — различные виды ядовитых лягушек с черно-желтыми пятнами, указывающими на их ядовитую природу. Эта коллективная предупреждающая окраска сигнализирует хищникам об их опасных укусах.

Камуфляж

Камуфляж — механизм, который включает в себя развитие физических черт, окраски или поведения, позволяющих им органично вписываться в окружающую среду. Эта замечательная адаптация повышает шансы животного на выживание, делая его менее заметным как для хищников, так и для добычи.

Примерами могут служить листохвостый геккон, очень похожий на мертвый лист, заяц-беляк, и насекомое-палочник с его вытянутым телом и похожим на ветку видом.

Позволяет избегать обнаружения хищниками, повышает успешность охоты, позволяя приближаться к добыче вплотную, и обеспечивает защиту уязвимых жизненных стадий, таких как яйца или молодое потомство. Такая адаптация снижает необходимость в постоянном движении и минимизирует затраты энергии, поскольку замаскированные животные с меньшей вероятностью могут стать мишенью для угроз.

Эхолокация

Эхолокация — это способность некоторых видов животных ориентироваться в окружающей среде, находить добычу и общаться с помощью звука. Эта адаптация особенно заметна у летучих мышей, китообразных (китов и дельфинов) и некоторых видов птиц. Эхолокация основана на издании высокочастотных звуков, часто выходящих за пределы человеческого слуха, и последующей интерпретации возвращающегося эха. Животные издают эти звуки, как правило, с помощью вокализации или специализированных структур, таких как дыня в голове дельфинов, которая фокусирует и направляет звуковые волны. Когда звуковые волны отражаются от предметов или добычи и возвращаются в уши животного, оно создает подробную слуховую карту окружающей среды.

Спячка

Спячка — это адаптивное поведение, позволяющее животным впадать в состояние покоя, замедляя метаболические процессы и сохраняя энергию в неблагоприятных условиях. Чаще всего наблюдается у млекопитающих, рептилий и амфибий. Многие млекопитающие — известные спящие, включая медведей, сурков и некоторые виды летучих мышей. Эти животные готовятся к спячке, накапливая избыточные жировые запасы в периоды изобилия пищи. Когда температура падает и пищи становится мало, они впадают в состояние оцепенения, во время которого температура тела, частота сердечных сокращений и метаболизм значительно снижаются. Эта адаптация позволяет им пережить длительные холода и ограниченные пищевые ресурсы, фактически проспав суровые зимние месяцы.

Миграция

Миграция — это способность различных видов животных совершать путешествия на большие расстояния между различными географическими точками в ответ на сезонные изменения или доступность ресурсов. Такое адаптивное поведение наблюдается у широкого круга животных, включая птиц, млекопитающих, рыб и насекомых.

Такие виды, как полярная крачка, мигрируют на огромные расстояния, часто перемещаясь из Арктики в Антарктику и обратно каждый год. Эти миграции вызваны необходимостью добраться до мест размножения или кормления, которые обеспечивают достаточное количество ресурсов в определенные сезоны. Многие виды птиц приспособились к таким сезонным перемещениям, оптимизируя свои возможности по поиску пищи, подбору партнеров и воспитанию потомства.

Симбиоз

Симбиоз — это сложные взаимоотношения между различными видами, при которых они по-разному взаимодействуют в экосистеме, чтобы повысить свои шансы на выживание и общую приспособленность. Симбиотические отношения могут принимать различные формы, включая мутуализм, комменсализм и паразитизм.

Один из известных примеров мутуализма — симбиотических отношений, при которых оба вида получают выгоду, — можно увидеть на примере чистых рыб и их клиентов в коралловых рифах. Рыбы-чистильщики, такие как морские окуни, удаляют паразитов и отмершую кожу с более крупных рыб, помогая им оставаться здоровыми. В свою очередь, рыбы-чистильщики получают пищу и защиту от потенциальных хищников, поскольку рыбы-клиенты не нападают на своих партнеров по чистке.

Адаптации экстремофилов

Экстремофилы — это группа организмов, которые эволюционировали, чтобы процветать в экстремальных и часто негостеприимных условиях, которые были бы смертельны для большинства других форм жизни. К таким средам можно отнести экстремальные температуры, кислотные или щелочные условия, высокую радиацию и экстремальное давление, например, морские глубины.

Один из известных примеров экстремофилов — сообщества глубоководных гидротермальных источников. Эти существа обитают в глубинах океана, где температура может достигать сотен градусов по Цельсию, а давление огромно.

Экстремофилы служат ценными моделями для понимания пределов жизни на Земле и имеют значение для астробиологии, поскольку предполагают, что жизнь может существовать в экстремальных условиях в других частях Вселенной.

Адаптация в воздухе

В первую очередь относится к птицам, насекомым и летучим мышам, которые покорили воздушное пространство благодаря различным эволюционным стратегиям. У птиц развились такие уникальные черты, как перья, легкий скелет и мощные крылья, которые позволяют им эффективно летать. Дает ряд преимуществ, включая эффективную локомоцию, доступ к различным источникам пищи и избегание хищников.

Зарывание и рытье

Это иллюстрация того, как у некоторых видов животных развились специализированные анатомические особенности и поведение для рытья туннелей, норок или гнезд в различных типах субстратов. Эти приспособления позволяют животным искать убежище, защищаться от хищников, регулировать температуру тела и получать доступ к пищевым ресурсам в подземной среде.

Приспособления для рытья и закапывания могут быть самыми разными. Помимо специализированных конечностей и когтей, могут обладать модифицированными зубами или челюстями для ведения раскопок, тактильными усиками для ориентации в темноте, а также приспособлениями для эффективной вентиляции норы. Отражают разнообразные способы, с помощью которых животные эволюционировали, чтобы процветать в подземной среде, и демонстрируют их способность адаптироваться к различным экологическим нишам.

Адаптации ядовитых

Некоторые виды выработали способность вырабатывать и выделять яд для различных целей, включая хищничество, защиту и борьбу за ресурсы. Эта адаптация особенно распространена среди рептилий, арахнид и некоторых амфибий, у которых яд служит эффективным инструментом выживания и экологического успеха. Ядовитые змеи, такие как королевская кобра и гремучая змея, приспособились вырабатывать и впрыскивать яд через специализированные клыки. Этот яд обездвиживает или убивает добычу, облегчая ее поимку и поедание. Он также действует как мощный отпугивающий фактор против потенциальных хищников.

Виды

1. Структурные адаптации: физические характеристики организма, которые помогают ему выживать в окружающей среде, включая множество типов наземных сред обитания. Физические изменения связаны с изменениями в физической среде. Камуфляж, который представляет собой защитную окраску, позволяющую организму сливаться с окружающей средой. Это отпугивает хищников и повышает шансы на выживание.

2. Совместная адаптация происходит, когда два или более видов симбиотически связаны друг с другом для выживания и адаптируются вместе.

3. Поведенческая адаптация — это изменение поведения организма, чтобы он мог выжить в определенной среде. Поведенческие адаптации трудно обнаружить, и часто для их выявления требуются тщательные полевые и лабораторные исследования. Миграция — пример того, как птица улетает на юг зимой, потому что там больше пищи, но некоторые птицы мигрируют и с целью размножения.

4. Физиологические адаптации — это телесные процессы, которые помогают организму выживать и размножаться в данной среде. Эти адаптации могут представлять собой множество способов, с помощью которых организм реагирует на раздражители окружающей среды. Эти изменения в основном зависят от химии и метаболизма организма и, следовательно, не видны извне. Для отслеживания таких адаптаций часто требуются лабораторные исследования, в ходе которых анализируется количество различных биологических жидкостей в организме.

Примеры

Формы клюва

Источник: biologia8.adu.by

Безвредная бабочка Limenitis archippus похожа на горькую на вкус бабочку-монарха, поэтому хищники избегают ее.

Источник: reconnectwithnature.org

В постоянной борьбе за поддержание стабильной температуры тела пингвины используют несколько поведенческих адаптаций. Они дрожат, чтобы увеличить метаболическую теплопродукцию, пыхтят и выставляют ноги, чтобы избавиться от избытка тепла (ноги — единственная часть тела, не покрытая изолирующими перьями). Некоторые виды также ищут укрытия под камнями, чтобы избежать перепадов температуры - логичный и простой маневр, когда это возможно. Пингвины по своей природе территориальны, однако императорский пингвин выработал социальное поведение, заключающееся в том, чтобы держаться вместе для обмена теплом в более суровых условиях материковой Антарктиды, где были зарегистрированы температуры ниже -60°C и штормовые ветры могут достигать 200-300 км/час.

Пингвинов можно встретить только в Южном полушарии. Это потому, что они приспособлены к жизни в холодных климатических условиях, таких как Антарктида. Но арктическая погода особенно сурова, поэтому пингвины приспособились собираться в большие группы во время сезона размножения. Это позволяет им оставаться в тепле и защищаться от пронизывающего ветра — они даже чередуются, чтобы каждый пингвин проводил время в центре. Пингвины также приспособились брать на себя измененные функции по уходу за потомством. Самцы держат яйца в тепле до 2 месяцев, пока самки группами преодолевают километры в поисках пищи в море.

Земляные черви не видят и не слышат, но чувствительны к вибрациям. Именно поэтому они остаются под землей до ночи. Днем черви гораздо более уязвимы для хищников, поэтому они выходят на поверхность только тогда, когда им нужно впитать влагу от утренней росы.

Кроты — известные норные животные с мощными, похожими на лопаты передними конечностями и острыми когтями, с помощью которых они прокладывают тоннели в почве в поисках дождевых червей и других подземных беспозвоночных.

Прерийные собаки — социальные грызуны создают сложные системы туннелей с множеством входов, обеспечивая защиту от хищников и укрытие для своих сообществ.

Среди арахнид известными примерами ядовитой адаптации являются паук черная вдова и бразильский странствующий паук. Их яд парализует или убивает добычу, обеспечивая готовый источник пищи.

Организмы, подобные гигантским трубчатым червям — рифтии, выработали специальные адаптации, включая эндосимбиотические бактерии в своих тканях, которые могут преобразовывать химические вещества, выделяемые из жерл, в полезную энергию.

Бобры — невероятно социальные животные: в среднем колония состоит из 4-8 бобров. Но они также являются хищными животными. Поэтому они приспособились бить хвостами по воде, чтобы предупредить друг друга о хищниках, таких как люди или волки. Поведенческие адаптации этих животных помогают им и их колонии оставаться в безопасности.

Летучие мыши издают ультразвуковые звуки и слушают возвращающееся эхо, чтобы определить местоположение, размер и даже текстуру предметов или добычи в полной темноте. Дельфины и некоторые виды китов используют эхолокацию, чтобы ориентироваться в просторах океана, находить добычу и общаться друг с другом. Некоторые птицы, например нефтяные, также используют эхолокацию для навигации в темных пещерах.

Орлы, соколы и альбатросы являются исключительными воздушными охотниками, а другие, например колибри, демонстрируют невероятную ловкость и способность парить. Насекомые, особенно из отряда двукрылые (мухи), демонстрируют невероятные приспособления к полету. Их легкие тела, сложные глаза и модифицированные крылья позволяют им совершать маневры, облегчая такие задачи, как зависание, быстрый взлет и точная посадка. Стрекоза - яркий пример насекомого, обладающего исключительными воздушными возможностями. Летучие мыши представляют собой необычную адаптацию к воздушной жизни среди млекопитающих. Они превратили свои передние конечности в крылья и являются единственными млекопитающими, способными к длительному полету. Такие летучие мыши, как бразильская свободнохвостая летучая мышь, — опытные охотники на насекомых, а другие, например сероголовая летучая лисица, известны своими дальними миграционными полетами.