Wykład 1
Przystosowanie zwierząt do czynników zewnętrznych-abiotycznych (adaptacje)
Środowisko składa się z atmosfery, litosfery i biosfery (organizmy).
Ekstremalne środowiska - pustynia i teren tundry.
Wpływ słońca na klimat ziemski
Najwięcej energii dociera do Ziemi w strefie równikowej. Temperatura jest uzależniona od tego w jakim miejscu zwierze żyje. Na równiku dociera zbliżona ilość ciepła i światła. W klimacie umiarkowanym uzależnienie temperatury od pór roku - zmienność ilości słońca docierającego. Na równikach są małe okresy czasu kiedy słońce świeci. W strefie podrównikowej jest najintensywniejsze parowanie i opady a więc i najbujniejsza roślinność mimo słabych gleb. Tereny bardziej w kierunku zwrotników są ciepłe ale suche.
W klimacie strefy umiarkowanej temperatura w ciągu roku zmienia się nieznacznie. Zmianie ulega natomiast ilość opadów dając dwie pory roku: deszczową i suchą (np. Park Narodowy Serengeti w Tanzanii). Roślinność pojawia się szybko, w ciągu paru dni od opadów deszczu. W strefie klimatu umiarkowanego siła operacji słońca zmienia się w ciągu roku wywołując cztery pory roku.
Zmiany temperatury można charakteryzować w układzie dobowym i pór roku.
Na pustyni wykształciła się bardzo specyficzna fauna, gdyż są duże zmiany w temperaturach między dniem a nocą.
Ekosystemy
Ekosystem w którego obrębie są habitaty - np. zagajnik galeriowy, na pustyni miejsca gdzie rosną drzewa.
Ekosystemy świata - tundra, tajga, grasslans, lasy, chaparral, pustynia, desert-scrub, sawanna, las deszczowy, alpinie.
Zależność ekosystemów od wilgotności i szerokości geograficznej.
Ekosystem w zależności od temperatury i wilgotności - najsuchsze gorące pustynie, najcieplejsze i wilgotniejsze tropikalny las deszczowy, najzimniejsze polar, potem tundra, potem boral forest.
Przystosowanie zwierząt do warunków termicznych
Generalny podział
- endoterminczne - zachowujące stałą temperaturę ciała dzięki procesom metabolicznym (stałocieplne)
- ektorermiczne (zmiennocieplne) - u których temperatura ciała zmienia się wraz z temperaturą otoczenia
Jednak podział ten jest nieprecyzyjny.
- nie chodzi tylko o źródło, z którego czerpie zwierzę („wewnątrz” albo „na zewnątrz”), ale również zdolność do utrzymania stabilnej temperatury ciała
-homeotermiczne - zwierzęta zdolne do utrzymywania stabilnej temperatury
-pojkilotermiczne - zmieniające temperaturę ciała
Homeotermiczny - większość bezkręgowców morskich, gadów i ryb morskich/większość ssaków i ptaków, niektóre ryby i owady
Pojkilotermiczne - większość bezkręgowców lądowych i słodkowodnych, większość ryb słodkowodnych i płazów, golec
Zwierzęta ektotermiczne tworzą dłuższe łańcuchy pokarmowe. Ostatnim łańcuchem (ostatecznymi konsumentami) są zwierzęta endotermiczne. U zwierząt lądowych jest często przemiennie.
Fizjologiczne mechanizm sterujący u zwierząt homeotermicznych
- działa na zasadzie termostatu - reaguje na zbyt wysoką albo zbyt niską temperaturę. Kiedy ciepła jest zbyt dużo, np. parowanie. W skrajnych temperaturach nie wystarczy drżenie mięśni czy uwalnianie składników z wątroby, albo schładzanie przez dyszenie.
Limit temperatury otoczenia dla zwierząt
- bakterie zdolne do życia w zakresie 80-90 stopni
- u zwierząt do 50 stopni hot springs protists
- większość max w 40 stopniach
- w wyższych niektóre owady pustynne, np. mrówki które biegną tak szybko po piasku ze nie krzywdzi ich
- poniżej 40 stopni większość gatunków
Temperatura ciała
- zwierzęta wodne mają niższe temperatury ciała, do 20-25 stopni u żółwi
- lądowe - pomiędzy 30 a 40 stopni
- powyżej 41 stopni ścinanie się białka
- niektóre ptaki maja temp 41-42 stopnie nie wiadomo jak
Zakres temperaturo tolerowanych przez nieskore zwierzęta
- małe wahania w ciągu roku - mała tolerancja na zakres temperatur u marmozet, night money
- lis polarny - szeroki zakres temperatur, pies eskimoski, Grodnu squirrel
Pozyskiwanie i oddawanie ciepła - związane z pozyskiwaniem i oddawaniem ciepła
Bilans cieplny
Nagrzewanie-przewodzenie, unoszenie i promieniowanie
Pozbywanie się Biela - to samo na koniec parowanie
Nagrzana ziemia i rośliny mogą wpływać na temp. ciała, które też traci np. przez parowanie
Jaszczurka jako zwierze ektotermiczne - ciepło od słońca potem od rozgrzanych skał + promieniowanie z atmosfery - np. ciepły wiatr, do tego oddawanie - parowanie (evaporation)
Z temperatura związany jest problem utrzymania w organizmie właściwej ilości wody
Tolerancja na utratę wody
- mięczaki duża tolerancja
- człowieka niska podobna jak ptaka, gryzonia
Bilans wodny
- parowanie, zjadanie pokarmu i picie, absorpcja (płazy), wydalanie, pocenie jeśli są gruczoły potne to tez parowanie
Źródło wody - zbiorniki, pokarm, woda metaboliczna
Woda metaboliczna - przykład szczuroskoczka (rodzaj dipodomys)
- nie pozyskuje wody z otoczenia
- woda metaboliczna głownie, poza tym z pokarmu
Niektóre owady - pasikonik, wesz) zdobywają wilgoć z powietrza (mechanizm nieznany)
Charakter reakcji zwierzęcia na zmieniającą się temperaturę otoczenia
- migracja
- adaptacja (fizjologiczna i/lub behawioralna) krótko- lub długotrwała
- zmiany genetyczne (okres bardzo długi)
Północna granica występowania fibika oliwkowego - granica której nie przekroczy
Przystosowanie do zmian klimatycznych
- szybka reakcja
- aklimatyzacja - pory roku
- ewolucja - w ciągu pokoleń - mechanizm genetyczny
Ekosystem pustyni - opady roczne poniżej 50 mm, są jeszcze bardziej ekstremalne np. Namib mniej niż 25 mm. Półpustynie - 200-500 mm.
Temperatura miesięczna na Saharze - najchłodniejszy i najcieplejszy miesiąc. 10 - 30 stopni, powyżej 30
Gobi - <0, 10-30
Opady rzadkie, ale niejednokrotnie bardzo gwałtowne
Kępki roślinności obok kałuż po opadach - sukulenty, krzewy i kwiaty pustyni
Adaptacje fizjologiczno-anatomiczne
- oddawanie ciepła przez powiększone powierzchnie i oddawanie ciepła dzięki ochładzaniu przez nozdrza (ochładza wnętrze ciała i również mózg)
- obniżanie temperatury ciała wieczorem - dobowe wahania temperatury napojonego mniejsze
- oddawanie moczu w postaci kwasu moczowego, który krystalizuje
- zmiana temperatury odsłoniętej skóry na głowie
- przystosowania antylop pustynnych - wolniejsze oddychanie, redukcja pocenia, dyszenie, zwolnienie metabolizmu, regulacja temperatury ciała, są zdolne jeść rośliny pustynny
- szczuroskoczek
Adaptacje behawioralne
- przeniesienie aktywności na chłodniejszą część doby - skorpion, aardvark-mrównik
- zmiana rodzaju spożywanego pokarmu w zależności od okresu doby - rośliny gromadzą wodę w nocy, oryl zjada po zmroku inne rośliny niż za dnia
- schronienie w miejscach zacienionych - cactus rat, jaszczurki-desert horned lizard
- schronienie w jamach, norach
- ograniczanie kontaktu z rozgrzanym podłożem
- dyszenie/ziajanie - występujące u ptaków, psów, jaszczurek
- ukrywanie się w okresach największych upałów - węże
- używanie ogona jako „parasola” (wiewiórka kapska)
- pobieranie wody z rosy i kropli spadających z roślin (pustynia Namib, blisko oceanu) Namib ma dość bogata roślinność bo jest przy wodzie, na roślinności gromadzi się rosa
Przykładowe adaptacje w innych strefach klimatycznych, związane z termoregulacją
- cykl zmian barwy u australijskiego szarańczaka - nocą czarne ubarwienie, w południe się rozjaśnia (niebieskie)
- ustawienie się wobec słońca i zmiana barwy u legwana morskiego (Wyspy Galapagos)
- naczelne przyjmują pozycję ciała jakby medytowały/oddawały cześć - odsłaniają najmniej owłosione części ciała które szybciej pochłaniają ciepło
- u dzioborożców i tunaków dziób spełnia rolę w oddawaniu ciepła
- chłodzenie poprzez oddawanie moczu (właściwie cieczy) na nogi znane u 12 gatunków żurawi
- korzystanie z kąpieli wodnych i błotnych - słonie, świnie, nosorożce, hipopotamy (hipodermy?)
- ogrzewanie się w klimacie ciepłym - skupianie się w grupach
Ekosystem Arktyki
- bardzo krótki okres wiosny i lata ale o niemałych temperaturach
- tundra jest różna w zależności od tego czy są rzeki, czy w pobliżu jest inna strefa, itp.
- roślinność - głównie mchy i inne rośliny
- fauna - głównie roślinożercy - woły piżmowe, króliki, lemingi, drapieżniki - niedźwiedzie i lis polarny
- adaptacje - warstwa ochronna - futro albo tłuszcz (nietypowy tran, blubber), np. lis polarny, płetwonogi
- okrywa letnia i zimowa, wylinka - okrywa różni się gęstością a często barwą
- ograniczenie przepływu krwi do wystających części ciała i obniżenie temperatury - u lisa wrażliwe na odmrożenie kufa i łapa
- przeciwprądowa wymiana ciepłą w kończynach - naczynia w wysuniętych częściach ciała nie ulegają ochłodzeniu
Strategie behawioralne
- hibernacja - nie powoduje jej nawet spadek temp ale głównie brak pokarmu
- ograniczenie powierzchni ciała - psy eskimoskie, lisy polarne
- skupianie się w grupie - w grupie pingwiny tracą 0,1 kg tłuszczu na dzień a osobno 0,2 kg
- niedźwiedź polarny - jest dobrze zabezpieczony przez zimnem ale może się łatwo przegrzać nie może długo gonić ofiary, zabezpieczenie - dużo tłuszczu na łapach, poza tym regulacja przeciwprądowa, nie ma gęstego futra, ale struktura włosa pozwala zamienić światło w ciepło, sposób leżenia, w lecie musi intensywnie tracić ciepło - estywacja - sen letni jeśli jest mało pokarmu