Пристосування пустель до птахів та ссавців

Ви коли-небудь замислювались, як тварини можуть жити у ворожому пустельному середовищі? Води, так необхідної для життєвих процесів, часто не вистачає. Температури, які варіюються від замерзання до значно більше 100 ° F (38 ° C), роблять підтримку безпечної температури тіла постійним випробуванням. Додайте до цього улов 22 виживання в пустелі: потреба організму у воді зростає в міру підвищення температури, коли доступна вода зазвичай зменшується, чим гарячіше вона стає. Це може здатися неможливою ситуацією, проте, як ми побачимо, пустельні птахи та ссавці розробили безліч адаптивних стратегій для подолання екстремальних температур та обмеженої води.

Основною стратегією боротьби з високими температурами в пустелі є уникання - багато ссавців просто уникають високих денних температур, будучи нічними або крепускулярними (активними у сутінках або на світанку). Наприклад, боб-котик, як правило, найактивніший у сутінках та на світанку; списа ніколи не активна вдень влітку, але може бути взимку. Навіть денні птахи найактивніші у прохолодний світанок. Багато ссавців, таких як ринголи або кенгуру-щури, ніколи не активні протягом дня.

Мікроклімат і нори

Ще однією стратегією уникнення є пошук прохолодного мікроклімату. Кактусовий гриб може просто спокійно відпочити в тіні жожоба; прерійний сокіл буде гніздитися на виступі прохолодної скелі, що виходить на північ, і уникати спекотної південної стіни. Прохолодна, глибока щілина в обриві скелі може бути денним притулком блідої летючої миші, в той час як ринг-хвіст днем спить у смітті каміння біля підніжжя скелі.

Деякі ссавці створюють власний мікроклімат. Білогорла деревна щур (або зграя щурів) будує барліг із пустельних підстилок-холла-суглобів, подушок колючої груші, паличок і каменів - в межах груди кактусу колючої груші. Це мало схоже на сміттєву купу, і може бути заввишки три фути та вісім футів поперек. На дні цієї купи знаходиться ряд тунелів, що ведуть до гнізда з м’яких рослинних волокон. Зграя щурів проводить день у м'якому гнізді, дещо ізольованому від зовнішньої температури повітря, яка може становити 110 ° F (43 ° C), з температурою поверхні землі 160 ° F (71 ° C).

Будь-які дрібні ссавці риють нори в грунті пустелі. Норове середовище набагато помірніше, ніж температура поверхні, яка може мати річні коливання між 15 ° F (9,5 ° C) і 160 ° F (71 ° C). Багато пустельних гризунів проводять цілий день в помірному середовищі нори. (Наприклад, щур-кенгуру Мерріам буде виходити на поверхню пустелі менше ніж на одну годину щоночі!) Білохвості антилопи - це добові гризуни, які протягом короткого періоду живляться на спекотній денній поверхні пустелі. Поки вони шукають насіння, фрукти та комах, їхні тіла розміром з бурундука нагріваються, хоча їх кущасті хвости звисають, як парасольки над їх спиною. Над землею часто можна спостерігати білок, що притискають животи, розставивши ноги, до прохолодної землі або навіть плитки заміських внутрішніх двориків у тінистих місцях, дозволяючи, як передбачається, тепло їх тіла проводити до прохолодної землі або плитка. Існує припущення, що білки використовують холодну землю в своїх норах подібним чином, коли вони відступають до них у спекотні дні.

Спекуляції, зроблені десятки років тому щодо поведінки пустельних гризунів у їхніх норах, і коливань температури гризунів та їх нір під час спеки пустельного літа, прийняли їхнє власне життя як "факти". Так само є узагальнення щодо температури в нори та пакувальні гнізда щурів, які базувались на дуже обмежених вимірах на висотах і в умовах, що набагато відрізняються від наших екстремальних пустель. Правда полягає в тому, що ми маємо багато чого дізнатись про температурні допуски цих тварин та їх стратегії уникнення перегріву. Постійні та майбутні дослідження за допомогою сучасних технологій, як сподіваємось, дадуть нам більш повні відповіді.

Великі ссавці не риються, щоб уникнути спеки пустелі. Набір лисиці, однак, є винятком. На відміну від будь-якого іншого північноамериканського каніда, набір лисиць використовує нори цілий рік. Нори допомагають йому процвітати в жарких, сухих пустельних долинах - середовищі, яке є надто складним для інших канідів. Інші великі ссавці, такі як бигхорн вівці та олені мулів, вдень шукають тінисті місця і залишаються неактивними. Великі розміри тіла насправді мають свої переваги в умовах жаркої пустелі: велике тіло нагрівається повільніше, ніж маленьке. Це явище називається тепловою інерцією. Це може купити достатньо часу, щоб пережити бурхливий літній день.

Теплопровідність і випромінювання

Птахи або ссавці можуть проводити тепло від свого тіла до навколишнього середовища, зменшуючи ізоляційну цінність пір’я або хутра. Спекотним днем криволінійний молотник опускає пір’я, що створює тонший ізоляційний шар. Койоти втрачають свої товсті зимові шуби в кінці весни; їх пальто на початку літа порівняно тонке. Бігхорн вівця також скидає свою зимову шерсть навесні, але вона скидає її поетапно. Під час червневої спеки живіт і затінені частини ніг спершу скидаються, забезпечуючи область, з якої можна втратити тепло тіла; спина, однак, залишається вкритою густим вовняним хутром, який ізолює і затінює овець-бигхорн від спекотного сонячного сонця.

Птахи мають певні переваги перед ссавцями у боротьбі з теплом. Нормальна температура тіла птахів, як правило, вища, ніж у ссавців. Ця вища температура тіла означає, що перепели Гамбела, наприклад, із температурою тіла 107 ° F (42 ° C), можуть продовжувати проводити тепло в повітря, поки температура навколишнього середовища не досягне 107 ° F. (Для порівняння у койота температура тіла становить 102 ° F.) Також, розширюючи кровоносні судини, що йдуть до його оголених лускатих ніг, птах може скидати надлишок тепла в навколишнє середовище. Температура ніг птиці може збільшитися на 9,5 ° C після розширення кровоносних судин. Таким чином, гарячий птах опускає пір’я і високий стоїть, щоб виставити ноги на повітря. Ссавці теж мають "радіатори". Довгі вуха кролика можуть передавати надлишок тепла в повітря через розширення кровоносних судин до вуха. Це найкраще працює, коли температура повітря нижче нормальної температури тіла кролика (104 ° F/40 ° C), або після активності кролика.

Випарне охолодження

Основним методом охолодження гарячої птиці чи ссавця є охолодження випаровуванням. Коли вода випаровується з поверхні, вона охолоджує цю поверхню. Коли койот одягається в штани, він ритмічно рухає повітря над вологими поверхнями рота, горла та язика. Вода випаровується і ці поверхні охолоджуються. Рясні розширені судини знаходяться поблизу цих поверхонь і охолоджуються ними. Потім охолоджена кров циркулює по всьому тілу. Гаряча сова буде плескати пухку шкіру під горлом, щоб рухати повітря по порожнині рота. Це називається пурханням каларів і досягає того ж результату, що і задишка. Задишка та пурхання калану - енергоефективні рухи, які самі виробляють дуже мало тепла.

Мозок дуже чутливий до тепла. У овець та членів сімей собак і котів випарне охолодження носових ходів призводить до охолодження спеціальної мережі кровоносних судин до мозку. Наприклад, мозок собаки, що займається спортом, холодніший за решту тіла.

Стерв'ятники цікаво використовують випарне охолодження. Стервятник мочиться на ногах, якщо денна температура повітря перевищує 21 ° C. Сеча буде випаровуватися, охолоджуючи ноги і витягуючи більше тепла з тіла гарячого грифа. Ось чому, коли денна температура постійно становить близько 70 ° F, ноги у грифа білі, а коли температури стабільно нижче 70 ° F, чорні грифи сірі, а індички - червоні.

Дохід та витрати води

Птахи та ссавці мають велику потребу у воді. Вода служить основним транспортним середовищем для поживних речовин, і вона є середовищем для розведення та видалення відходів організму. Вода функціонує в більшості хімічних реакцій живого процесу, і, як ми вже бачили, вода є основним теплоносієм організму.

Акт балансування водного бюджету пустельних тварин порівнюють із балансуванням банківського рахунку: є дохід від води та витрати на воду. Не дивно, що для пустельних тварин це завжди обмежений бюджет. Зберігається вода, як правило, обмежується тим, що можна помістити в кишечник або урожай. Заборгованість не допускається. Втрата маси тіла від 10 до 15 відсотків через втрату води може погіршити здатність тварини відновлюватися; 20-відсоткова втрата часто означає смерть. Втрата води може швидко відбутися в спекотний день у пустелі, у людини від одного до двох літрів на годину.

Які джерела доходу та витрати води?

Дохід від води може надходити з трьох джерел:

Безкоштовна вода (наприклад, бигорн п'є у отворі для води)
Вода в їжі, наприклад, Phainopepla їсть соковиту ягоду омели)
Окислювальна вода (вода, яку виробляють усі тварини, коли вони метаболізують їжу)

Витрати на воду можуть надходити з:

Випарне охолодження
Розведення та виведення токсичних відходів організму
Кал
Яйця або молоко

Інші гризуни, які не мають регулярного доступу до вільної води, споживають соковитих тварин і сукулентні рослини та їх плоди. Пакучі щури та кактусові миші - хороші приклади цієї стратегії годування. Протягом червня, найсухішого місяця року, зграя щурів може вижити на холі та опунції; кактусові миші можуть вижити на кактусових плодах та комах. Є ще багато тварин, крім гризунів, які отримують більшу частину води з їжею. Сови-ельфи виживають на катидидах і скорпіонах. Вилогриги можуть виживати на воді в плодах холли. Комплекти лисиць можуть задовольнити свої потреби у воді за допомогою води, яку вони харчують щурами-кенгуру, мишами та кроликами, а також невеликою кількістю рослинної сировини. Інші мешканці пустелі, такі як койоти, олени мулів та вівці-бигорн, потребують періодичної безкоштовної води. Насправді діапазони їхніх будинків обертаються навколо дірок для води. Такі тварини, в тому числі ми, люди, зустрічаються лише там, де існує вільна вода або де її можна транспортувати.

Люди в жаркому посушливому середовищі

Люди фізіологічно дуже добре тримають прохолоду, але досить погано зберігають воду. Потовиділення - основний метод охолодження тіла; випаровування цього поту з усього тіла охолоджує оголену шкіру. Однак під час по-справжньому спекотного дня в пустелі людина втратить через піт до 12 літрів (трохи більше 3 галонів) води.

Люди мають спеціальний механізм охолодження свого великого мозку: кров, що охолоджується випаровуванням поту на обличчі та голові, проникає через череп через крихітні емісарні вени, доставляючи таким чином свіжоохолоджену кров до мозку. Цей черепний випромінювач є унікальним серед приматів.

Вертикальна, двонога позиція людей також надає деякі переваги для збереження холоднокровності. Коли сонце знаходиться прямо над головою, лише голова і плечі знаходяться в повному сонячному світлі - чотиринога тварина має всю спину, плечі та голову під впливом сонця. Отже, люди отримують набагато менше променистого тепла, ніж чотириногі тварини. Крім того, стоячи вертикально, більша частина тіла піднімається над гарячою пустельною підлогою; це означає, що швидкість тепловиділення людей із поверхні пустелі значно менша, ніж у чотириногих. Будучи у вертикальному положенні, більша частина тіла також піддається охолодженню повітряних потоків, і, таким чином, тепло тіла може бути втрачено за рахунок конвекції.

Оголеність - теж перевага. Без ізоляційного хутра тепло може легше втрачатися за рахунок конвекції, а піт легше випаровуватися. І ця ділянка густого волосся на наших головах - це більше, ніж просто прикраса - вона затінює голову та її чутливий до мозку мозок від сонця.

На відміну від інших пустельних ссавців, люди придумали багато культурних та технологічних пристосувань до пустельної спеки та посушливості. Уявіть себе типовим літнім днем у пустелі Соноран. Які прийоми та пристрої ви використовуєте, щоб зберігати прохолоду та зволоженість?