Зоология

Содержание

1. Вы когда-нибудь слышали о вспышке численности слонов или жирафов? Вряд ли, такого не бывает, вот для грызунов такие вспышки характерны. Какие особенности биологии представители этого самого многочисленного отряда позволяют им так быстро менять свою численность? (Пример: лемминги) (10 баллов)

2. Во многих местах бродячие собаки стали большой проблемой. Как вы думаете, в чем причина? Чью экологическую нишу они занимают? (5 баллов)

3. Бобр – один из лучших четвероногих строителей. Всегда ли постройки бобров одинаковы? От каких природных условий зависит размах строительной деятельности этих грызунов? (10 баллов)

4. Как вы думаете, каким образом могут воздействовать длительные зимние оттепели на животных, впадающих в спячку? Рассмотрите разные варианты. (Пример: Московский зоопарк) (10 баллов)

5. Почему летучие мыши впадают в спячку на зиму, а сходные по результатам полевки и наземные мыши активны весь год (Кунгурские пещеры)? Не брать крупных летучих мышей (5 баллов)

6. Многие животные всю жизнь или какой-то период жизни держаться на одной территории (ареал). Какими способами различные животные отмечают границы своих владений? (Почему? Зачем? Как реагируют другие животные?) (5 баллов)

7. Одни млекопитающие живут стадами, другие небольшими группами, третьи предпочитают одиночество. Какими особенностями должны обладать стадные и одиночные животные? Какие преимущества дает тот или иной образ жизни? (5 баллов)

8. Медведи, енотовидные собаки, ежи, суслики, и многие другие животные впадают в спячку. Чем отличается состояние у различных животных во время спячки? Одинаково ли происходит спячка у медведя или сурка? (5 баллов)

9. Все изображенные на рисунках животные, обладают одним и тем же типом окраски. Что это за окраска? И как животные используют ее? (5 баллов)

10. Представьте такую ситуацию: еды вдоволь, погодные условия превосходны, хищников нет, никто не беспокоит. В такой «экологический рай» попадает например обыкновенная полевка.

Что произойдет дальше? Рассмотрите различные варианты развития дальнейших событий. (10 баллов)

1. Вы когда-нибудь слышали о вспышке численности слонов или жирафов? – Вряд ли, такого не бывает, вот для грызунов такие вспышки характерны. Какие особенности биологии представители этого самого многочисленного отряда позволяют им так быстро менять свою численность? (Пример: лемминги) (10 баллов)

Рост численности популяций никогда не бывает бесконечным. Безграничный рост губителен для любого вида, так как приводит к подрыву его жизнеобеспечения. При увеличении численности популяции включаются регуляторные системы природного сообщества – хищники, паразиты, возбудители инфекционных заболеваний. При еще более высокой плотности вступает в силу внутривидовая конкуренция. Вся эволюция видов шла в таком направлении, что выработались механизмы реакции на собственную плотность. Таким образом, на пути увеличения численности вида возникает множество последовательных преград, образующих надежную систему регуляции. Поэтому, хотя в природе миллионы видов, большинство из них не дает вспышек массового размножения.

Очень трудно понять, что же приводит популяции леммингов в состояние «стресса». Возможно, арктическая тундра все же неспособна поддержать колоссальную популяцию леммингов, и крохотные животные вынуждены лихорадочно искать пищу. Иногда они начинают поедать даже ядовитые растения, а временами становятся агрессивными и даже нападают на более крупных животных, находя смерть в их зубах. И, как было сказано выше, охотников полакомиться леммингами предостаточно, и от «объема» их популяций напрямую зависит рост популяций хищных животных, в том числе песца, горностая, белой совы и других хищных птиц. Когда популяция леммингов невелика, этим птицам и животным приходится искать другую добычу. Белая сова даже не откладывает яйца, если леммингов недостаточно, чтобы прокормить птенцов, а серые лисицы покидают тундру и отправляются охотиться в бескрайние леса, к югу. Так что, исходя из этого, можно сказать, что снижение количества леммингов приводит к уменьшению численности хищных зверей и птиц, что, в свою очередь, способствует их последующему стремительному росту.

Возможно, именно тогда и происходят массовые миграции. Скудость арктической и тундровой растительности, хищники, болезни ограничивают рост популяции, но раз в три-четыре года при изобилии пищи рост популяции леммингов дает вспышку. Выяснилось, что периодически популяция леммингов может резко возрастать в 100 или даже 1000 раз от их первоначальной численности. Они не в состоянии добыть себе пропитание. В отчаянном стремлении найти пищу тысячи крохотных грызунов несутся пушистой волной через тундру в поисках новых территорий. Этот бросок за едой завершается иногда трагически. Словно пушистым ковром покрывается земля - это лемминги объединяются в одно полчище и дружно готовятся совершить «самоубийство».

 У крупных животных, таких, как, например, слоны или жирафы, никогда не бывает вспышек численности. Во-первых, эти животные редко размножаются, далеко не каждый год. У них очень долгий срок вынашивания детенышей, детеныши очень долго остаются беспомощными и нуждаются в заботе родителей, крайне редко рождается больше одного - двух детенышей. Все это не позволяет проявляться вспышкам численности у этих животных. Что же касается грызунов, то они приносят несколько пометов в год, в помете много детенышей (6-12), детеныши очень быстро становятся способны сами заботиться о себе, и уже через короткое время становятся половозрелыми и сами начинают размножаться. Все это и приводит к периодическим вспышкам численности у грызунов.

2. Во многих местах бродячие собаки стали большой проблемой. Как вы думаете, в чем причина? Чью экологическую нишу они занимают? (5 баллов).

 Одичавшие собаки за последние 10-15 лет стали многочисленными в ряде районов страны, а также за рубежом, где в результате эффективного истребления диких собачьих домашняя собака заняла их экологическую нишу. Являясь причиной гибели и беспокойства диких животных, разносчиками ряда инфекционных заболеваний для человека и животных, нарушая генетическую целостность популяций диких собачьих в результате гибридизации, именно собаки наносят большой вред.

 Все это происходит по нескольким причинам:

 1. Часто домашние животные становятся бездомными по вине хозяев, их просто выбрасывают на улицу, и эти собаки пополняют бродячие стаи.

 2. Наличие еды в свободном доступе – в каждом городе, как правило, много помоек и открытых свалок, где и питаются бездомные собаки. К тому же, сердобольные граждане часто подкармливают бродячих собак, не заботясь о последствиях.

 3. Бездействие служб по контролю над численностью бродячих животных. Если в СССР службы по отлову бродячих собак действовали, хоть и не безотказно, но все, же действовали, то в нынешней России таких служб практически не осталось.

 За счет отстрела или стерилизации снижается поголовье бродячих собак, чью экологическую нишу (зону пропитания) моментально занимают крысы, несущие более сильную угрозу распространяемыми ими заболеваниями. Поэтому наиболее эффективным способом борьбы является «стерилизация зон обитания» бродячих собак. Если не будет у них возможности питаться (а это в первую очередь помойки и свалки), значительно снизится, а в дальнейшем и аннулируется их популяция.

3. Бобр – один из лучших четвероногих строителей. Всегда ли постройки бобров одинаковы? От каких природных условий зависит размах строительной деятельности этих грызунов? (10 баллов)

Нору - основное жилище бобровой семьи - звери вырывают в высоком берегу. Постоянная нора, в которой бобры живут многие годы, очень сложного строения. Общая протяженность подземных ходов диаметром до полуметра достигает 70-100 метров. Они образуют столь густую подземную сеть, что в местах, где бобров много, берег бывает буквально сплошь изрыт. Через каждые 2-3 метра в воду открывается потайной лаз, через который хозяева проникают незамеченными в свое убежище. Некоторые отнорки выведены в неприметных местах на берегу - это отдушины. В такой супер-норе выше уровня воды взрослые устраивают несколько гнездовых камер, заботливо выстилая их сухой подстилкой.

 Еще один вид убежищ - бобровая хатка, не менее знаменитая, чем плотина. Однако на самом деле бобры строят ее лишь в очень редких случаях, когда нет возможности вырыть нору или устроить логовище в сплетении свисающих над подмытым берегом корней деревьев и кустов. Основой хатки служит старый ольховый пень, куст или крупная кочка у кромки воды. На это возвышение наваливается куча ветвей и палок, а внутри звери постепенно выгрызают нишу, заделывая образующиеся прорехи илом. В конце концов, получается конусообразное сооружение диаметром 3-4 метра в основании и полтора-два метра высотой. Вход в него идет через подземную нору. В старых поселениях хатки бывают и большего размера, потому что заботливые хозяева постоянно подправляют и укрепляют стены, наваливая новые слои ветвей и обмазывая все глиной и илом. В зимнее время в хатке, когда туда набьется 3-4 зверя, температура никогда не опускается ниже нуля даже в сильные морозы.

 Плотину бобровая семья возводит для того, чтобы превратить мелкую лесную ручку, пересыхающую летом и промерзающую зимой, в полноводный пруд, где эти водоплавающие звери чувствуют себя в безопасности. Сначала бобры находят дерево, упавшее поперек русла; если поблизости от норы его нет, то они сооружают прочный валик из донного ила и камней. Затем на это место набрасываются в беспорядке ветки и обрубки стволов - плотина растет вверх и в толщину, течение все больше замедляется, уровень воды повышается. Если строители удовлетворены, строительство плотины прекращается, дальше бобры заботятся лишь о ее ремонте - подтаскивают и втыкают все новые ветки и сучья, камни, залепляют прорехи глиной.

 Если русла перегорожено, а поднявшаяся вода все-таки недостаточно глубока, бобры начинают наращивать плотину вширь. Они постепенно перегораживают завалами веток и грязи все ручейки, пытающиеся пробиться в обход русловой плотины. Соединяясь между собой, эти боковые плотинки становятся все длиннее и длиннее, идут от куста к кусту, от дерева к дереву, растут ввысь и вширь. В конечном итоге получается многометровая запруда, выше которого стоит достаточно глубокая вода, а ниже сочится многочисленными струйками то, что до начала строительной деятельности было лесным ручьем. В мелкой, но широкой пойме лесной речки с низкими болотистыми берегами, где низководье требует особых строительных ухищрений, на многолетнем поселении бобровой семьи плотина может быть поистине гигантской. Так, в Березинском заповеднике на территории Белоруссии была найдена плотина длиной 237 метров, а рекордом является постройка канадских бобров на реке Джефферсон в Канаде длиной около 650 метров и высотой в некоторых местах до 4 метров.

4. Как вы думаете, каким образом могут воздействовать длительные зимние оттепели на животных, впадающих в спячку? Рассмотрите разные варианты. (Пример: Московский зоопарк) (10 баллов)

Не часто, но бывает, что в декабре-январе с приходом какого-нибудь антициклона, устанавливается продолжительная оттепель с плюсовыми температурами, и тогда животные, впавшие в спячку, просыпаются. К сожалению, для многих из них такое неурочное пробуждение оборачивается гибелью. Потому что «тепло» еще не значит «сытно». Так обманчивое тепло оборачивается голодной смертью.

 Например, в период бодрствования еж может в поисках еды удалиться на достаточное расстояние от своей зимней норки. В этом случае у ежей велика опасность простыть - при резком снижении температуры или сильном снегопаде он не всегда во время доберется до норки.

 А медведи, проснувшиеся от зимней спячки в неурочное время, могут представлять опасность для других животных, и даже для человека, так как голод и непривычная обстановка делает этих животных агрессивными.

 В условиях же зоопарка, где всегда вдоволь еды, такая опасность отсутствует, однако, животные, проснувшиеся во время оттепели, могут быть вялыми и раздраженными.

5. Почему летучие мыши впадают в спячку на зиму, а сходные по результатам полевки и наземные мыши активны весь год (Кунгурские пещеры)? Не брать крупных летучих мышей. (5 баллов)

Всем известно, что наши летучие мыши охотятся на насекомых. А вот крыланы питаются спелыми сочными плодами, пыльцой, нектаром, почками и свежими листочками деревьев. Правда, летучие собаки Лешенолта в зимнее время переключаются на добывание рыбы. Есть основания полагать, что и некоторые другие крыланы разнообразят свой вегетарианский стол рыбой. Все остальные рукокрылые Восточного полушария, не только умеренных широт, но и тропические виды едят насекомых – кто мелких, а кто и крупных. Лишь немногие дополняют основной рацион мелкими бегающими и ползающими по земле позвоночными, а новозеландские летучие мыши включают в меню и растительные корма.

 Грызуны довольно обычны в Кунгурской пещере. Питательной средой для них являются мусор вдоль экскурсионных троп и овощи, хранившиеся зимой в одном из ближних гротов. Грызуны встречаются до грота Дружбы народов (800м от входа), а их следы на влажной глине - и в неосвещенной части пещеры (1000 м от входа). Достоверно отмечены находки трех видов двух семейств: серая крыса (Rattus norvegicus), полевая мышь (Apodemus agrarius) и обыкновенная полевка (Microtus arvalis).

 В экскурсионной и заповедной частях Кунгурской пещеры осенью и зимой встречаются ночницы (Myotis sp.). В летнее время они укрываются в тоннелях и первых гротах на дневку. В 2002г. в пещере отмечен бурый ушан (Plecotus auritus).

 Полевки и наземные мыши активны весь год по той причине, что они могут найти себе корм и зимой, так как питаются травой, изредка семенами и насекомыми, зимой - оставшейся под снегом травой, семенами, корой и побегами. Обычно они поедают пищу на поверхности земли, и в этих местах остаются кучки стеблей. По тому, до какой высоты обгрызена кора на древесном подросте, можно весной узнать, какова была наибольшая толщина снега зимой.

 Большинство же летучих мелких мышей питаются насекомыми, которых нет в зимнее время года. По этой причине летучие мыши и впадают в спячку.

6. Многие животные всю жизнь или какой-то период жизни держаться на одной территории (ареал). Какими способами различные животные отмечают границы своих владений? (Почему? Зачем? Как реагируют другие животные?). (5 баллов)

Под территорией подразумевается определенная зона, более или менее обширная в зависимости от размеров или образа жизни животного (территория крупных хищных млекопитающих относительно очень велика). Границы территории хорошо известны ее законному владельцу и отмечены выделениями особых пахучих желез. Некоторые антилопы, например, отмечают веточки деревьев и кустов, растущих на границах их территории, выделениями предглазничной железы.

 Сибирские косули заняты осенью странным на первый взгляд делом - обдирают рогами кору небольших деревьев и кустарников, а затем трутся о них головой или шеей. Дело в том, что расположенные на этих частях тела сальные и потовые железы позволяют оставлять на деревьях своеобразные метки, свидетельствующие, что территория уже занята. Есть и другие способы маркировки участков, но химический все же ведущий. Те же косули выбивают иногда копытами пятачки земли, которые долго сохраняют запах секрета межпальцевых желез.

 У грызунов самые интересные пометки. Большая песчанка, как правило, делает сигнальные холмики, подгребая под себя землю, и утюжит их сверху брюхом, где у нее расположена выделяющая феромоны (особые химические вещества) среднебрюшная железа. Кролики метят вход в нору секретом подбородочной железы, барсук - подхвостовой.

 Некоторые животные даже взяли феромоны на вооружение. Так, скунс, защищаясь от врагов, выбрасывает на них чрезвычайно едкий секрет с целым «букетом» нестерпимых запахов - так называемый чумной смрад. Не отстает от скунса и утконос, прибегая при случае к столь же зловонному оружию и выпуская ядовитый секрет из желез, расположенных на конечностях.

 Медведи трутся спиной о деревья и камни, оставляя на них жирный след. Когда собака так часто поднимает ногу, она делает это для того, чтобы закрепить за собой право на деревья, камни и даже охраняемый ею автомобиль во дворе. Несколько капель мочи, оставленной на предметах, дадут знать предполагаемому сопернику, что ему лучше держаться подальше. То есть, животное господствует только на своей территории, но за ее пределами рискует нарваться на трепку.

 То же самое наблюдается и у рыб. Стаи молодых самцов плавают обычно вдали от самок. Но приходит пора любви и самцы, прежде всего, подыскивают себе территорию. Один из них первым отделяется от стаи и захватывает возможно большую территорию - если удается, то весь аквариум. Затем начинает устраиваться второй, за ним третий; после ряда сражения они добиваются признания у первого захватчика, а потом по мере возможности исподтишка расширяют свои владения. Проходит некоторое время, и каждый окончательно устанавливает границы своего участка дна. Конечно, размеры этих наделов чрезвычайно малы.

 Так бывает у видов, которые гнездятся у самого дна и защищают, по сути дела, основание столба воды над своими владениями; но есть виды, например, представители лабиринтовых рыб (Labyrinthici), которые откладывают икру в плавучие гнезда из пены; эти интересуются только водной поверхностью, дно их не занимает. Обычно рыбы тесно связаны со своей территорией, чаще всего икра остается здесь вплоть до выведения мальков, однако у некоторых видов самка сразу после оплодотворения уносит икру во рту за пределы территории самца (у представителей семейства Cichlidae).

7. Одни млекопитающие живут стадами, другие небольшими группами, третьи предпочитают одиночество. Какими особенностями должны обладать стадные и одиночные животные? Какие преимущества дает тот или иной образ жизни? (5 баллов)

Для появления общественных отношений необходимо наличие нескольких живущих бок о бок особей, иначе говоря, особей, не проявляющих слишком определенной склонности к отшельничеству. Некоторые животные, подобно леммингу, о котором шла речь в предыдущей главе, мирятся с присутствием своего соплеменника лишь в течение времени, необходимого для спаривания, а затем почти сразу прогоняют его.

 Соперничество при добывании корма носит у одиночек более ожесточенный характер, чем у стадных животных. Раньше полагали, что именно оно вызывает у животных некоторых видов стремление держаться подальше от других. Но действительность гораздо сложнее: некоторые травоядные, например, ведут строго одиночный образ жизни, хотя в саванне и прериях вдоволь корма; другие здесь, же живут огромными стадами. Следовательно, дело в каком-то коренном различии в поведении. Во всех случаях одиночная жизнь связана с борьбой за господство на определенной территории, границы которой строго очерчены. Понятие территории, возникшее в науке о психологии животных сравнительно недавно, чрезвычайно важно.

 Деление животных на одиночных и общественных в значительной степени условно. Строго говоря, назвать с полным правом одиночными можно лишь таких животных, которые живут в одиночестве на протяжении всей своей жизни и лишь на короткое время вступают в общение с особью другого пола, чтобы оставить потомство. Ярким примером строго одиночного вида может служить обыкновенная белка. И самцы и самки этого вида на протяжении всего года живут порознь. Лишь в начале сезона размножения самец вторгается на территорию самки, которая сначала встречает его враждебно. После оплодотворения пара проводит вместе несколько дней, а затем самец снова покидает участок обитания самки. Самка выращивает молодых, которые, достигнув полной самостоятельности, сразу покидают участок своей матери и расселяются в разных направлениях. Каждая молодая белка теперь занимает собственный участок и остается на нем до конца жизни. Таким образом, в жизни такого одиночного животного как белка, все же существует два периода, когда отдельные особи вынуждены тесно общаться друг с другом - во время образования кратковременных пар и в момент совместного существования выводка. В целом существование беличьей популяции определяется взаимным антагонизмом между особями. Этот антагонизм исчезает и в тех случаях, когда белки совершают вынужденные миграции в поисках корма.

 Подобным же образом складываются отношения между половыми партнерами у большинства хищников относящихся к семействам куньих и кошачьих. Единственным исключением из всех кошек являются львы, живущие семейными группами - прайдами. Примером самого крупного одиночно живущего хищника средней полосы является бурый медведь. В целом одиночный образ жизни вне сезона размножения характерен для достаточно большого количества видов млекопитающих. Среди птиц существует немало видов, которых можно назвать одиночными, или территориальными, на том основании, что в сезон размножения каждая пара живет изолированно, охраняя границы своей территории. Но в другие сезоны года применение к ним термина «одиночные», «территориальные» оказывается не вполне точным. Во-первых, к концу сезона размножения птицы практически перестают охранять территорию. В это время самец, самка и выводок молодняка представляют собой единую ячейку. Позже несколько выводков могут объединиться вместе, или же они распадаются, а их члены вновь случайным образом объединяются в стайки с себе подобными, которые, случайно перемешиваясь с другими такими же стайками, кочуют до начала следующего сезона размножения. Лишь у сравнительно немногих видов птиц, например таких, как зарянки, каменки и сорокопуты, отдельные особи вне сезона гнездования ведут строго одиночный образ жизни и охраняют границы своих индивидуальных участков.

В подавляющем большинстве случаев одиночные животные ведут оседлый образ жизни и занимают индивидуальные участки. На основе активного поиска и взаимного перекрывания участков обитания формируются внутрипопуляционные группировки, в которых особи находятся в постоянных закономерных взаимоотношениях.

 Поведение стадных животных отличается от поведения животных ведущих обособленный образ жизни. В стаде животные, должно учитывать интересы других животных. Коллективный образ жизни так же предполагает, не только столкновение интересов животных при совместном проживании на одной территории, но и общение животных в процессе охоты, совместное воспитания подрастающего поколения, и, безусловно, передачу информации от одного животного к другому.

 Стадо – это не добровольное проживание равноправных животных на одной территории. Стадо - некое подобие единого организма, в котором отдельные животные выполняют определённые функции. Самое главное, как организована жизнь животных в стаде, что является в стаде организующим началом, чем руководствуются животные при столкновении их интересов с интересами других членов стада. У примитивных животных основа управления стадом - это жесткая иерархия и безусловное подчинение животных низкого ранга животному более высокого ранга. Как правило, во главе стада стоит наиболее сильный и опытный самец, гораздо реже самка. Роль вожака в стаде громадна и неподчинение животных воле вожака неизменно карается и необязательно самим вожаком, роль палача может в стаде обезьян выполнять и другой самец стоящий ниже рангом.

 Стадо обычно возникает из скопления животных, поведение членов которого обычно взаимосвязано. Причиной такого скопления, как правило, бывает сходство их потребностей.

 Особенно много животных собирается на участках, богатых пищей. Например, птичий «базар» образуется у мест усиленной вертикальной циркуляции морских вод, где со дна поднимаются минеральные соли, а с поверхности поступает кислород. Здесь бурно развиваются фито- и зоопланктон, которым кормятся рыбы, а теми, в свою очередь, - птицы. Кайры, моевки, чайки, тупики и другие птицы проводят здесь лето и выводят на уступах скал птенцов.

 Замечательное обилие кабанов, медведей, оленей и птиц наблюдается во фруктовых лесах Кавказа, когда здесь поспевает урожай дикой яблони и груши. Не меньшее их число собирается в дубняках в годы обилия желудей. Много птиц и зверей бывает в кедровых лесах при хорошем урожае шишек.

 Другой тип скоплений животных связан с периодом размножения. Здесь обеспечивается встреча самцов и самок, брачные игры стимулируют созревание половых продуктов у самок, среди самцов отбираются наилучшие производители. В сезон размножения животные очень активно разыскивают друг друга. В это время подают голос обычно незаметные и скрытные звери. Другие оповещают о своем присутствии, оставляя на земле и деревьях пахучие метки.

 Однако возможен и иной путь образования скоплений, связанный со сходством реакций животных на факторы среды: рельеф, ветер, течение, влажность и т. п. Двигаясь в одном направлении, животные автоматически собираются близ перевалов, переправ через реки, в проливах и других подобных местах. Скопление животных в этом случае можно сравнить с возникновением «пробок» на автомобильных дорогах. Там, где шоссе широко и прямо, машины идут быстро и не мешают друг другу. Но на участке, где ведутся ремонтные работы, их скорость снижается, и они начинают накапливаться перед въездом на узкий участок. Хорошие примеры подобных скоплений дают перелетные птицы. Обходя моря, они собираются по их берегам и, пересекая горы, - у перевалов. Некоторые острова служат как бы ориентирующими точками, по которым птицы проверяют правильность своих штурманских «расчетов». Здесь, словно у перекрестка, возникают огромные птичьи скопления (например, остров Гельголанд в Северном море).

 Часто, оказавшись рядом, животные сближаются и дальше движутся вместе. Такое соседство помогает им ориентироваться, вовремя замечать врага, не опасаясь внезапного нападения, отдыхать, пока соседи бодрствуют. Впоследствии, если потребности отдельных животных изменятся, такие временные объединения могут распасться.

 Однако, животные не объединяются для добычи пропитания или совместной защиты в стада или стаи. Эти вопросы являются следствиями скопления животных одного вида, но ни как не причинами их появления.

8. Медведи, енотовидные собаки, ежи, суслики, и многие другие животные впадают в спячку. Чем отличается состояние у различных животных во время спячки? Одинаково ли происходит спячка у медведя или сурка? (5баллов)

Альтернативой запасанию пищи, позволяющему сохранить активность служит впадение на неблагоприятный период в оцепенение (спячку), используемое многими млекопитающими. Она связана либо с недостатком, либо с недоступностью кормов; обычно приурочивается к зиме или времени летней засухи; не встречается в тропических лесах с устойчивыми запасами пищи и в тундре, где продолжительность неблагоприятного периода слишком велика. Следует заметить, что при особо неблагоприятных условиях - в сильные морозы и метели по нескольку суток не покидают убежища, отсыпаясь в гнездах, куницы, белки и некоторые другие виды.

 Спячка подготавливается и сопровождается перестройкой многих физиолого-биохимических процессов, которая проходит под воздействием и контролем нейрогуморальной системы, отражающей эндогенную ритмику и реагирующей на сезонные изменения условии жизни в первую очередь - на ухудшение возможностей добывания пищи. Такой механизм обеспечивает предварительную подготовку организма и позволяет приспосабливать ее к конкретным условиям данного года. Изменение поведения и характера обмена веществ обеспечивают накопление перед спячкой значительных запасов жира в подкожной клетчатке и полости тела, аскорбиновой кислоты (витамин С) в тканях, гликогена и витамина Е в печени. Животные разыскивают или строят убежища, в которых они будут проводить спячку: в пещерах - летучие мыши, в дуплах - сони и некоторые медведи, в берлогах - медведи, в норах - различные грызуны и т. п. Различают несколько типов спячки.

 1. Зимний сон свойствен медведям, барсукам, енотам, енотовидной собаке. У спящих зверей несколько уменьшается интенсивность дыхания и кровообращения, температура тела снижается всего на 2-7⁰С, а общий уровень метаболизма - на 50-70%. Потревоженные звери легко и быстро просыпаются; прерывается сон и при длительных оттепелях. Самки медведей во время зимнего сна рожают. Продолжительность зимнего сна определяется погодными условиями; и доступностью пищи. Так, бурые медведи лежат в берлогах в средней полосе с ноября по апрель, а на Кавказе - лишь в декабре-феврале (в некоторых районах в теплые бесснежные зимы вообще не спят).

 2. Настоящая спячка, прерываемая при повышении температуры. Животные впадают в оцепенение, сопровождающееся значительным уменьшением интенсивности дыхания и кровообращения, снижением температуры тела и потерей реагирования на многие раздражители (звуки, прикосновения и т. п.). Медленно просыпаются лишь при длительных оттепелях и даже пробуют кормиться: летучие мыши ловят в пещерах оживших насекомых, хомяки и бурундуки используют собранные запасы корма.

 3. Настоящая непрерываемая спячка характеризуется еще более глубоким оцепенением, при котором интенсивность дыхания и кровообращения уменьшается в 10-20 раз, обмен веществ снижается в 20-40 раз, а температура тела опускается до 5-1⁰С. Самые резкие внешние раздражители (звуки, боль и т. п.) и кратковременные повышения температуры не вызывают просыпания. За период спячки масса тела снижается на 30-40%, причем в первую очередь расходуются запасы жира. Такая спячка характерна для ежей, части летучих мышей и многих грызунов (сурки, суслики, тушканчики, сони). При высыхании растительности суслики впадают в оцепенение еще летом; летняя спячка продолжается в зимнюю, и зверек становится активным лишь следующей весной, проведя в оцепенении 6-8 месяцев (например, желтый суслик - Citellus fulvus в пустынях Средней Азии).

9. Все изображенные на рисунках животные, обладают одним и тем же типом окраски. Что это за окраска? И как животные используют ее? (5 баллов)

Защитная окраска и форма животных - маскирующая или устрашающая (в т.ч. имитирующая несъедобные, ядовитые или вооруженные средствами защиты организмы) расцветка и форма организмов. Сходство окраски и формы некоторых животных с какими-нибудь предметами среды или другими живыми существами (мимикрия) делает имитантов менее заметными и менее привлекательными для врагов. Например, паук Drassus в состоянии покоя напоминает почку дерева; лохматый морской конек почти не заметен среди водорослей; некоторые насекомые имитируют несъедобные формы, др. насекомых, которых хищники избегают: напр., бабочка белянка - бабочку гетконид. Защитная окраска и форма животных является своеобразным примером действия естественного отбора, совершенствующего полезные приспособления, обеспечивающие лучшее выживание одних форм и элиминацию др. - ненужных.

 Немало животных имеют зеленую, желтовато-зеленую или буро-зеленую окраску. Они обитают среди луговых растений или скрываются в зеленой листве деревьев и очень мало заметны в окружающей их среде. Таково, например, большинство видов кузнечиков и других насекомых луга, древесных змей тропических лесов, различных видов лягушек и ящериц. Совсем иначе выглядят животные пустыни.

 Они, как правило, окрашены в песочно-серые и бурые цвета. Достаточно вспомнить окраску верблюдов - «кораблей пустыни». В цвета пустыни окрашены многие грызуны, птицы, змеи и ящерицы. Такую окраску называют покровительственной или, правильнее, скрывающей. Благодаря ей животные незаметны для хищников. Но скрывающая окраска свойственна также и многим сильным хищникам. Вряд ли льву защитная окраска нужна для спасения от врагов. Скрывающая окраска облегчает ему охоту, позволяет незаметно подкрасться и внезапно овладеть добычей.

 Немало животных, имеющих скрывающую окраску, меняют ее посезонно. Это преимущественно животные северной зоны и северной части умеренной зоны. У песца в тундре зимний белый наряд сменяется летом на темный, буроватый. Подобная смена окраски происходит и у грызунов, например леммингов. Зимний белый мех зайца-беляка сменяется на лето буровато-серым мехом. Обыкновенная белка летом покрыта рыжей шерстью, а на зиму одевается в светло-серую шубку, помогающую ей слиться с красками зимнего пейзажа. Сезонная смена скрывающей окраски - еще одно подтверждение ее приспособительного значения.

 Военные сооружения, машины, орудия и другие предметы, которые надо скрыть, часто окрашивают беспорядочным сочетанием темных и светлых полос и пятен. Подобная окраска выгодна тем, что она скрадывает форму и очертания танка или сооружения, как бы расчленяет его на части и потому прекрасно маскирует. Этот принцип расчленяющей окраски человек заимствовал из природы. Ведь мы хорошо знаем, что подобную окраску имеют многие животные, например тигры. Охотники и натуралисты, наблюдавшие этих хищников в уссурийской тайге или в джунглях юга Азии, рассказывают, что тигра очень трудно заметить среди зарослей как раз благодаря темным и желтым полосам на теле. Такая окраска дает возможность тигру близко подкрадываться к своей жертве. У некоторых других хищников из семейства кошачьих не полосатая, а пятнистая расцветка. Так, у южноамериканского ягуара по желтой шерсти разбросаны черные пятна. Это тоже расчленяющая окраска.

 Одна из обыкновенных бабочек – «углокрыльница С-белое» названа так потому, что на изнанке ее крыльев есть белое пятнышко, похожее на букву «С». Верхняя сторона ее крыльев оранжевая с черными пятнами, на изнанке же крыльев не однотонная защитная окраска, а сложный расчленяющий рисунок. Поэтому бабочка, сидящая со сложенными крыльями среди сухих листьев, становится незаметной.

 У некоторых рыб расцветка чрезвычайно причудлива: по светлому фону темные вертикальные полосы. Одну из таких рыб - птерофиллум скаляре - часто разводят в аквариумах. Ее родина - Южная Америка. В нормально освещенном аквариуме среди водных растений заметить рыбку сверху трудно - ее плоское тело как бы разделено на части темными полосами.

 Расчленяющая окраска лучше скрывает животное при передвижении в различно окрашенной среде. Еще интереснее животные, которые при изменении окраски среды могут менять окраску своего тела. Окраска среды меняется при передвижении животного и при различных стихийных явлениях. Одни животные способны в таких случаях быстро изменять окраску, другие - медленно. Опыты некоторых ученых показали, что гусеницы большинства бабочек (крапивницы, капустницы и др.) изменяют окраску в зависимости от фона окружающей среды и при окукливании получаются различно окрашенные куколки. Очень быстро также изменяет окраску промысловая морская рыба камбала. Она много времени проводит на дне, лежа на боку. С боков ее тело сильно сплющено. Сторона, на которой камбала лежит, имеет светлую окраску; другая, обращенная кверху, чаще всего зеленовато-серая с коричневыми пятнами. Камбала со сравнительно темной окраской, перемещенная на светлый песок, за несколько минут приобретает почти неотличимую от цвета песчаного грунта светлую однотонную окраску.

 Изменение окраски наблюдается у многих других рыб. Изменяет окраску и наш обыкновенный золотистый карась. Однако по сравнению с камбалой процесс изменения окраски происходит у них значительно медленнее, обычно за несколько часов или даже дней. Исключительно быстро изменяют окраску различные рыбы, живущие среди коралловых рифов. «Заросли» кораллов представляют собой многоцветный и яркий фон. Быстро передвигаясь среди кораллов, рыбки мгновенно и многократно меняют свою тоже яркую окраску.

 Сравнительно быстро способны изменять окраску также некоторые ящерицы. Хамелеон - древесное ящерицеобразное пресмыкающееся Африки - хорошо приспособлен к жизни на деревьях. Защитой ему служит быстро изменяющаяся скрывающая окраска: то светло-, то темно-зеленая, то желтая, то бурая - в зависимости от окружающей среды. Впрочем, хамелеон защищается еще и другим способом. При сильном раздражении или испуге он быстро становится почти черным или красным и тело его сильно раздувается. Он широко раскрывает пасть и шипит, точно змея.

 Изменение окраски животных объясняется тем, что в их коже есть особые клетки, в которых находятся зернышки различных пигментов (веществ, окрашенных в различные цвета). Такие клетки могут быть с черным, желтым, бурым пигментом. Пигментные клетки способны изменять форму: они то становятся плоскими и поверхность их увеличивается, то образуют отростки, то, наоборот, сжимаются в комочек. При быстром изменении окраски внешней среды, воспринятом зрением животного, одни клетки в его коже прикрывают другие и в разных сочетаниях дают различную окраску кожи. Если у животного перерезать зрительные нервы, то оно перестает изменять свою окраску.

 У млекопитающих и птиц окраска зависит от пигментов, находящихся в волосе или пере. У птиц еще имеет значение и структура пера. Изменение окраски у этих животных возможно только при линьке.

 Есть немало животных, которые похожи своим внешним видом и формой на различные предметы окружающей среды: листья, сучки, кору деревьев и растущие на ней лишайники, даже на птичий помет и т. п. Особенно часто это наблюдается у Насекомых. Например, палочник необычайно похож на сучок. Многие бабочки, когда они сидят со сложенными крыльями, сливаются с листьями или корой деревьев. У некоторых бабочек сходство крыла с листьями по форме и рисунку просто поразительно. Крупная тропическая бабочка каллима, живущая на юге Азии (Индия, Индонезия), в полете обращает на себя внимание довольно яркой окраской крыльев. Но та же бабочка, сидящая среди листьев, совершенно от них неотличима. Форма и окраска ее крыльев, даже имитация системы жилок полностью соответствуют листьям деревьев, на которые обычно садятся каллимы.

 Окраска может играть и совсем иную роль. На лугах и лесных полянах часто встречаются неторопливые бабочки-пестрянки. У них темные крылышки с ярко-красными пятнами. Бабочки хорошо заметны и в полете, и когда присаживаются на цветки. На старых пнях в лесу часто вы увидите большие скопления клопов-солдатиков, красных с черным рисунком. Эти насекомые тем более заметны, что сидят на пнях не в одиночку, а целыми «стадами». Широко известных полезных жучков - божьих коровок - много видов, и все они заметной, яркой расцветки. Так же заметны своей яркой окраской гусеницы многих бабочек.

 Таких примеров можно привести немало. Животные с яркой окраской, как правило, не прячутся. Все дело в том, что эти животные несъедобны, например, для птиц, питающихся насекомыми; они ядовиты или противны на вкус. Возьмите в руки божью коровку - у жучка на местах сочленения ножек появляются капельки жидкости, издающей едкий запах. Защитная яркая окраска предупреждает, что этих животных нельзя есть. Птица, раз-другой схватив клювом такое яркоокрашенное насекомое, бросит его и уже больше никогда не будет к нему прикасаться. Это значит, что у птицы быстро вырабатывается условный рефлекс на яркую окраску. Таким образом, божьи коровки, клопы-солдатики и другие насекомые защищаются тем, что они неприятны на вкус или ядовиты, а их окраска предостерегает птиц.

 Еще более интересно, когда один вид животных подражает другому многими внешними признаками. Подобные факты впервые были открыты английским зоологом Бэтсом в 1862 г. на берегах Амазонки. Изучая бабочек во время путешествия в тропиках Южной Америки, Бэтс обнаружил, что два вида бабочек, принадлежащих к различным семействам, поразительно похожи друг на друга размером, формой и окраской. Оказалось, что оба эти вида живут в одной и той же местности и летают в одно и то же время года. Один из двух сходных видов более многочислен. Исследование показало, что бабочки этого вида неприятны на вкус, т.е. несъедобны. Значит, их яркая, хорошо заметная окраска может быть отнесена к предостерегающей. У бабочек другого, менее многочисленного вида такая же окраска, но эти бабочки вполне съедобны. Бэте первый высказал предположение, что съедобный вид подражает несъедобному. Сходство с бабочками несъедобного вида служит ему защитой.

 В наших лесах часто встречаются бабочки-стеклянницы. У них совершенно прозрачные крылья. Форма и окраска брюшка делают бабочку очень похожей на осу: на брюшке у нее чередуются черные и ярко-желтые полосы. Поэтому стеклянницу, похожую на осу, называют стеклянницей-осовидкой. Осы - жалящие, хорошо защищенные, несъедобные насекомые. Подражающая им стеклянница - съедобная, беззащитная бабочка.

 Мухи, из числа тех, которые посещают цветки, также подражают ядоносным перепончатокрылым насекомым. Есть мухи, подражающие шмелям, а муха-пчеловидка, как видно из ее названия, подражает пчеле.

 Большое значение имеет также распознавательная окраска в виде заметных издали пятен или рисунка. Она особенно характерна для сходных млекопитающих, например газелей, антилоп. Благодаря ей животные одного вида распознают друг друга. Распознавательная окраска встречается и у птиц, особенно у тех, которые совершают дальние перелеты. Имеет она значение также и в период размножения животных.

 Разнообразная окраска и форма животных - это результат естественного отбора, борьбы за жизнь. Благодаря им вид сохраняет свое существование.

10. Представьте такую ситуацию: еды вдоволь, погодные условия превосходны, хищников нет, никто не беспокоит. В такой «экологический рай» попадает например обыкновенная полевка. Что произойдет дальше? Рассмотрите различные варианты развития дальнейших событий. (10 баллов)

По интенсивности размножения полевки - настоящие рекордсмены. Они могут плодиться круглый год, принося до 6-7 пометов, в каждом по 5-6 детенышей. Зимой зверьки размножаются, если лето и осень были богаты кормами и если удается переселиться из летних нор в «зимние квартиры» - скирды, стога, зернохранилища, где их не достанут морозы. Поэтому благоприятные для полевок годы сопровождаются резкими вспышками численности; однако при высокой плотности поселений в колониях грызунов скоро начинаются эпидемии, быстро сводящие число зверьков почти к нулю. Так возникают «волны жизни», в которых подъемы численности чередуются со спадами.

 Таким образом, если полевка попадет в вышеописанный «экологический рай», сначала начнется ее массовое размножение. Как только ареал будет насыщен (т.е., полевок будет столько, сколько максимально может проживать на данной территории), животным станет тесно. Начнутся массовые эпидемии, которые приведут к гибели животных. Часть места освободится, и полевки опять начнут размножаться. Все это будет продолжаться с определенной цикличностью.