Если мой сайт помог вам в подготовке к экзаменам вы можете отправить ссылку своим друзьям биологам.  Это сделает ресурс лучше!

Vinaora Nivo Slider 3.xVinaora Nivo Slider 3.xVinaora Nivo Slider 3.xVinaora Nivo Slider 3.xVinaora Nivo Slider 3.xVinaora Nivo Slider 3.xVinaora Nivo Slider 3.xVinaora Nivo Slider 3.x

Метаболическая вода -  вода, образующаяся в животных организмах при окислении пищи (жиров, углеводов). Вода метаболическая особо важна для животных, обитающих в пустынях, где запасы свободной воды в окружающей среде чрезвычайно бедны (верблюды, пустынные грызуны). Жизнь за счет метаболической влаги доступна не всем животным. Окисление жиров требует большого количества кислорода, а дополнительная вентиляция легких в сухом воздухе сопровождается потерей водяных паров. Жир в горбах верблюдов не является для них основным источником водоснабжения, так как расход воды на усиленное дыхание при терморегуляции равен или даже превышает количество получаемой метаболической воды. Поэтому верблюды нуждаются в периодическом питье.

Мелкие млекопитающие, спасающиеся от жары в прохладных норах, могут покрывать значительную часть своих расходов воды в результате окислительных процессов, так как им не требуется дополнительно вода на терморегуляцию. Почти исключительно на сухом корме живут такие пустынные виды, как многие тушканчики, американская кенгуровая крыса, африканская песчанка и др. Кенгуровых крыс содержали в лаборатории на сухой перловой крупе. При этом из 100 г корма, потребляемого зверьком за месяц, образуется около 54 г воды. Кроме нее, животные использовали лишь абсорбированную крупой влагу, содержание которой, в зависимости от влажности воздуха, составляет от 10 до 18 %.

Метаболическую воду в большей мере, чем позвоночные животные, могут использовать насекомые, так как трахейная система насекомых осуществляет эффективный воздушный дренаж с малыми потерями на испарение. У многих видов жировое тело служит преимущественно источником воды, а не энергетических запасов. Гусеницы платяной моли, мельничной огневки, амбарный и рисовый долгоносики и многие другие живут исключительно за счет сухой пищи.

Испарение, связанное с необходимостью терморегуляции, может служить причиной истощения водных ресурсов организма. В пустынях противостоять перегреву путем испарения воды могут только крупные животные. Общая тепловая нагрузка пропорциональна относительной поверхности и поэтому особенно велика для мелких форм. Для животного массой 100 г расход воды составил бы в час около 15 % от массы тела, а массой 10 г – около 30 %, т. е. за немногие часы была бы истрачена вся вода организма. Поэтому мелкие гомойотермные животные в сухом и жарком климате избегают воздействия жары и экономят влагу, укрываясь под землей.

У пойкилотермных повышение температуры тела вслед за нагреванием воздуха позволяет избегать излишних потерь воды, которая тратится у гомойотермных для поддержания постоянной температуры.

Преимущества колеблющейся температуры тела используют и животные с хорошей температурной регуляцией, специализированные к жизни в пустыне. Например, верблюды способны отключать на некоторое время терморегуляционное испарение. При этом животное массой 500 кг аккумулирует около 10 500 кДж, для рассеивания которых потребовалось бы затратить 5 л воды. Накопленное тепло выводится из организма ночью путем прямого излучения, когда воздух становится прохладнее тела.

Пойкилотермные животные, однако, не могут полностью избежать потерь воды на испарение. Даже у рептилий с их ороговевшим эпидермисом потери воды через кожу значительны. У мелких ящериц они могут достигать 20 % и более от массы тела за сутки. Поэтому и для пойкилотермных основной путь сохранения водного баланса при жизни в пустыне – это избегание излишних тепловых нагрузок.

Весь комплекс адаптивных механизмов к поддержанию постоянного вводно-солевого обмена можно подразделить на:

  • поведенческие,
  • морфологические,
  • физиологические.

Поведенческие – поведенческая реакция организма, заключается в поиске водопоев, выборе мест обитания, укрытий. Например, в норах влажность воздуха может составлять 100%.

Морфологические – покровы, раковины моллюсков, эпикутикула насекомых, предохраняющие организм от иссушения.

Физиологические – способность к экономии воды, образование метаболической воды и т.д.

Покровы амниот достаточно надежно защищают организм от потери воды. Это связано с ороговеванием эпидермиса, которое особенно хорошо выражено у рептилий. Кроме того, у рептилий и птиц кожа практически лишена кожных желез. У млекопитающих большие потери воды наблюдаются при потоотделении. Однако, в экстремальных случаях при дефиците влаги механизм потоотделения отключается.

Большое количество воды способно удаляться через дыхательные поверхности. У многих позвоночных, обитающих в сухих условиях потери воды сводятся к минимуму за счет механизма, впервые выявленного у кенгуровой крысы Шмидт-Нильсеном – механизм временной противоточной системы. Суть этого механизма заключается в том, что за счет разницы температуры вдыхаемого и выдыхаемого воздуха происходит конденсация влаги. У млекопитающих, имеющих этот механизм нос всегда холодный.

И наиболее значимый осморегуляционный механизм – выделительная система. Конечными продуктами метаболизма являются азотистые шлаки, которые выводятся в виде аммиака, мочевины или мочевой кислоты. Для обитателей водной среды (анамнии) характерно выделение аммиака (аммониотеличные животные). Он хорошо растворяется в воде и легко выводится из организма. Однако аммиак является высокотоксичным и для его выведения требуется большое количество воды – на 1 г. азота в виде аммиака 300-500 мл воды. Для водных животных это не представляет серьезной проблемы. Такой тип экскреции характерен для рыб, амфибий (есть исключения), эмбрионы птиц в течение 1 дня развития выделяют аммиак. Тип почек, обеспечивающий аммонотелический путь экскреции азота, - мезонефрос.

У типично наземных позвоночных – амниот, почки метанефрического типа, где отсутствует воронка. Это обеспечивает резкое снижение потери воды и выделение гипертонической мочи. У млекопитающих в основном происходит выделение мочевины. Она менее токсична, чем аммиак и для удаления из организма требуется 50 мл воды на 1 г. мочевины (уреотелические животные). Экономия воды при выведении продуктов азотистого обмена у млекопитающих обусловлена наличием петли Генле, где по принципу противоточной системы образуется высококонцентрационная моча.

Птицы, млекопитающие и большинство наземных членистоногих азотистые шлаки удаляют в виде мочевой кислоты или гуанина (урикотелический обмен). В данном случае для удаления 1 г. азота требуется 10 г. воды. Для птиц характерно гуано, содержащее мочевую кислоту в виде кристаллов. Среди земноводных мочевую кислоту выделяют филломедуза – лягушка древолаз и древесная лягушка Chiromantis. У рептилий преобладает мочевая кислота, однако у черепах и крокодилов может быть аммиак. У птиц почки содержат нефроны 2 типов – простые нефроны (рептильный тип) и с петлей Генле (как у млекопитающих).

Наивысшей степени специализации петли Генле достигли у кенгуровой крысы и австралийской прыгающей мыши. Вообще, кенгуровая крыса, обитающая в юго-западных районах США, служит классическим примером выживания в пустыне. У этого удивительного маленького грызуна, живущего в безводной пустыне, без потребления свободной воды, поскольку ест только сухие семена, сложились уникальные осморегуляторные адаптации.

Также наблюдается крайнее обезвоживание фекалий, за счет чего вода возвращается в организм. Эффективно работает носовой противоточный механизм. Источником воды служит, прежде всего, вода, получаемая при окислении атомов водорода, содержащихся в съеденной пищи. Ну а также метаболическая вода. Для пустынных видов характерно запасание воды в виде жира (верблюд, курдючные овцы). При окислении жиров образуется 105-107 г. воды на 100 г. жира.

Давайте вместе сделаем данный сайт лучше! Поделитесь ссылкой на этот сайт со своими одногрупниками. Это поможет развитию нашего сайта.

2015-2020 © Биология для студентов | При использовании материалов сайта - прямая ссылка на vseobiology.ru обязательна.

^ Наверх