Рис. 7.4. Адаптації до особливостей хімічного складу води

A. У клітині інфузорії-туфельки наявні дві скоротливі вакуолі, схожі на квіточки. Б. Зябра риб мають червоний колір через насичення їх кров'ю для ефективного поглинання кисню з води.

Висока густина води спричиняє значне зростання тиску зі збільшенням глибини: приблизно на 1 атм кожні 10 м. Тому для вертикального переміщення організми повинні бути екологічно пластичними до зміни тиску. Для полегшення спливання чи занурення в кісткових риб сформувався спеціальний виріст передньої кишки — плавальний міхур. Крім того, витримування величезного тиску на дні океанів є проблемою: для глибоководних організмів характерна втрата скелету, який за такого тиску міг би руйнуватися.

Ґрунтове середовище має риси подібності до водного середовища

Іще одним заселеним живими організмами середовищем є ґрунтове. Ґрунт — це верхній родючий шар літосфери, утворений трьома компонентами: твердими частинками мінеральних і органічних речовин, повітрям та водними розчинами між ними. За аналогією до водного середовища, коливання температурних умов спостерігаються лише в поверхневому шарі, а з глибини в 1-1,5 м температура є сталою. А от вологість ґрунтового середовища є вищою за вологість наземно-повітряного, що дозволило організмам позбутися товстих покривів, як адаптації до зменшення випаровування. Уміст кисню в ґрунті більший за вміст у воді, але також зменшується із глибиною. Основною відмінністю ґрунтового середовища від наземно-повітряного й водного є відсутність світла, а тому й фотосинтезувальних організмів у його товщі немає.

Це означає, що основним джерелом поживних речовин є відмерлі рештки організмів наземно-повітряного середовища й поверхні ґрунту, яких особливо багато у верхньому гумусовому шарі. Крім того, корені й видозміни пагонів рослин розташовані в ґрунті й можуть бути використані організмами, які там живуть, у якості їжі. Відсутність світла також спричинила втрату очей чи їхнє спрощення в підземних організмів.

Кожна група ґрунтових організмів має свій набір адаптацій до життя

За розміром мешканців ґрунту можна розділити на кілька груп. Найбагатшою за видовим складом і кількістю особин є група бактерій і мікроскопічних грибів (у 1 см3 ґрунту живе кілька мільярдів бактерій!). Здебільшого це сапротрофні організми (харчуються рештками), що забезпечують гниття. Задля цього в багатьох із них є ферменти, які вони виділяють у навколишнє середовище для позаклітинного травлення. Саме ці організми забезпечують родючість ґрунту, перетворюючи органічні речовини решток на неорганічні в процесі життєдіяльності.

Дуже дрібні ґрунтові організми формують групу мікрофауни. До них відносять одноклітинних еукаріотів, здатних до руху, найменших членистоногих, нематод (рис. 7.5). Для них ґрунт фактично є системою водойм. Але через низьку шпаристість ґрунту їхні розміри значно менші за розміри споріднених видів, що вільно живуть у водному середовищі. Крім того, оскільки через малі розміри вони не можуть суттєво змінити своє положення в середовищі, то володіють здатністю легко й надовго переходити в захищений стан цист чи впадати в анабіоз.

Рис. 7.5. Мікрофауна ґрунту

A. Черепашкова амеба. Б. Коловертка. B. Тихохід.

Рис. 7.6. Мезофауна ґрунту

A. Гамазовий кліщ. Б. Дрібна багатоніжка. В. Колембола.

Рис. 7.7. Макрофауна ґрунту

A. Личинка жука-ковалика. Б. Вовчок. В. Багатоніжка кістянка.

Мезофауна ґрунту представлена численними членистоногими розміром до 2-3 мм (рис. 7.6). Для них ґрунт є системою печер, якою вони пересуваються за допомогою кінцівок. Завдяки вологості ґрунтового повітря багато з них дихає через покриви й має спрощену дихальну систему. За несприятливих умов (під час посухи чи похолодання) найдрібніші види намагаються переміщуватися углиб, тоді як більші переживають їх завдяки наявності потовщених захисних покривів.

Розміри представників макрофауни можуть сягати кількох сантиметрів — це личинки комах, великі багатоніжки, дощові черви (рис. 7.7). Вони пересуваються, розширюючи наявні ходи за рахунок зміни об'єму тіла чи прокопуючи нові щелепами або копальними кінцівками. Завдяки здатності активно рухатися такі тварини швидко залишають зони з несприятливим для себе умовами. Також вони відіграють важливу роль у перемішуванні ґрунту, що покращує умови гниття рослинних решток і сприяє збільшенню родючості.

Великих землерийних ссавців, які живуть у ґрунті, відносять до мегафауни. Вони мають потужні копальні кінцівки з кігтями (кроти) чи великі копальні різці (сліпаки), малорозвинені очі та зменшені вушні раковини (рис. 7.8). Усе це дозволяє їм активно пересуватися в товщі землі в пошуках їжі й сприятливих умов.

Рис. 7.8. Мегафауна ґрунту

A. Кріт. Б. Сліпак.

Цікаве життя

Голий та унікальний землекоп

Неймовірно дивовижною є сукупність адаптацій голого землекопа — дрібного гризуна розміром 8-10 см, що веде підземний спосіб життя в саванах і пустелях сходу Африки. Назва виду зумовлена майже повною відсутністю хутра на шкірі тварини. Він має лише чутливі волосини — вібриси — на морді й біля хвоста та жорсткі волосини між пальцями, що допомагають йому краще копати. До речі, вібриси на задній частині тіла — це дуже зручне надбання для вузьких нір, коли часто доводиться задкувати. Великі зуби стирчать перед губою, що дає змогу використати їх для копання й не дозволяє землі потрапляти до рота. Гола шкіра землекопа унікальна тим, що вона зовсім не чутлива до болю, тому дрібні порізи й потертості, ба навіть неконцентровані кислоти не завдають тваринці клопоту! Особливістю тіла землекопа, що відрізняє його від більшості інших тварин, є асиметрія тіла за кількістю сосків: їх у самки п'ять з одного боку й шість із іншого.

Не менш унікальною є тривалість життя землекопа — 28-32 років, що у 8 разів (!) більше за тривалість життя звичайної хатньої миші й робить його рекордсменом за довголіттям серед гризунів. Учені вважають, що це наслідок ефективного підтримання стійкості ДНК і відновлення активних форм Оксигену, здатності знижувати швидкість метаболізму й високої стійкості до раку. За всю історію спостережень лише у двох представників цього виду було знайдено пухлини й то лише тому, що вони жили в багатій на кисень атмосфері! Річ у тім, що голі землекопи живуть у норах, де вміст кисню всього лише 2-9 %. Ба більше, вони здатні 18 хвилин протриматися в безкисневій атмосфері й нормально почуватися в повітрі із 80 % умістом вуглекислого газу! Неймовірно, але голі землекопи — єдині холоднокровні ссавці, температура тіла яких залежить від температури зовнішнього середовища, подібно до риб і ящірок!

Для цих гризунів характерна складна соціальна організація колонії, схожа на таку у бджіл і мурах: усі члени колонії (їх зазвичай 70-80 особин) є родичами й нащадками однієї самки-цариці, що спарюється виключно з 2-3 плодовитими самцями. Решта ж її членів — нездатні до розмноження робочі особини. При цьому менші з них копають ходи, а більші — переважно охороняють їх від нападу змій.

Цікаво, що всі робочі особини лишаються здатними до розмноження, але не спарюються. Лише у разі смерті цариці самки змагаються між собою, й одна з них стає королевою колонії. При цьому її тіло змінюється: зростає відстань між хребцями, вона набирає жирову масу й стає приблизно в два рази важчою за будь-яку іншу особину колонії. Вагітність у землекопів триває 70 днів, тож приплід може з'являтися кожні три місяці, хоча в природі розмноження відбувається лише раз на рік.

Життєві запитання — обійти не варто!

Елементарно про життя

• 1. Сергій уважає, що планктонні організми мають густину, близьку за значенням до густини води. А Валерія стверджує, що нектонні тварини здатні плисти за течією. Хто з підлітків має рацію?

• А Сергій
• Б Валерія
• В обидвоє
• Г жоден

• 2. Низька екологічна пластичність за температурою багатьох гідробіонтів спричинена

• А відсутністю світла на глибині водойм
• Б низькою теплоємністю води
• В високою температурою кипіння води
• Г малою мінливістю температур у водоймах

• 3. Ґрунтове й водне середовища подібні

• А відсутністю кисню й більшою густиною за повітря
• Б наявністю світла
• В залежністю умов від відстані до поверхні
• Г сталістю температурних умов біля поверхні

• 4. Розгляньте діаграму складу ґрунту за масою й укажіть правильне твердження.

• А найпоширеніший компонент ґрунту — живі організми
• Б гумус є основною частиною органіки ґрунту
• В уміст води в ґрунті приблизно такий же, як в наземно-повітряному середовищі
• Г у ґрунті міститься майже у два рази більше повітря, ніж у воді

• 5. Увідповідніть тварину й групу ґрунтових організмів, до якої вона належить.

• 1 інфузорія
• 2 сліпак
• 3 личинка хруща
• 4 панцирний кліщ
• А мікрофауна
• Б мезофауна
• В макрофауна
• Г мегафауна
• Д норні тварини

У житті все просто

• 6. Чому фотосинтезувальних організмів із зеленими пігментами багато біля поверхні, а із червоним — на глибині? Як це пов'язано із тим фактом, що глибоководні організми зазвичай мають одноманітне темне забарвлення?

• 7. Відомо, що кролі, на відміну від зайців, живуть у власноруч створених норах. Спрогнозуйте, які особливості будови можуть відрізняти кролів і зайців у зв'язку з життям у норах. Перевірте свої гіпотези на світлинах і описах цих тварин.

У житті не все просто

• 8. Як глибоководним тваринам вдається добувати світло у своїх організмах? У який спосіб біолюмінесценція допомагає їм захищатися від хижаків?

• 9. Для виробництва харчового згущувача агар-агару використовують суміш полісахаридів, добутих із червоних водоростей. Чи є можливим виробництво агар-агару в Україні? Які для цього потрібні ресурси й інструменти?