Экология животных. Учебно-методическое пособие

РОССИЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ

ПЕДАГОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ им. А. И. ГЕРЦЕНА

Кафедра зоологии

Е. С. Кузнецова, П. В. Озерский

ЭКОЛОГИЯ ЖИВОТНЫХ

Учебно-методическое пособие

Санкт-Петербург Издательство РГПУ им. А. И. Герцена

2021

УДК 591

ББК 28.680

К69

Рецензент

В. В. Скворцов,

профессор кафедры зоологии РГПУ им. А. И. Герцена, доктор биологических наук, доцент

Кузнецова Е. С., Озерский П. В.

К69 Экология животных: учебно-методическое пособие / Е. С. Кузнецова, П. В. Озерский. — СПб.: Изд-во РГПУ им. А. И. Герцена, 2021. — 44 с.

ISBN 978-5-8064-2976-7

Учебно-методическое пособие содержит материал для лабораторных работ по курсу «Экология животных». В каждой теме имеются теоретический материал по теме работы, контрольные вопросы, задания и оборудование для выполнения лабораторной работы. Предложены образцы материалов для лабораторных работ по теме «Популяция».

Предназначено для студентов биологических факультетов, обучающихся по направлению 05.03.06 — Экология и природопользование, профиль «Экология».

УДК 591

ББК 28.680

Тема 1 ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ

ПИТАНИЯ ЖИВОТНЫХ

Питание — одна из важнейших функций животного организма, осуществляемая им в тесном взаимодействии с окружающей средой. В процессе питания обеспечиваются потребности организма

вполучении питательных веществ и энергии. Животные в своем большинстве относятся к гетеротрофным организмам, потребляющим живую пищу (растения, животных, грибы и т. д.). Среди гетеротрофов можно выделить первичных консументов — растительноядных животных (фитофагов), вторичных и третичных консументов — плотоядных животных, питающихся другими животными (зоофагов).

Однако имеется большое число животных, использующих в пищу органические остатки (Lumbricina, личинки насекомых, например, Musca domestica и др.). Таких животных называют сапрофагами.

Среди животных, обитающих в высоких широтах, абсолютное большинство составляют хищники. В тропических и субтропических широтах преобладают растительноядные животные.

Кроме того, многие животные имеют разные пищевые рационы

вразном возрасте: так, головастики зеленых лягушек (например, Pelophylax lessonae) питаются растительной пищей, а взрослые являются хищниками, многие растительноядные птицы (например, зяблик) выкармливают своих птенцов мелкими беспозвоночными животными. Многие животные переходят на другие пищевые рационы

восенне-зимний период: так, лисица в осенний период ест много ягод и другой растительной пищи, большой пестрый дятел летом питается личинками различных короедов, а зимой — семенами хвойных.

Убольшинства животных широкие спектры питания, таких животных называют полифагами. В составе рациона таких животных

может присутствовать до 150 видов кормов. Особенно широко полифагия распространена у животных умеренных и высоких широт. При уменьшении количества основной пищи такие животные переходят на другие доступные и обильные корма.

Животных, имеющих более узкий список кормов, называют олигофагами. К ним можно отнести тех, кто использует ограниченное число кормов. Например, среди рыб можно выделить моллюскоедов (вобла) и червеедов (стерлядь). Лягушка Гофера кормится почти исключительно мелкими позвоночными, а африканская яичная змея

4

ест только яйца птиц. Монофагия (питание одним видом корма) встречается чаще всего среди насекомых и паразитов, например, среди нематод. Позвоночные монофаги встречаются редко, и наиболее известные среди них — колибри, которые пьют цветочный нектар только одного вида растений.

Добыча пищи. Для успешного питания животные должны найти и распознать добычу, поймать и удержать ее, проглотить и переварить. Для нахождения и распознавания пищи животные используют органы чувств. Так, птицы — дневные хищники находят добычу с помощью зрения, а ночные охотники совы при поиске ориентируются спомощью слуха на звуки, которые издают мышевидные грызуны. Нередко животные при поиске пищи ориентируются на запах: так, многие трупоеды легко находят свою пищу по запаху.

Ловля и удержание пищи происходит разными способами. В зависимости от способа захвата пищи животные используют различные приемы и имеют хорошо выраженные морфологические адаптации. По внешнему виду животного или деталям его морфологии в большинстве случаев можно определить тип питания, способ добычи корма. Особенно четкие адаптации проявляются в морфологии челюстей или других ловчих приспособлений, а также в поведении.

Классификация животных по способам добычи пищи

1. Охотники — это подвижные животные, которые атакуют, убивают и потребляют особь-жертву (почти всегда— также подвижное животное) в данный момент времени.

Среди охотников можно выделить три группы животных с разными приемами охоты:

— преследователи догоняют, хватают и обездвиживают других быстро передвигающихся животных;

— поисковики отыскивают и убивают менее подвижную, чем они сами, добычу;

— засадники большую часть времени относительно неподвижны и хватают жертву, совершая редкие рывки или прыжки. В некоторых случаях засадники используют для охоты специальные ловчие приспособления (например, пауки-крестовики и другие, использующие ловчие паутинные сети).

2. Обгрызатели и соскабливатели — это подвижные потребители неподвижной добычи, использующие в пищу доступные для них ткани, но обычно не убивающие своих жертв. Среди животных этой группы

5

многие относятся к растительноядным, однако к этой группе можно отнести и потребителей мертвой органики (например, мышевидные грызуны во второй половине зимы обгрызают сброшенные рога оленей и лосей), и обгрызателей тканей других живых животных (например, таковы насекомые пухоеды, паразитирующие на птицах).

3. Сокососы и нектарососы — животные, которые имеют при­ способления для высасывания жидких составляющих организма. Это в большей степени потребители нектара (например, бабочки или колибри). Однако к этой группе можно отнести и кровососов, и насекомых, питающихся соками растений (тли, цикадки).

4. Фильтраторы — животные, которые питаются суспензиями или взвесями и имеют специальные механизмы, с помощью которых они отфильтровывают пищевые частицы. Таковы, например, двустворчатые моллюски, ланцетник, усатые киты (в частности, синий кит).

5. Собиратели — животные, которые собирают разную пищу, в том числе живые объекты (растения и животных), их части, трупы и органические остатки. Таковы, например, серая ворона и бурый медведь.

Поглощение пищи также может происходить по-разному. Многие животные заглатывают пищу целиком и поэтому имеют сложные морфологические и анатомические особенности, позволяющие проглотить добычу, иногда имеющую более крупные размеры, чем хищник. Те, кто питается мелкими пищевыми объектами, могут иметь различные фильтрационные приспособления. Другие животные имеют специальные органы для измельчения добычи и потребления ее по частям.

Классификация животных по способам поглощения пищи

1. Фильтрация. Многие сидячие и малоподвижные животные питаются взвешенными в воде частицами или захватывают субстрат (почву) с частицами пищи. Далее происходит отделение и проглатывание пищевых частиц, а субстрат выводится обратно в среду.

2. Захват целых, иногда крупных пищевых объектов, без предварительного расчленения добычи. Так питаются, например, бакланы (рыбоядные птицы), змеи.

3. Механическое измельчение пищи перед проглатыванием

(животные откусывают, отрывают часть от целого пищевого объекта). Типичные примеры такого способа питания — хищные птицы (сокола, ястреба), жуки-листоеды, короеды.

6

4. Химическое измельчение пищи перед проглатыванием

(внешнее пищеварение). Такой способ питания известен для пауков (крестовик, например) и личинок многих насекомых (высших мух, сетчатокрылых, некоторых хищных жуков).

5. Высасывание содержимого через предварительно проделанное отверстие в покровах. Типичные примеры — различные виды насекомых-кровососов (комары, слепни), пиявки, миноги.

Контрольные вопросы:

1. Приведите примеры животных с разными способами охоты. 2. Классифицируйте по типу пищи, способу добычи пищи испособу

поглощения пищи следующих животных:

— Лягушка травяная.

— Бурый медведь.

— Дождевой червь.

Работа 1. Форма клюва птиц и способ добычи пищи

Для добычи пищи птицы используют в первую очередь клюв. Исключение составляют хищные птицы, которые хватают и убивают добычу с помощью лап, аклювом разрывают добычу. Форма иразмеры клюва птицы соответствуют способу сбора корма. По форме клюва можно в большинстве случаев определить способ сбора пищи и тип кормов. Кроме того, форма тела иконечностей влияет на поиск иловлю добычи. Поэтому помимо клюва имеет значение также и внешний облик птицы. И форма клюва, и внешняя морфология тела птицы могут помочь определить, чем и как питается птица.

Пинцетообразный клюв приспособлен для сбора насекомых и других беспозвоночных животных или рыбы. Примеры: зарянка, дрозды, пеночки, славки.

Вытянутый удлиненный клюв, заостренный или с крючком на конце, характерен для рыбоядных птиц. Примеры: чайки, крачки, крохоль.

Конусообразный клюв позволяет птицам легко отрывать части растений или раздавливать плоды и семена. Примеры: зяблик, воробей, дубонос, чиж.

Долотообразный клюв позволяет долбить твердые поверхности (например, кору деревьев). Пример: дятлы (пестрые, черный, зеленый).

Крючкообразный клюв может использоваться хищниками для разрывания добычи. Ухищных птиц надклювье загнуто крючком, клюв острый. Вто же время хищные птицы используют для охоты когтистые, сильные конечности. Острые, загнутые когти, гибкие исильные пальцы

7

позволяют хищникам хватать и почти мгновенно убивать добычу. Примеры: сокола, ястреба, канюки, луни, совы, филин.

Широкий и плоский клюв с зубчиками или щетинками по краю приспособлен для процеживания воды и часто называется цедилкой. Примеры: гусеобразные, в частности утки (кряква, широконоска, серая утка) и лебеди.

Длинный, вытянутый клюв, похожий на длинную палочку, приспособлен для зондирования почвы (обычно переувлажненной, болотистой). Примеры: кулики (перевозчик, улиты, вальдшнеп и др.).

У птиц, которые охотятся в воздухе, клюв очень маленький, рот очень широкий, в углах рта находятся щетинки. Всё это вместе образует своеобразную корзину для летающих насекомых, попавших в рот птице. Примеры: стрижи, ласточки, козодой.

Выполнение работы

Оборудование: чучела птиц: филин, канюк, дербник, кроншнеп, вальдшнеп, чайка озерная, большой крохаль, гагара, желна, пестрый дятел, пеночка, дрозд, дубонос, зяблик, стриж, ласточка, кряква, широконоска; альбом, карандаш.

Задание: Рассмотреть птиц, определить тип питания по форме и размерам клюва.

Описать дополнительные приспособления птиц для добывания пищи. Заполнить таблицу: определить и записать тип питания, сделать рисунок головы птицы, подписать название птицы и дать допол­ нительную характеристику: описание конечностей и других при­ способлений для добычи корма. Это может быть форма тела, форма

и размеры крыла, особенности морфологии конечностей и т. д.

Форма клюва птиц и способ добычи пищи

8

Работа 2. Адаптации зубной системы млекопитающих к добыванию и потреблению пищи

Форма, размер и число зубов у млекопитающих соответствуют способу добычи пищи и ее измельчению. Таким образом, морфология зубов и зубная формула позволяют с достаточной точностью определить тип питания животного.

Зубы млекопитающих подразделяются на 4 категории: резцы (грызущая функция), клыки (разрывающие) и коренные (перетирание пищи или перемалывание костей и сухожилий), коренные зубы хищников делят на две подгруппы — предкоренные (более мелкие) и коренные. Большое значение для измельчения пищи имеют размеры и форма зубов, а также форма жевательной поверхности (например, складчатая или бугристая).

Наиболее примитивная зубная система — у насекомоядных млекопитающих. Зубы у них слабо дифференцированные, мелкие и острые, коренные зубы бугорчатые с острыми вершинами, позволяющие дробить хитиновый покров насекомых. У более крупных представителей этой группы — ежей (р. Erinaceus) зубы крупнее и более дифференцированы, что обусловлено более крупной добычей — мышевидными грызунами, мелкими амфибиями и змеями. Слабо дифференцированные зубы свойственны также и насекомоядным рукокрылым.

У хищников зубы хорошо дифференцированы. Их резцы очень острые, хотя и относительно мелкие. Клыки конической формы и обычно увеличены, используются для убийства и разрывания добычи. У некоторых хищных клыки значительно увеличены ивыполняют различные функции. Так, у моржа клыки преобразованы в крупные и постоянно растущие бивни. Их функции разнообразны: бивни используются при добывании корма (моллюсков) на морском дне, помогают выбираться из воды на сушу, служат для брачных демонстраций, используются для защиты от врагов (например, от белых медведей). Премоляры и моляры у хищников имеют коническую форму, одно-трехвершинные, образованные гребнями жевательной поверхности. Обычно у этих млекопи­ тающих имеется крупный моляр, называемый «хищным» зубом ииграющий важную роль при раскусывании твердой пищи (костей, сухожилий). Коренные зубы увеличены у зверей, питающихся добычей с твердым покровом. Такие зубы свойственны калану (питается мор-

скими ежами, моллюсками, крупными ракообразными), гиенам

(Hyaenidae) (перемалывают трубчатые кости крупных животных). У моржа коренные зубы редуцированы, а премоляры увеличены и уплощены для дробления и перетирания раковин моллюсков.

9

Урастительноядных животных зубы имеют сходные черты: резцы увеличены и приспособлены для срезания травы или обгрызания более твердых частей растений, клыков нет, а коренные зубы прямоугольной формы, плотно прижатые к соседним зубам, со складчатыми или гребенчатыми жевательными поверхностями. Между резцами и коренными зубами располагается широкая диастема.

Угрызунов число резцов сокращено до 2 в верхней челюсти (у зайцеобразных — 4 в два ряда) и 2 — в нижней челюсти. Резцы постоянно растут. Зубная эмаль имеется только с наружной стороны, поэтому при кормежке зубы изнутри стачиваются больше, чем снаружи. Благодаря этой особенности зубы у грызунов всегда острые. У домовой мыши на задней поверхности верхних резцов имеется тонкий слой эмали, поэтому истирание зубов замедляется и резцы не такие заостренные, как у других грызунов. В результате на этих резцах у нее образуется выемка, где удерживаются мелкие семена, обрабатываемые нижними резцами.

Унекоторых грызунов, например, у тушканчиков (Dipodidae), слепышей (Spalacinae), слепушонок (Ellobius), резцы используются при разрыхлении плотной почвы во время прокладывания ходов. Именно поэтому очень крупные резцы сильно выступают вперед, а у некоторых видов (слепышей) губы смыкаются позади резцов.

Коренные зубы у грызунов хорошо развиты, число их немного сокращено, зубы прямоугольной формы, тесно прижаты к соседним, жевательная поверхность складчатая. Рисунок жевательной поверхности зубов является систематическим признаком. У видов, питающихся грубыми частями растений, коренные зубы без корней, подобно резцам, и поэтому растут по мере истирания зубов от перетирания пищи.

Урастительноядных копытных зубная система сходная. Число резцов может быть различным, их размеры определяются способом сбора пищи. Так, у жвачных парнокопытных резцы имеются только на нижней челюсти, поэтому эти животные срезают траву, придерживая

ееязыком. У непарнокопытных резцы имеются на обеих челюстях, что позволяет этим копытным щипать и скусывать траву. Клыки (рудиментарные) изредка сохраняются только у лошадей. Имеется диастема. Коренные зубы примерно одинаковые по размерам, жевательная поверхность широкая, лунчатая, что обеспечивает хорошее перетирание травы. С возрастом коренные зубы постепенно истираются.

Услонов (Elephantidae) из резцов сохраняются лишь верхние крайние, которые превратились в постоянно растущие бивни, служащие

10