Фауна пустынь, фауна аридных зон — совокупность видов животных, обитающих в пустынях и полупустынях, природных зонах, характеризующихся аридным (очень засушливым и жарким) климатом. Животные пустыни приспособлены преодолевать главные климатические особенности этой природной зоны — недостаток воды и чрезмерную жару. Чтобы сохранить воду, они максимально избегают её испарения с поверхности тела и концентрируют экскременты (мочу и фекалии)Nakate, Shashank (20.09.2011). «Desert Animals List». Buzzle.. Некоторые из них настолько искусно экономят воду или получают её из пищи, что им вообще не нужно пить. Чтобы спастись от жары пустыни, они, как правило, ведут ночной или сумеречный образ жизни (наиболее активны на рассвете и в сумерках).
Сохранение воды
Предотвращение испарения Пустынные животные разработали множество механизмов для уменьшения потери воды за счёт испарения. Пустынные млекопитающие потеют гораздо меньше, чем близкие им виды, живущие в других природных зонах. Например, верблюд может выживать при температуре окружающей среды до +49 °C без потоотделения«Arabian (Dromedary) Camel ». National Geographic. National Geographic Society., а у кенгуровых прыгунов полностью отсутствуют потовые железыSharma P. D. (2005). Ecology And Environment. RaGORI Publications. pp. 95—96. ISBN 9788171339051.. И птицы, и млекопитающие пустынь имеют масла на поверхности кожи, чтобы увеличивать её водонепроницаемость и препятствовать испарениюRoberts, M. B. V.; Reiss, Michael Jonathan; Monger, Grace (23 June 2000). Advanced Biology. Nelson Thornes. pp. 294—296. ISBN 978-0-17-438732-9..
Аналогичный метод используют пустынные насекомые, поскольку их кутикула покрыта воском для предотвращения испарения воды; однако при критических температурах (например, +30 °C для тараканов) молекулы воска в кутикуле перестраиваются, становясь проницаемыми и позволяя испарительное охлаждениеRoberts, Michael Bliss Vaughan (1986). Biology: A Functional Approach. Nelson Thornes. pp. 225—227, 234—235, 240. ISBN 978-0-17-448019-8.
Пустынные земноводные, такие как виды лягушек рода Phyllomedusa, имеют воскоподобное покрытие на коже, уменьшающее потерю воды. Лягушки выделяют липиды из желез в своей коже: когда их кожа начинает высыхать, они двигают конечностями по железам на спине и распределяют липиды по телуCaldwell, Janalee P (1999). «Animal adaptations». Deserts. pp. 24-27. ISBN 978-0-8061-3146-7.. Другие пустынные земноводные, такие как лягушки рода Cyclorana, избегают высыхания, зарываясь в засушливые периоды в почву и образуя своего рода кокон из сброшенной кожи: вместо того, чтобы отслаиваться, кожа остается прикреплённой, подобно кокону. По мере накопления слоев кожи водонепроницаемость увеличиваетсяCaldwell, Janalee P (1999). «Amphibians». Deserts. pp. 19-22. ISBN 978-0-8061-3146-7.
Испарение
Хотя у пустынных птиц отсутствуют потовые железы, они все же могут использовать испарительное охлаждение, тяжело дыша, что охлаждает трахею и легкие, и вибрируя горлом, что заключается в быстром трепетании кожи горла для перемещения воздуха над внутренней частью рта и глоткиMares, Michael A. (1999). «Birds ». Deserts. pp. 74-75. ISBN 978-0-8061-3146-7. Кенгуровые прыгуны и другие мелкие млекопитающие используют испарительное охлаждение аналогичным образом. При дыхании воздух испаряется из носа, охлаждая поверхность носовых проходов примерно до +24 °C. Низкая температура вызывает конденсацию влаги, частично компенсируя потерянную водуRastogi, S. C. (1971). Essentials Of Animal Physiology. New Age International. pp. 180—181, 198, 200, 204. ISBN 9788122412796. Этот процесс, называемый дыхательным теплообменом, работает лучше всего, когда стенки носового прохода имеют большую площадь поверхностиFeldhamer, George A.; Drickamer, Lee C.; Vessey, Stephen H.; Merritt, Joseph F.; Krajewski, Carey (2007). «Environmental Adaptations». Mammalogy: Adaptation, Diversity, Ecology. JHU Press. pp. 176—190. ISBN 978-0-8018-8695-9.
Некоторые животные обливают себя жидкостями своего тела, чтобы использовать испарительное охлаждение. Пустынные птицы, такие как аисты, американские грифы и ибисы, мочатся на ногиLougheed, Stephen C (1999). «Ibis». Deserts. pp. 289—290. ISBN 978-0-8061-3146-7, в то время как пустынные черепахи, чтобы охладиться, иногда выделяют слюну на шею и передние лапы. Аналогично, многие грызуны и сумчатые вылизывают себя, чтобы распространять слюну, хотя это эффективно лишь в течение короткого времени и требует, чтобы шерсть стала очень влажной.
Выделение
Моча Для выведения азотистых отходов млекопитающие (и большинство амфибий) выделяют мочевину, разбавленную водойLacher Jr., Thomas E (1999). «Klipspringer». Deserts. p. 324. ISBN 978-0-8061-3146-7Ophardt, Charles E. «Urea Cycle». Virtual Chembook. Elmhurst College.. Эти животные адаптировались к тому, чтобы сделать свою мочу максимально концентрированной (то есть использовать минимальное количество воды) для растворения мочевины. У пустынных млекопитающих более длинные и глубоко расположенные нефроныMunkácsi, I.; Palkovits, M. (1965). «Volumetric analysis of glomerular size in kidneys of mammals living in desert, semidesert or water-rich environment in the Sudan». Circulation Research. 17 (4): 303—311. doi:10.1161/01.res.17.4.303, а также меньшие и менее многочисленные кортикальные и юкстамедуллярные клубочки (клубочки представляют собой капиллярные сети, где из крови извлекаются как жидкость, так и отходы). Это, в свою очередь, приводит к меньшей скорости клубочковой фильтрации, и в целом меньше воды переносится из крови в почку«glomeruli ». Gale Encyclopedia of Medicine. The Gale Group, Inc. 2008.. Почки пустынных млекопитающих также лучше приспособлены к реабсорбции воды из канальцевой жидкости: хотя клубочков меньше, эти животные имеют более крупные юкстамедуллярные клубочки, чем корковые (первые играют важную роль в концентрации мочи)«Regulation of Urine Concentration». Anatomy & Physiology. CliffsNotes., тогда как для непустынных млекопитающих верно обратное. Пустынные млекопитающие также имеют более длинные петли Генле, структуры, эффективность которых в концентрации мочи прямо пропорциональна их длинеHalpern, E. Annette (1999). «Kidneys ». Deserts. pp. 323—324. ISBN 978-0-8061-3146-7. Эффективность их петель Генле повышается за счет повышенного уровня антидиуретического гормона в крови.
Пустынные амфибии могут накапливать больше азота, чем водные, и делают это, когда недостаточно воды для выведения азота в виде мочевины. Африканские лягушки рода Hyperolius могут накапливать избыток азота в иридофорах — пигментированных гранулах в своей коже — путем преобразования азота в гуанин, который составляет большую часть состава иридофоров.
Рептилии, птицы, насекомые и некоторые виды амфибий выделяют азотистые отходы в виде мочевой кислоты, а не мочевины. Поскольку мочевая кислота менее токсична, чем мочевина, для её выведения не требуется растворение в воде (поэтому она в значительной степени нерастворима).
Фекалии Большинство фекалий животных содержат более 75 % воды; однако животные пустынь реабсорбируют воду в кишечнике и производят гораздо более сухие фекалииRodríguez, Ana María (2012). Gray Foxes, Rattlesnakes, and Other Mysterious Animals of the Extreme Deserts. Enslow Publishers, Inc. p. 27. ISBN 978-0-7660-3697-0. Например, фекалии кенгуровых прыгунов содержат лишь 1/6 часть воды по сравнению с фекалиями других грызунов, не обитающих в пустынеMiller, Alden Holmes; Stebbins, Robert Cyril (1964). The Lives of Desert Animals in Joshua Tree National Monument. University of California Press. p. 9. ISBN 978-0-520-00866-3. У насекомых ректальная железа также всасывает воду, и насекомые выделяют сухие комочки. У птиц, а также у некоторых других позвоночных, мочеточник и прямая кишка ведут к клоаке, стенки которой также всасывают воду.
Другие методы Верблюды могут дополнительно экономить воду, закрывая отверстие в желудке, чтобы создать два отсека: один для воды, а другой для пищиSchmidt-Nielsen, Knut; Schmidt-Nielsen, Bodil (1952). «Water Metabolism of Desert Mammals». Physiological Reviews. 32 (2): 135—166. doi:10.1152/physrev.1952.32.2.135.
Зерноядные грызуны поддерживают низкий уровень метаболизма, чтобы уменьшить потери воды при дыхании (и предотвратить перегрев норы). Самки грызунов вырабатывают концентрированное молоко для своих детенышей, а затем поедают разбавленную мочу и фекалии своих детенышей, чтобы восполнить часть потерянной воды. Пустынные псовые и кенгуру едят экскременты своих детенышей по той же причине.
Австралийская лягушка Ranoidea platycephala экономит воду, удерживая мочу в мочевом пузыре, который при этом раздувается, как воздушный шар; затем она использует свой мочевой пузырь в качестве запаса воды в засушливый сезон.
Альтернативные источники воды
Пустынные животные получают значительное количество гигроскопичной воды из своей пищи. Многие питаются влаголюбивыми растениями: трубкозуб получает воду из диких огурцов Cucumis humifructusLacher Jr., Thomas E (1999). «Aardvark». Deserts. p. 3. ISBN 978-0-8061-3146-7, а верблюд зимой ест суккуленты и кустарники, получая достаточно воды, чтобы обходиться без питья два месяца. Антилопа орикс поедает листья акации поздно ночью, когда в них максимально содержание воды: в жаркий, засушливый день листья содержат всего 1 % воды; но в более прохладную, влажную ночь листья содержат 40 % воды. Некоторые животные пустынь способны получать воду из галофитных (солеводных) растений, поскольку они могут метаболизировать большое количество щавелевой кислоты и производить очень концентрированную мочу. также смягчает соленость галофита, которым он питается (Atriplex confertifolia), используя свои широкие, острые нижние резцы, чтобы соскабливать соленый внешний слой листьев и добираться до менее соленого центра.
Хищники получают воду из мяса и крови своей добычи. Насекомоядные животные, такие как земляной волк (разновидность гиен) и , таким образом, в значительной степени независимы от свободной водыBraun, Janet K (1999). «Aardwolf». Deserts. pp. 3—4. ISBN 978-0-8061-3146-7.
Животные пустынь получают большую часть воды из метаболических процессов, используемых для расщепления пищи. Количество воды, получаемой из жиров, почти вдвое больше, чем количество воды, получаемой из углеводов, поскольку первые содержат больше водорода (что определяет количество производимой воды). Воды, получаемой в результате метаболизма, более чем достаточно, чтобы компенсировать воду, теряемую из-за испарения в легких (которое увеличивается из-за необходимости кислорода для расщепления пищи).
Регулирование температуры тела
Морфологические приспособления
Некоторые пустынные млекопитающие, такие как капский заяц и лисица фенек, имеют большие уши (ушные раковины), которые помогают им охлаждаться: когда уши стоят вертикально, увеличивается приток крови к многочисленным сосудам, и тепло рассеивается«Large ears used to cool off: jackrabbit ». Ask Nature. The Biomimicry 3.8 Institute. 2012-06-23. Однако наблюдали, как при температуре +48 °C капский заяц на востоке Аравийского полуострова сидел в тени и прикрывал себя ушами, так как поднятие ушей в такую погоду наоборот поглотило бы больше тепла«Desert hares». The National. United Arab Emirates: Abu Dhabi Media..
У пустынных млекопитающих меньше жира, чем у родственных им видов, обитающих не в пустынях, поскольку жир действовал бы как термоизоляция, удерживая тепло. Имеющийся у них жир локализован, например, в верблюжьем горбу или на шее бизона. Однако что касается меха, у пустынных животных толстый изолирующий покров, который препятствует передаче тепла к телу. Шерсть распределена неравномерно, оставляя лишь редкие участки, называемые «тепловыми окнами», в подмышечных впадинах, паху, мошонке и молочных железах. Тепло может рассеиваться через тепловые окна посредством конвекции и теплопроводимости.