§ 11. Воздух в жизни животных

Определения и обозначения

Воздушная среда — условия жизни животных, которые создают атмосферный воздух, его состав, влажность, температура и движение. Иными словами, это не только воздух, которым животное дышит, но и окружающие его условия. Они влияют на то, где животное может жить и как ему нужно приспосабливаться.

Газообмен — поступление кислорода в организм и удаление углекислого газа между организмом и окружающей средой. Этот обмен поддерживает нужный состав газов в организме. Благодаря ему клетки получают кислород, а углекислый газ, который образуется в них, не накапливается.

Дыхание — процесс использования организмом кислорода для получения энергии с выделением углекислого газа и воды. Если сказать проще, клетки расходуют кислород, чтобы получать энергию для работы организма. Это понятие охватывает не только вдох и выдох, но и процессы внутри клеток.

Дыхательные органы — органы и системы органов, обеспечивающие газообмен животного со средой. К ним относятся, например, лёгкие, жабры и трахеи, а у некоторых животных газообмен идёт через поверхность тела. Их устройство помогает получать кислород именно в тех условиях, где живёт животное.

Как это устроено

Кислород необходим животным потому, что клетки используют его при получении энергии из питательных веществ. Энергия нужна для движения, роста и работы внутренних органов. Когда клетки используют кислород, в них образуется углекислый газ, который должен удаляться из организма. Поэтому животное одновременно поглощает кислород и выделяет углекислый газ.

Путь кислорода в организм зависит от устройства тела животного. У дождевого червя газ проходит через тонкую влажную поверхность тела, а у насекомого воздух распределяется по трахеям — разветвлённым трубочкам. Рыбы получают кислород из воды жабрами, а многие наземные позвоночные — из воздуха лёгкими. Разные способы решают одну задачу: доставить кислород к клеткам и удалить углекислый газ.

Дыхательные органы связаны со средой обитания и размерами животного, потому что газ должен добраться до всех клеток. У маленьких или тонких животных часть газообмена может идти через поверхность тела, но с увеличением тела одной такой поверхности часто недостаточно. Разветвлённые трахеи или внутренние лёгкие помогают увеличить площадь обмена и доставлять кислород глубже в организм. В воде и на суше нужны разные решения, поскольку животные получают кислород из разных сред.

Влажность воздуха влияет на то, как быстро вода испаряется с поверхности тела. В сухом воздухе потеря воды обычно усиливается, а высокая температура может ускорить испарение и привести к перегреву. Поэтому наземные животные используют покровы, укрытия и особый режим активности, чтобы уменьшать обезвоживание. Для дыхания влажность тоже важна: поверхности, через которые проходит газообмен, не должны пересыхать.

Температура меняет скорость жизненных процессов у животных, а также влияет на теплообмен с окружающей средой. При движении воздуха тепло и водяной пар быстрее уносятся от поверхности тела, поэтому животное может быстрее охлаждаться или терять воду. Изменение атмосферного давления влияет на условия дыхания и жизни, особенно при резкой смене высоты. Сочетание этих факторов может менять активность животных и места, где им удаётся жить.

Значение свойств воздуха для животных

Сравнивай в таблице не только влияние отдельного свойства, но и ответную реакцию животного. Приспособление помогает справляться с условиями, однако резкое или сильное изменение среды может стать опасным. По строкам удобно проследить, как разные свойства воздуха связаны с жизнью животного.

Разбор задач

Задача 1. Животное оказалось в закрытом непроветриваемом помещении. Объясни, почему со временем ему становится трудно дышать. Для ответа проследи, что происходит с газами в помещении и как это связано с работой клеток.

1. Животное поглощает кислород из окружающей среды, потому что клетки используют его для получения энергии.
2. При дыхании клетки образуют углекислый газ, который животное выделяет наружу.
3. В закрытом помещении запас воздуха не обновляется: кислорода становится меньше, а углекислого газа — больше.
4. Значит, условия для газообмена ухудшаются, и животное постепенно испытывает недостаток кислорода.

Ответ. В непроветриваемом помещении животное расходует кислород и выделяет углекислый газ, а свежий воздух не поступает. Поэтому со временем кислорода для нормального дыхания становится недостаточно.

Задача 2. Сравни дыхание дождевого червя и насекомого и укажи, какие особенности помогают им получать кислород из воздуха. Важно назвать не только органы, но и объяснить, как они работают.

1. У дождевого червя кислород проходит через влажную поверхность тела, поэтому его кожа должна оставаться влажной.
2. У насекомого воздух поступает через отверстия и движется по трахеям — разветвлённым трубочкам внутри тела.
3. В обоих случаях кислород должен добраться до клеток, но путь у животных устроен по-разному.
4. Следовательно, червю помогает влажная кожа, а насекомому — система трахей, проводящая воздух внутрь тела.

Ответ. Дождевой червь получает кислород через влажную поверхность тела, а насекомое — через трахейную систему. Влажность кожи помогает газообмену червя, а разветвлённые трахеи доставляют воздух к тканям насекомого.

Задача 3. Объясни, почему пустынные животные часто активны ночью и имеют приспособления, уменьшающие потерю воды. Свяжи особенности их поведения с температурой и влажностью воздуха.

1. Днём в пустыне воздух обычно сильнее нагревается, а высокая температура может усиливать испарение воды и перегрев.
2. Ночью становится прохладнее, поэтому активное движение в это время помогает уменьшить тепловую нагрузку.
3. Сухой воздух способствует потере влаги, поэтому животным полезны покровы и поведение, снижающие испарение и контакт с жарой.
4. Значит, ночная активность и сохранение воды — способы приспособиться к сочетанию высокой температуры и низкой влажности.

Ответ. Ночью в пустыне прохладнее, поэтому животное меньше рискует перегреться и потерять воду. Приспособления, уменьшающие испарение, помогают ему пережить сухие и жаркие условия.

Типичные ошибки

Ошибка: считать, что животные только поглощают кислород и совсем не выделяют углекислый газ. Так думают, если смешивают дыхание животных с фотосинтезом растений; проверь себя, назвав оба направления газообмена — кислород поступает, углекислый газ удаляется.

Ошибка: называть лёгкие единственным дыхательным органом. Это происходит, если вспоминать только дыхание человека; проверь себя примерами животных, которые дышат кожей, жабрами или трахеями.

Ошибка: отождествлять дыхание только со вдохом и выдохом. Вдох и выдох обеспечивают движение воздуха, но дыхание включает также использование кислорода клетками; проверь себя вопросом, где организм получает энергию и что при этом образуется.

Ошибка: считать влажный воздух безусловно полезным для любого животного. Влияние влажности зависит от вида, температуры и способности организма регулировать испарение; проверь себя, учитывая сразу условия среды и особенности животного, а не один показатель.

Связь с другими темами

Чтобы разобраться в теме, вспомни состав воздуха, значение кислорода, строение клетки и обмен веществ. Это поможет понять, почему кислород нужен клеткам и откуда берётся углекислый газ. Тема связана со средами обитания: водные и наземные животные получают кислород разными способами. Позже эти знания пригодятся при изучении приспособлений, регуляции жизненных процессов и охраны атмосферного воздуха.

Что запомнить

• Кислород воздуха необходим животным для получения энергии.
• При дыхании животные поглощают кислород и выделяют углекислый газ.
• Газообмен происходит через специальные дыхательные органы или поверхность тела.
• Строение дыхательной системы зависит от среды обитания и образа жизни.
• Влажность и температура воздуха влияют на испарение воды и теплообмен.
• Движение и давление воздуха могут изменять условия жизни и активность животных.