Введение к работе
Актуальность темы. Полуводные млекопитающие - это ярко выраженная экологически переходная группа животных, у которых с большое вероятностью можно обнаружить начальные стадии развития новых адаптации /Кокшайский, 1988/. Как и у многих наземных, у лолуводных млекопитающих, только приступивших к освоению ноной для себя среды обитания, важнейшей функцией волосяного покрова остается теплозащита, осуществляемая с помощью значительного количества воздуха, который захватывается покровом при погружении /Кокшайский и др., 1980; Calder, 1969; VJilliama et all, 1988 J , Способность покрова захватывать воздух при плавании и нырянии влияет также на локомоцию животных /Мордвинов, 1984; Kohler, 1991 / І а необходимость поддерживать волосяной покров в надлежащем функциональном состоянии, благодаря которому осуществляется захват воздушной прослойки, накладывает отпечаток на все стороны жизни лолуводных животных /Patenaude, Bovet, 1984; Holet, Kruuk, 1989; Vogel, 1990; Prancie, Bonesa, 1991; MacArthur, 1992 / . Тем не менее, вплоть до настоящего времени отсутствуют сколько-нибудь определенные представления об особенностях взаимодействия волосяного покрова.с водой, которые могли бы объяснить его функциональную специфику у полуводных животных и придать функциональный смысл большому числу данных по морфологии таких млекопитающих.
Цель и задачи работы.'Цель настоящей работы - на основе экспериментального количественного исследования одного модельного вада полуводных млекопитающих /водяной полевкя/ с привлечением по мере необходимости оригинального сравнительного ма-
териала по другим наземным и полуводным животным /всего 35 видов/ выяснить, каковы конкретные механизмы, определяющие структурную целостность и функциональную эффективность волосяного покрова при контакте с водой. Поставленная цель предполагает решение следующих исследовательских задач: 1. описание общего состояния волосяного покрова водяных полевок в воде; 2. экспериментальное изучение динамики воздушной прослойки внутри покрова, ее пространственных и временных характеристик у погруженных животных; 3. оценка смачиваемости волос полуводных и наземных млекопитающих; 4. оценка механической надежности волосяного покрова в воде как единой трехфазной конструкции; 5. разработка биофизической модели волосяного покрова.
Научная новизна. Впервые экспериментально исследована смачиваемость волос полуводных и наземных млекопитающих. Показана видовая и экологическая неспецифичность физико-химического взаимодействия отдельных волос с водой. Впервые изучено влияние липидов с поверхности волос млекопитающих на поверхностное натяжение воды. У активных штотных в погруженном состоянии определен объем теплозащитного воздушного слоя внутри волосяного покрова, измерена его толщина, исследована динамика воздушной прослойки при плавании полевок под водой. Впервые у погруженных в воду живых полевок измерена упругость волосяного покрова как единой конструкции. На основе экспериментального измерения упругих деформаций отдельных волос и при помощи теоретических расчетов показано значение сил поверхностного нагякения воды для функционально значимого увеличения упругости покрова в погруженном состоянии по сравнения с упругостью на суша. Практически все использованные зксперямен-
- 5_-
тальныэ приемы исследования были впервые раэраоотаны в процессе данной работы. На основе экспериментального материала предложена оригинальная биофизическая модель волосяного покрова у погруженных в воду млекопитающих. Эта модель устанавливает связь меаду водонепроницаемостью волосяного покрова, его упругими деформациями при погружении и-основными структурными характеристиками меха, такими как густота, толщина и длина волос.
Практическое значение. Выявленные в результате исследования общие закономерности и особенности взаимодействия волосяного покрова млекопитающих с водой могут служить базой для количественного физически обоснованного анализа тонких деталей адаптации волосяного покрова различных животных к полуводному и водному образу жизни. Полученные результаты можно использовать при планировании мероприятий по очистке водных местообитаний млекопитающих от техногенных загрязнений.
Апробация работы. Результаты исследования были доложены на объединенном коллоквиуме лаборатории экологии, поведения и морфологии высших позвоночных, лаборатории биоакустики и лаборатории биоиндикации Института проблем экологии и эволюции км. А.Н.Севэрцова РАН.
Публикации. По теме работы опубликовано 6 работ.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, 8 глаз, кратких выводов и списка литературы, изложена на 216 страницах машинописного текста, иллюстрирована 50 рисунками и включает 7 таблиц. Список литературы содержит 112 наименований, из них 64 на иностранных языках.