沙漠

不所有的沙漠是热,桑迪。一个沙漠是定义为缺水,而非其温度。这并不意味着没有水,但降雨水和其他投入,不规则和罕见的。沙漠覆盖了三分之一的地球陆地表面(图2.1)。这包括半干旱地区(年降水量不足600毫米),干旱地区(小于200毫米)和看起来地区(少于25毫米)。沙漠在背风的一面山脉,从海洋和内陆地区的远程干稳定的气团,抵制对流电流会带来雨。世界上大部分的炎热的沙漠(亚热带沙漠诸如澳元和阿拉伯沙漠和撒哈拉沙漠)位于

图2.1的世界大沙漠。(1)大盆地;(2)莫哈韦/索诺兰沙漠;(3)加利福尼亚半岛;(4)奇瓦瓦;(5)秘鲁;(6)阿塔卡马(智利);(7)巴塔哥尼亚;撒哈拉沙漠(8);(9)纳米布; (10) Kalahari; (11) Arabian; (12) Turkestan; (13) Iranian; (14) Thar; (15) Gobi; (16) Australian. Drawing by Ken Miller.

在该地区25°35°北之间南部的赤道,干燥的空气主要之间倾向于被困风带和风暴系统。很酷的沿海沙漠(如纳米布沙漠,秘鲁智利沙漠和在墨西哥的下加利福尼亚的沙漠)形式在亚热带地区寒冷的极地海洋洋流。潮湿、寒冷的空气接触而形成的寒冷的海洋当前移动内陆的热带空气薄层在炎热和干燥。这不会产生降雨,但结果在晚上凝结,这些沙漠的生物作为水分的来源。温带或寒冷的沙漠形式的雨影的山脉或在一个伟大的距离海洋。中亚的戈壁沙漠就是一个例子,其高度和距离海岸导致极端干旱和寒冷的条件。的极地沙漠南极洲的相当不同于其他沙漠由于没有缺水在南极洲——它被认为拥有世界上90%的淡水储存,以99%的表面被冰雪覆盖的南极洲。水是冰或雪,然而,并非用于生物和无冰的小范围土地在南极洲主要是干。干旱的山谷维多利亚的土地(也称为罗斯沙漠)是最广泛的无冰的土地在南极地区。他们被认为是非常干燥和部分没有收到任何降雨,或其他降水,至少在过去的二百万年。沙漠的结果低降雨量但他们也极端温度和温度的快速变化。定期在撒哈拉沙漠,气温可以达到超过50°C和地面温度可高达70°C,而在戈壁沙漠的空气温度低至-40°C。

下雨时,在沙漠里,雨会很重。这导致洪水,但水迅速排水或下沉到地面。因此可用只是短暂的沙漠生物,除非他们可以访问地区水积累和持续的时间更长。沙漠生物有不同的机制应对罕见的和不可预知的水。如果没有水分,然而,就没有生活。以及缺乏水,沙漠生物已经挂在水的问题。这部分是因为空气非常干燥,但高温和风力也可能导致高水从他们的身体损失。他们必须生存失水或限制它,这样他们可以保留充足的水再最后,直到它变得可用。

沙漠生物面临的主要压力是罕见的和不可预测的水,失水率高,极端温度和大温度范围。其他问题可能包括不稳定的环境中由于周期性的洪水,大风和不稳定的地面,暴露于太阳辐射和缺乏食物或营养。

生活在沙漠里

生物秀两大应对他们面临的极端条件在沙漠。他们有适应性,使他们在面对低潮的功能可用性和高温或者逃避,放弃或避免恶劣的条件,限制他们的活动或更有利的增长时期。这对应于适应能力(适应性允许有机体在极端条件下经营)和阻力适应性(适应性允许有机体为了避免或生存压力,直到条件有利于经济增长的回报),在第一章中描述。很多生物显示这两个反应的混合物。青睐的生物响应取决于特定的需求,其栖息地,其进化历史和它的大小和程度的流动性等因素。

适应能力对低水可用性涉及到能力访问可用的水源,限制水的能力损失从有机体和蓄水能力。对高温的响应涉及到生物的能力,以避免增加热量和失去热量的能力。大生物(如骆驼)有更大的能力来存储水比小的微生物(如细菌)和他们的问题与水损失因为他们更小的表面积与体积。获得热量的问题也在减少,因为类似的原因,但是,相反地,他们不能够失去热量。适应的生物已经进化的套件也取决于有机体的复杂性。哺乳动物适应比细菌更复杂的套件。大型动物可以移动距离大于小动物,植物和微生物可能没有或几乎不能移动。动物可以在应对行为适应恶劣的条件——例如,迁移到找到水源,而植物和微生物没有,或限制,以这种方式作出反应的能力。

电阻适应包括逃避或避免恶劣的条件。这个操作在不同的时间尺度,从避免活动中最热的一天活动只在夜间通过在休眠几个月或几年,直到下雨和条件有利于增长的回报。隐生现象是最终抵抗适应性,生物能够生存在一个多年不变形的休眠状态。再次,机体的适应性进化取决于它的进化历史。抵抗适应性涉及行为反应,比如穴居沙,被发现在动物。休眠植物和微生物有一个更大的趋势,尤其是在种子和孢子的形成,潜伏到返回的有利条件。

沙漠的哺乳动物

哺乳动物是最复杂的生物已经进化出复杂的行为和生理反应环境的要求。然而,他们的规模和复杂性,强加一些限制的适应他们已经能够发展,例如,他们不隐生现象的能力。骆驼是沙漠中最著名的哺乳动物让我们看看为什么它是这样一个成功的沙漠居住。

骆驼有两种:单峰骆驼(求单峰或阿拉伯)骆驼和大夏的(two-humped)骆驼。单峰骆驼与热、干燥、平坦的沙漠(亚热带沙漠撒哈拉沙漠和阿拉伯沙漠等)而双峰骆驼生活在山区,岩石的地区(冷温带沙漠、戈壁沙漠等)。这两个物种共存在土耳其,阿富汗和土库曼斯坦他们交配,这表明它们是密切相关的。下面的讨论集中在单峰骆驼,将简称为骆驼。单峰骆驼是完全驯化等方面的生物是由人类的关系。

骆驼是食草动物,浏览和放牧沙漠植被。沙漠植被稀疏,因为低降雨量。一年生植物,提供郁郁葱葱的放牧,之后才出现降雨,因此不提供一个可靠的食物来源。骆驼依靠顽强的多年生植物,提供一个更持久的适应低降雨量的食物来源。这个骆驼的食物的主要特点是稀疏的,艰难的,咸的,用小那卷曲的叶子,这可能会减少到荆棘。骆驼浏览在一个大区域,通常覆盖距离的50公里每天寻找食物。他们浏览稀疏,采取从一个工厂,然后咬一口。这避免了overbrowsing植被,并允许它恢复;骆驼用自己的食物来源是可持续的。他们吃各种各样的植物和植物可以吃其他动物不能。 Their ability to go for long periods没有水意味着他们可以以地区远离水源。骆驼的坚韧的嘴唇和舌头让他面对艰难的植被,它甚至可以吃自己的刺。骆驼的生理允许其应对食盐摄入量从食物和喝盐水;事实上,他们需要盐和,在缺乏天然来源的盐,需要每天定量的45 - 60克。

凉爽的季节,骆驼可以完全依赖他们的食物植物对水的摄入量,而平均每分钱由50 - 60水在凉爽的季节。甚至当温度达到- 35°C,骆驼可以只要15天没有喝酒。只有当温度超过40°C,他们需要在短期和定期喝。当他们喝,骆驼在水中有巨大的能力。骆驼是脱水,经过几天没有水热条件下,可能会在几个小时喝200升的水,相当于130升(约一浴)在几分钟第一次喝酒。这水迅速转移到骆驼的血液,它可用来补充组织。这种快速稀释血液的流动的水会对大多数动物是致命的,因为由此产生的渗透压力会导致红细胞破裂。然而,骆驼的血红细胞不受影响。能够在短时间内喝大量的水,也意味着它可以花最少的时间在园方地区水源。在脱水条件,含水量哺乳期骆驼奶的实际上是增加,确保年轻人的生存。

骆驼能生存严重脱水导致他们体重的百分之损失20 - 25(身体水总量的30%)。相比之下,人类死亡如果他们失去了水相当于体重的12%。大部分的水从骆驼的肠道丢失和细胞之间的空间。相对较少的水是细胞丢失的骆驼在脱水。脱水骆驼发展一个空心的一面背后的肋骨。游牧民族可以判断在10升骆驼需要喝多少水从空洞的形状。没有其他哺乳动物可以生存好几个星期没有水和仍然活跃,这一壮举使骆驼在干旱地区宝贵的人类。以及幸存的高水平的脱水,骆驼有很多节约水在他们的身体机制。大体型的骆驼意味着损失的水通过皮肤蒸发小于小动物。骆驼减少高温出汗降温的依赖。他们生产浓缩尿液(高盐和尿素,但低水),相对干燥的粪便和慢慢地呼吸,减少水在呼吸。要求高的盐摄入量是由浓缩尿液的生产。鼻腔有大洞采取行动,滋润干燥的吸气,恢复水过期的气体。

没有证据表明骆驼可以储存水在他们的身体。老普林尼(c。公元23 - 79年)是第一个表明骆驼把水储存在他们的胃。然而,没有解剖或生理证据支持这个建议,骆驼可以把水储存在他们的胃,或任何其他他们身体的一部分。水并不是储存在驼峰。最困难时期主要由脂肪和作为食品商店。脂肪的新陈代谢产生水,但这是超过气体的水量损失的过期期间获得所需的呼吸氧气参与脂肪代谢。脂肪是一个很好的绝缘体,如果是均匀分布在皮肤表面的骆驼将无法失去的热量有效地通过其表面。脂肪储备集中在驼峰(和肾脏)允许热量丢失畅通剩余的皮肤上。

大多数哺乳动物控制内部温度相当严格的限制。他们通过出汗失去热量,气喘吁吁,暴露的皮肤。这些机制也导致水分流失。骆驼减少水损失通过允许其内部温度波动更比其他哺乳动物。区别它们的内部温度在清晨和下午可高达6°C。容忍内部温度的增加,将丢失的骆驼节约水通过出汗和其他机制失去热量。据估计,骆驼节省多达5公升的水每天通过允许其内部温度波动。骆驼吸热减少有浅色皮肤和薄的外套,盾牌身体从太阳。他们面对太阳,从而减少暴露于辐射热量和脂肪的驼峰使更多的暴露。高大的身材和长腿让热量丢失的无毛,绝缘不好的身体的下半部分,提高身体离地面气温凉爽的地方。 The mechanisms which enable camels to survive in the desert are summarised in Figure 2.2.

其他大型食草哺乳动物的亚热带沙漠包括羚羊、瞪羚、瘤牛和野生驴,在澳大利亚,袋鼠

热

传导、对流和辐射的动物

水

反映了辐射热量代谢生成水生成的新陈代谢粪便和食物和饮料蒸发产生粪便和反射辐射热量代谢水蒸发新陈代谢产生的食物和饮料

损失

获得

图2.2的主要路线得失热量和水的骆驼等动物。

和小袋鼠。这些分享一些适应沙漠环境骆驼所示,虽然没有显示相同程度的阻力。哺乳动物食肉动物包括沙漠狐狸、豺、鬣狗、土狼、猫、小獾,臭鼬、雪貂、一些澳大利亚食肉袋鼠和野狗。只狐狸在极干旱地区。这些食肉动物获得大多数,如果不是全部,他们的水从食用猎物的身体需求。

沙漠小哺乳动物可以避免最糟糕的强调白天炎热和干燥的撤退,或在一天中最热的一天,在洞穴或岩石裂缝。大多数这些啮齿动物,没有比一只老鼠的大小。不仅是洞穴内的温度低于白天外,但湿度高2 - 5倍,部分原因是动物的呼吸。通过避免热的天,沙漠啮齿动物逃逸带来的温度调节问题暴露于太阳。他们不流汗因为小体型,因此相对较大的表面积,意味着他们无法生存水的损失。外一种啮齿动物,然而,发现自己被困在白天,由于也许被捕食者从它的洞穴。Kangaroo-rats紧急温度调节系统,使他们能够在这种情况下生存。它们产生大量的唾液浸湿的皮毛的下巴和喉咙,产生蒸发冷却。通常,失水是局限于呼吸,这损失是减少了冷却空气,因为它使鼻子,所以它有更少的水。其他节约用水措施包括生产浓缩尿液和粪便干燥。许多沙漠啮齿动物完全依赖他们的食物来源的水。埃及跳鼠和美国kangaroo-rats可以活下去干饮食的植物种子。代谢水,生产食物的氧化的产物,可以是一个动物在干旱地区用水的主要来源。

其他沙漠脊椎动物

沙漠鸟类可以远距离旅行获得水。他们的水的供应问题变得更加严重的繁殖季节时,他们还必须满足雏鸟的需要。非洲沙鸡经常巢40公里远离积水。雄性鸟渡轮水的小鸡泡他腹部的羽毛。这些具有独特的结构,使他们能够像海绵一样,吸收和拿着水。美国鸟类产生“奔跑者”从其胃液体流下的喉咙,喝醉了的雏鸟。鸟类的羽毛不仅使他们飞,也很好的绝缘,保护鸟类来自太阳的热量。如果他们需要失去热量,他们摆动喉咙,创建一个冷却空气的流动通过湿润口腔内部。鸵鸟羽毛可以提高稀疏分布的背,使冷却空气流在大面积的皮肤表面。

沙漠爬行动物,如蛇、蜥蜴、壁虎和乌龟,像小型哺乳动物,避免一天中最热的一天由穴居在地上或躲在岩石裂缝。他们必须执行一个微妙的平衡适当的内部温度。需要足够高的温度,让动物是活跃的,但是,如果它太高了,动物就会死亡。爬行动物有一个非常有限的能力来生成自己的热量,与哺乳动物和鸟类,依靠太阳的热量来提高温度足够活动发生。通常晚上寒冷的沙漠和一些爬行动物都在夜间活动。在早上,他们沐浴在阳光下,吸收热量,提高他们的内部温度水平,在那里他们可以成为活跃。随着一天的热量增加,他们撤退到避难所。在下午晚些时候和晚上早些时候,气温再次成为适合活动。爬行动物可以扩展他们的适应时期的活动,使他们更快地获得或失去热量在他们需要的时候出现。一些纳米布沙丘蜥蜴,当他们出现在早晨,按他们的身体对温暖的沙子来获得表面的热量。随着温度的上升,它们采用stilt-like姿势提出上面的身体表面并定期提高对角反对四肢,允许更多的热量损失。

沙漠两栖动物有特殊的水可用性问题,因为他们需要在水中产卵。他们因此限制地区的沙漠一个合适的水域定期至少是可用的。沙漠池塘后形成的强降雨和迅速枯竭。的降雨为两栖动物繁殖提供充足的水可能被长期的干旱期。最著名的沙漠两栖动物之一是犁足蟾蜍的索诺兰沙漠北美。蟾蜍在干旱期进入休眠状态。他们近一米挖掘地面相对潮湿的环境,在那里他们可以保持长达九个月。有些两栖动物包围泥茧而其他人产生一个茧干死皮防止快速失水。动物也积累尿素提高了组织的渗透浓度,结果在一个净的水流入他们的身体周围的土壤。他们还可以容忍脱水的组织和存储水的形式稀释尿液在膀胱。 When it rains, the spadefoot toad emerges and breeds. The eggs develop rapidly and the pond becomes full of tadpoles. The pond may also become colonised by algae and fairy shrimps (small crustaceans). If fairy shrimps are present, two types of tadpoles are formed. Herbivorous tadpoles feed on the algae while larger carnivorous tadpoles feed not only on the shrimps but also on their herbivorous colleagues. The formation of these two types of tadpole is an insurance policy for the toad species. If it rains again, the pond will become muddy and the carnivorous tadpoles will not grow well since it is difficult for them to see their prey. The herbivorous tadpoles will continue to feed on the algae and may mature in large numbers. If it fails to rain, it is important that at least some individuals complete their development. The carnivorous and cannibalistic tadpoles develop quickly by consuming their siblings. They compete for the rapidly disappearing puddles of water and a few survive to breed after the next rainfall.

沙漠无脊椎动物

有三个大组沙漠无脊椎动物:那些永远存在于土壤(由线虫和螨和spring-tails),这些活动表面上至少部分时间(蜈蚣、蜘蛛、蝎子和各种各样的昆虫)和那些与临时的水域(虾、蟹、线虫和一些昆虫)。其他不太突出沙漠无脊椎动物包括蜗牛、潮虫,蚯蚓和千足虫。

土壤无脊椎动物以有机材料所埋的风雨,与它相关的微生物分解或其他土壤无脊椎动物。植物也被动物的活动活跃的表面上,例如白蚁、蚂蚁等昆虫。找到最高的线虫密度接近沙漠植被和前十厘米的土壤。而邻近的土壤和植被提供了一些防止高温和高水损失,干燥可能是一个重大的挑战,他们的生存。

节肢动物活性表面的地面仍然花时间在表面之下的重要组成部分,他们对恶劣的环境和保护可能只出现饲料,收集水,也许找到一个伴侣。蚂蚁和白蚁是无脊椎动物的主要组件的沙漠,与他们的生物量超过所有其他无脊椎动物的结合,甚至在有些地方的脊椎动物。一系列的蚂蚁在沙漠,特别是在澳大利亚的干旱地区。他们住在鸟巢下地面。白蚁在全世界的沙漠。巢穴扩展上方和下方地面,但最热的沙漠地下,巢几乎完全。在巢觅食区建立。大多数沙漠白蚁只有小耐失水和饲料时,湿度高。蚂蚁干燥但仍有更多的宽容,撤退到鸟巢时温度很高。白蚁精心构建的体系结构创建一个流动的空气通风和冷却鸟巢,和太阳丘的方向意味着,他们倾向于只吸收热量,当气温很低。

各种各样的其他团体的昆虫吃沙漠植被中最突出的是蚱蜢,蝗虫。沙漠蝗虫发生在两种形式的很长一段时间被认为是单独的物种。他们的生命周期允许他们利用沙漠植被发生后雨水的冲洗。干燥的时期,他们是苍白的颜色,孤独和繁殖每年一次。下雨的时候,产生的冲洗的植被让更多年轻的生存比干燥的时期。这些成为一起拥挤在植被减少收缩在随后的干旱期。拥挤刺激他们转换为较暗的群居的形式,可以产生巨大的成群数百万的编号。低压天气系统刺激发射到空中,它们携带的天气模式可能会产生更多的雨,因此植被和食物。这些群巨大的破坏力和威胁人类农业因为他们吞噬所有植被的路径。最终,数量减少,他们的简历单独形式。

图2.3纳米布甲虫(tenebrionid)从雾收集水分-水滴积累在它们的身体里伸出来。乔ogy画。

从家庭Tenebrionidae甲虫通常被认为是最适应沙漠生活的昆虫,与他们的数量还在不断增加地区不利的其他形式的生命。他们可以生活在干燥的食物没有任何水和一些活跃在一天中最热的一天。他们非常宽容的脱水。体液的渗透压浓度(血淋巴)保持在脱水和补液的情节,虽然血淋巴体积变化,从而维持细胞的生理完整性。Tenebrionids非常蜡状表皮,从而减少在其表面水分流失。他们背翼例(翅鞘)融合,形成一个空腔覆盖。呼吸开口(呼吸孔)开放到这个空腔,因此并不直接接触干燥的空气。这样可以减少水的数量中失去呼吸。他们从直肠水重吸收,产生非常干燥的粪便。纳米布tenebrionid甲虫收集水分从雾中源于寒冷的沿海电流离岸纳米布沙漠。晚上雾发生时,他们迁移到沙丘的顶部,凝结的伟大。他们站在他们的头上,将脸转向风吹来的方向。水分从雾凝结背上,滴入嘴(图2.3)。

昆虫和其他节肢动物是如此成功的沙漠的居民,尽管他们体积小,因此相对较大的表面积,因为他们的能力限制水的损失。他们这样做有蜡状表皮,不透水,和呼吸系统涉及表皮上的开孔和空气管(导管和trache-oles),提供足够的氧气到组织而限制水的损失。通过粪便水损失限制通过直肠水重吸收。水是通过摄入食物和收集冷凝和一些物种可以从空气中吸收水分,即使在相对湿度低于81%。水在细胞内,与水的体积在体腔减少脱水,同时保持其渗透浓度。最极端的条件可以避免钻洞,通过休眠不利时期和每日和季节性的活动和繁殖模式。温度调节还可能涉及到身体颜色和行为、姿势和取向,使动物得到或失去热量。

无脊椎动物的居民临时沙漠极端干燥的池塘有生存期。所面临的这些问题也在其他环境中那些居住在临时的水域,将被视为在本章后面。

沙漠植物

几乎所有的沙漠地区支持某种类型的植被,沙丘和裸岩支持。植物面临类似问题的动物在沙漠地区,特别是极端温度和较低的、不规则的和不可预知的供水。在某些方面,他们的水供应问题比那些面临的动物因为他们不能依赖他们的食物来源的水。植物生产糖他们用来燃料通过光合作用代谢。他们需要水和空气中的二氧化碳进行光合作用。二氧化碳通过毛孔进入工厂(气孔)的叶子。如果气孔开放,允许空气的进入,他们还允许水的损失。这个过程称为蒸腾。植物通过蒸腾作用可以弥补水失去了通过根吸收水。在沙漠里,空气非常干燥,从而可能在非常高蒸腾。 This, together with low water availability, means that desert plants have problems maintaining their water content.

沙漠植物已经解决了水问题以多种方式。绝大多数的沙漠植物都是短暂的。大自然最壮观的景象之一是短暂的沙漠植物的生长和开花后降雨。短暂的一年生植物种子发芽,只有雨后潜伏。然后他们生长,花朵和种子在短短几周内,这样他们就可以完成他们的生命周期,而水仍然可用。当然,这是一个与植物抵抗策略躺休眠,以种子的形式,直到有利条件。种子可能干够新陈代谢停止,成为anhydrobiotic。发芽的种子后,降雨可能是一个很冒险的策略,因为可能没有足够的水对植物完成开发和设置种子再次之前它可能枯萎死去。一些沙漠植物已经解决了这个问题通过化学抑制发芽的种子。如果有足够的降雨,化学冲走,种子发芽后,但是,如果只有少量水可用,发芽是预防。一年生植物(死后设置种子)占据了绝大多数的短命植物。短暂的多年生植物生存作为一个地下灯泡或球茎。短暂的一年生植物在沙漠青睐的最大降雨量的变化。在最干旱地区的北美的沙漠,如死亡谷,降雨是非常变量,短暂的一年生植物占96%的植物。哪里有更少的降雨量的变化,多年生植物占优势。

多年生植物生存在沙漠环境中通过收集水效率和适应性,允许他们保留水。温带树木和灌木有尽可能多的地下组织,根的形式,如地面。沙漠植物从两到六倍的地下组织,允许根部收集水在一个大的领域。这意味着植物分布稀疏,沙漠植被通常是稀疏的。一些沙漠树木和灌木可以发送侧根75米到达水源。减少蒸腾减少水的表面积可以丢失。沙漠植物的角质层蜡质,这样水的损失仅限于气孔开放。大部分的植物组织低于地面,叶子小,减少刺或完全消失,与茎接管光合作用的角色。有些植物只有雨后叶子生长和土壤干涸摆脱他们了。其他沙漠植物降雨后储存水非凡的能力。仙人掌,丝兰和大戟属植物被称为肉质植物因为他们的厚,海绵状的叶子和茎能吸收和储存大量的水。有些仙人掌的茎褶成凹槽,使他们扩大雨后植物吸收水。成熟的仙人掌仙人掌能够存储8吨水,可以存活两年没有降雨。肉质植物也有能力来存储其代谢产生的二氧化碳是晚上和重用它白天进行光合作用。这回收的二氧化碳减少了需要允许空气进入植物通过蒸腾作用,从而减少了水的损失。

许多沙漠植物的适应性与保护植物免受过多的热量,而不是防止水分流失。沙漠植物的叶子和面向垫和肉质植物茎的薄边面对太阳,减少吸热。减少叶片形成刺保护植物免受由反射太阳辐射得热。刺也创建一个层的空气这样可以减少热量的速度获得周围的空气和保护植物免受食草动物。

沙漠微生物

乍一看,许多沙漠土壤显得毫无生气和无菌。事实上,它们含有大量的微生物,如细菌、藻类、原生动物和真菌。在沙漠中可能没有土壤,甚至地球上任何地方,这是完全无菌。微生物的数量,当然,有关营养和水的可用性。他们最多的上部土壤与植物的根部。大面积的沙漠被硬化表面覆盖,不同,沙漠人行道,沙漠面包皮和沙漠清漆。这些都是居住着微生物,参与其形成,土壤也被称为隐花植物的外壳。

这些外壳援助生存的微生物帮助形式通过修改栖息地,让它更稳定和保持水更好。蓝绿藻智利北部阿塔卡马沙漠的产生凝胶状的鞘陷阱沙粒和形式cushion-like丸树荫下面的小面积的土壤和帮助他们保持水分。

沙漠微生物可以从降雨和/或冷凝收集足够的水分来支持他们的增长,但土壤干涸时数量大幅减少。一些可以产生囊肿,孢子或粘液减少水损失和使他们anhydrobiotically生存。正常生长形式,然而,几乎没有能力,防止水分流失。尽管如此,孢子形成的细菌占细菌总数的少数物种。为了生存在干燥土壤、微生物要么必须能够生存干燥低湿休眠或者能够占领该地区当水的回报。我们更了解微生物生存的能力干条件比我们对他们的生存(嗜热微生物)和高温高盐浓度(存活)。

一些微生物庇护以避免恶劣的条件,有利的隐居,比如在岩石或卵石。有些人甚至生活在岩石(石内的微生物),在裂缝或裂缝(chasmoendolithic)或多孔结构内的岩石本身(cryptoendolithic)。光合细菌藻类(蓝藻)或这些微生物群落的基础形式,与真菌地衣和其他细菌。岩石必须透明和微生物接近其表面允许光达到它们进行光合作用,但上覆岩层的层足以保护他们免受干燥和其他危害。

临时沙漠和临时水域沙漠并不是唯一的地方生物可能干燥的问题。最近你清理排水沟吗?如果你没有做过一段时间,你很可能会发现东西越来越多。我写这部分虽然住在洛桑庄园,适应来访的科学家和学生在洛桑试验站工作——位于主农业研究站在英国。我的房间有一个梯子领先到房顶上,提供一个消防通道。庄园的石板屋顶是一个临时的沙漠生态系统。瓷砖的地衣和苔藓覆盖着它们之间的增长。大部分的庄园可以追溯到16世纪,尽管部分从十二世纪,地衣可能是几百年的历史。苔藓往往生长在下雨时水积累的领域。看看在你的房子外面。无论水积累在下雨,条件相对安静的,你可能会发现苔藓生长。干旱地区(如屋顶瓦片的表面)可能是地衣和蓝藻的领地。

我刮的干苔藓,一夜之间在水中浸泡后,在显微镜下检查它。我可以看到一些不同种类的生物生活在协会的苔藓。这些包括微观动物-轮虫,缓步类和线虫,以及原生动物等微生物,真菌和细菌。有一个整体的社区生物生活在庄园的屋顶。这些观察结果重复的安东尼·范·列文虎克17世纪荷兰的科学家,他是第一个使用最近发明了显微镜观察生物。他描述他所称的“微生物”在第三章给出。

庄园的屋顶是一个临时的沙漠,因为尽管下雨很多年内,水迅速流失,屋顶有机体生存时间的干燥。没有物质的水长时间和苔藓会变干。屋顶社区因此有生存期的极端干燥持续数天甚至数周。他们也可能暴露在非常高的温度。在写这个,这里的气温是29°C和黑石板屋顶表面,吸收太阳的热量,可能高得多。类似栖息地提供了人类活动包括顶部和侧面的墙壁和其他结构,和丢弃等容器的栖息地的锡罐,瓶,炊具和汽车轮胎。自然和人工容器栖息地热带地区尤其重要,他们经常充当繁殖地的蚊子传播的疾病,如疟疾和黄热病。

有很多自然生物的情况下暴露在干燥的时期,虽然降雨的他们居住的区域意味着它远非一个沙漠——他们的小环境是一个临时的沙漠。一些例子包括土壤的暴露面和的边缘湖泊、池塘当水位下降和溪流,变干。小型水体的可能完全变干。生物生活在空中的植物部分的表面(离地面,如树的树皮或森林的树冠)和那些生活在植物组织会变干植物死后或设置种子暴露在干燥。天然容器提供的栖息地植物包括treeholes,叶子和茎之间的连接(例如,在凤梨)和鲜花。这些定期变干。

寄生虫生活在其他动物的肠道需要感染新的宿主,以确保他们的生存。它们形成卵,幼虫或囊肿通过主机排便时,启动独立生存的生命周期的阶段。粪便也遭到各种各样的的殖民独立生存的生物如线虫、蚯蚓、蝇蛆、甲虫、真菌和细菌。蝇幼虫前必须发展成成人粪便干旱或分解,快速的发展。模式线虫和微生物和寄生虫的生活无拘束的阶段可以容忍干燥并保持干燥的粪便中,直到他们被雨水解放。

虽然领域我们生活似乎远非一个沙漠,我们可以,如果我们仔细观察,发现很多地方这是暂时的沙漠生物将暴露在干燥和其他极端的环境压力。

暂时的池塘和小溪,定期枯竭,在世界的大部分地区。这些居住着生物可以生存的压力参与干燥阶段不同期限的,国米vals和强度。沙漠的池塘和小溪提供一些最极端的这些类型的栖息地。这些形式只有在降雨。风和热,干燥的空气产生快速的蒸发率意味着池塘可能非常短,通常只持续一两个星期。Rain-filled岩石池浅洼地在岩石中形成是热带和亚热带地区的共同特征。这些包含时间长短不一的水,从一天到几个星期。越短暂的池,更大的生物上的要求,住在那里。

生物有不同的方式,他们可以利用临时的水域。他们可能会短暂的居民,殖民池塘充满水时,当它干。许多昆虫只活幼虫在这些水域和快速完成他们发展成为成人飞走寻求更持久的水域。正如我们所见,沙漠两栖动物挖掘泥浆池塘干涸,潜伏到下次降雨。尽管我们认为青蛙和蟾蜍作为与潮湿的环境中,他们可以定期事实上成功地生存下来干旱地区。在澳大利亚西部的沙漠,青蛙的数量后走出洞穴,雨太大,他们可以扰乱铁路旅行——铁轨成为滑成千上万的青蛙被压下火车的轮子。

其他动物也从穴居干燥的威胁。一些淡水小龙虾可以洞穴深处一米以上的地下水。他们仍然活跃在他们的洞穴建筑烟囱供应氧气,但这些可以插入泥在干燥的天气减少水的流失。这些小龙虾洞穴底部的水被用作避难所为各种小型无脊椎动物和整个社区的动物栖息。其他甲壳类动物洞穴避免不利条件下,做一些池塘蜗牛。

非洲肺鱼可以当河流栖息地的干。随着水位下降,洞穴的泥河和分泌粘液的茧(图2.4)。茧是由一层潮湿的脂质和鱼是折叠本身在一个小的

图2.4非洲肺鱼在一条干涸的河床边的茧。肺鱼是成年时到2米长。乔ogy画。

打开顶部的茧。鱼的耗氧量降低到正常的10%,其心跳放缓,其组织部分脱水,尿液生产停止从生产合成氨尿素和鱼的开关,这是更少的有毒和可以积聚在血液和组织没有不利影响。茧的一部分延伸到鱼的嘴巴和作为一个呼吸管。肺鱼可以生存在这个休眠状态至少六个月。当水返回,肺鱼在几分钟内再次变得活跃。鱼不能依靠其鳃供应氧气和它必须游到水面以达到空气之前淹没。

最重要无脊椎动物和微生物太小逃离干燥穴居很远和他们的相对较大的表面积与体积意味着他们不能从他们的身体防止水的流失。他们生存成为休眠状态,进入低湿休眠。小型甲壳类动物是一些最明显的居民最短暂的临时的池塘。这些包括仙女和盐水虾(无背甲目),蝌蚪虾(背甲类),蛤虾(贝甲目),水蚤(枝角目),种子虾(介形亚纲)和桡足类。一些物种生存anhydrobiotically幼年期,一些防护囊肿形成。大多数物种产生耐药蛋这潜伏的干泥池和集体舱口下雨时。低湿休眠从而不仅让动物生存干燥的时期,但也允许其生命周期成为同步时间的有利条件。几天后下雨,这些池塘可以挤满了数以百万计的小虾已摆脱鸡蛋干泥中沉睡。

其他无脊椎动物的临时池塘在低湿休眠状态生存时间的干燥。这些包括线虫、轮虫、tar-digrades和一些昆虫幼虫。最引人注目的例子之一是蚊的幼虫(chironomid昆虫),Polypedilium vander-planki。暴露,这栖息浅rain-filled岩石池在非洲“小丘”(孤立的山坡)尼日利亚和乌干达。在雨季的开始,这些池塘可能装满水和干几次。即使在旱季,可能下雨和池塘简要装满水。幼虫因此暴露在干燥周期和补液。幼虫可存活anhydrobiotically和身体会失去99%的水。这是最大的动物生存低湿休眠。

微生物,如原生动物、细菌、真菌和藻类,在临时被发现有大量的水域。所知甚少的适应这些栖息地,尽管他们可能产生囊肿(原生动物),孢子(细菌和真菌)或修改细胞增厚的墙壁,粘液鞘和油脂的积累anhydrobiotically(藻类),使他们能够生存。

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