Внаслідок обертання Землі навколо своєї осі двічі на добу змінюється освітленість, що обумовлює коливання температури, вологості та інших абіотичних факторів, які впливають на активність організмів. Зокрема, сонячне світло визначає періодичність фотосинтезу, випаровування води рослинами, час відкривання і закривання квіток і т. Д. Зміна дня і ночі також впливає на процеси життєдіяльності тварин: рухову активність, обмін речовин і ін.
Ритми обумовлені обертанням Місяця навколо Землі. Найбільш чітко вони простежуються в жителів приливно-відливної зони. Протягом місячної доби (24 години 50 хвилин) відбувається по два припливи і відливи, що спонукає організми пристосовуватися до таких періодичних змін умов існування. Під час відливів жителі приливно-відливної зони закривають свої раковини (молюски), будиночки (вусоногі раки, деякі багатощетінкові черви), закопуються в пісок.
З ритмом припливів і відливів пов'язано і розмноження деяких жителів цієї зони
Сезонні ритми пов'язані з обертанням Землі навколо Сонця, що призводить річні цикли кліматичних змін умов. 3 певною порою року у організмів пов'язані періоди розмноження, розвитку, стан зимового спокою: у тварин, зокрема, линька, міграції, сплячка, а у листопадних рослин - щорічна зміна листя. Сезонні ритми впливають не тільки на процеси життєдіяльності організмів, але і на їх будова. Наприклад, у дафній і попелиць протягом року у особин різних поколінь закономірно змінюються розміри тіла і особливості будови певних його частин
Це цикли, пов'язані з неперіодичних змінами сонячної активності протягом декількох років.
Ці ритми виражені не так чітко, як сезонні. Прикладом багаторічних циклів є масові розмноження перелітної сарани і деяких інших тварин
Біологічні рітми- коливання зміни і інтенсивності процесів і фізіологічних реакцій. В їх основі лежать зміни метаболізму біологічних систем, зумовлені впливом зовнішніх і внутрішніх факторів. Фактори, які впливають на ритмічність процесів, що відбуваються в живому організмі, отримали визначення «синхронізатори», або «датчики часу».
До зовнішніх факторів належать:
- зміна освітленості (фотопериодизм), температури (термопериодизм);
- інтенсивності космічних випромінювань;
- припливи і відливи;
- сезонні і сонячно-місячні впливу;
До внутрішніх факторів належать нейрогуморальні процеси, що протікають в певному, спадково закріпленому темпі і ритмі.
Фізіологічні ритми - циклічні коливання в різних системах організму. Вони складають основу життя. Одні ритми підтримуються протягом всього життя, і навіть короткочасне їх переривання призводить до смерті; інші з'являються в певні періоди життя індивідуума, причому частина з них знаходиться під контролем свідомості, а частина протікає незалежно від нього. Ритмічні процеси взаємодіють один з одним і з зовнішнім середовищем.
Зміна ритмів, що виходить за межі норми, або поява їх там, де вони раніше не виявлялися, пов'язане з хворобою.
Адаптивні фізіологічні ритми: циркадні (добові) і сезонні.
Адаптивні фізіологічні ритми виробилися в процесі еволюції як форма пристосування організмів до циклічно мінливих умов середовища. циркадні ритми
Найбільш очевидні ті біологічні ритми, які співвідносяться з природним добовим циклом - зміною дня і ночі всередині 24-годинного періоду. Це так звані циркадні ритми.
Якщо шишковидну залозу, або епіфіз, горобця видалити хірургічним шляхом, він негайно втрачає свої циркадні ритми. Якщо епіфіз пересадити назад, горобець знову їх знаходить. Якщо пересадити епіфіз від птиці з іншими циркадних ритмів, реципієнт негайно набуває донорські ритми замість своїх власних.
Незважаючи на відстань в 384 400 км і на те, що її світло (або, точніше, світло Сонця, відбитий від її поверхні) в 300 000 разів слабкіше, ніж пряме сонячне світло, Місяць надає важливе, іноді загадкове вплив на поведінку багатьох тварин. Вона впливає на нашу планету своїм світлом і гравітацією, яка впливає навіть через хмари. Проведеними дослідженнями було доведено, що для багатьох тварин місячні ритми є ендогенними.
Підводний снігопад і танцюючі риби
Цікаві також викликаються місяцем шлюбні танці груніонов (Leuresthestenuis) - витончених сріблястих рибок, що живуть біля узбережжя Каліфорнії. Ікрометаніе у них відбувається вісім разів за сезон, але воно завжди починається на третю або четверту ніч після повного місяця, під час високих весняних припливів. У цей момент розмножуються рибки викидаються на пісок пляжу і там починають шалено стрибати, і паморочиться пліч-о-пліч, як в танці. Самці, яких з надлишком вистачає на пляжі, обвиваються навколо тіла самок, запліднюючи ікру. Самки закопують ікринки в пісок, а потім з відкочується хвилями і супроводжувані самцями повертаються в море. Ікра залишається в піску до наступного високого припливу, який стимулює молодь до виведення, після чого хвилі несуть із собою назад в море молодих груніонов.
Дорослий мурашиний лев, виглядає як тендітна, повільна бабка. Свою назву ця комаха отримало по личинці - ненажерливого хижака з величезними щелепами. Личинка риє конічну ямку в піску і ховається в засідці на її дні, чекаючи можливості схопити необережне комаха, заповзли в неї. Дослідження, що проводилося південноафриканськими ентомологами доктором і доктором. з університету в Родезії, показало, що обсяг ямки, яку риє личинка мурашиного лева, збігається з фазою місяця і є найбільшим під час повного місяця. Але залишається незрозумілим, як Місяць впливає на зміни обсягу ямки.
Приливні і річні ритми
Удари хвиль об берег і зміна сезонів можуть вплинути на ендогенні біологічні ритми. Ці приливні і річні ритми є найкоротшими і найдовшими відповідно.
Не дивно, що багато морські тварини виявляють біологічні ритми, пов'язані з приливами і відливами і періодично повторювані кожні 12,4 години.
Зелений краб добре ховається серед каменів або в ущелинах, коли приплив відступає. Однак він твердо знає, що можна виходити зі своєї схованки, коли вода знову починає покривати берег. Він один з тих тварин, які мешкають в приливно-відливної зоні морських узбереж і, з'являючись і ховаючись, яскраво демонструє ритмічне поведінку.
Річні ритми з періодом в 365 днів спричиняють різного роду поведінкових феноменів, що відбуваються тільки один раз в році, включаючи міграції тварин в різних куточках земної кулі, зимову сплячку і навіть зміну оперення і забарвлення хутра протягом року.
Сезонні зміни рослинного покриву Землі, міграція птахів, зимова сплячка ряду видів тварин - це приклади ритмів з річним періодом. Сезонні коливання життєвих функцій характерні і для людини. Так, в регіонах з сезонними контрастами клімату інтенсивність обміну речовин вище взимку, ніж влітку. Холод є адекватним стимулятором функції щитовидної залози. Артеріальний тиск, кількість еритроцитів, гемоглобіну зазвичай нижче в жарку пору року. Навесні і влітку у більшості людей працездатність вище, ніж взимку. Пік видатних спортивних досягнень припадає на весняно-літній та ранній осінній періоди. Добре відомо хвилеподібний перебіг багатьох захворювань, при якому періоди загострення змінюються тривалими ремісіями: так, туберкульоз частіше загострюється навесні, а виразкова хвороба шлунка та дванадцятипалої кишки - навесні і восени. В осінньо-зимовий і весняний періоди виявляють найбільшу кількість первинних хворих інсулінозалежних на цукровий діабет.
Для того щоб не спати і зберігати активність протягом зими, тварини повинні зберігати постійну температуру тіла, а для цього необхідно збільшувати швидкість обміну речовин. Щоб збільш її, звірі мають більше їсти, але багатою енергією їжі в зимовий час дуже мало. Для деяких тварин взимку їжі стає занадто мало, в результаті ймовірність загинути від голоду збільшується в багато разів.
Зимова сплячка не настає раптово. Підготовка тварин до неї займає багато тижнів, в цей час вони багато їдять, відкладають шари жиру, який буде служити запасом енергії і стане засобом існування протягом усього періоду глибокого сну. Деякі види, такі як соні ( «dormice,» «сплячі миші», названі так через їх гібернаціонних талантів, «dormir» від французького «спати»), впадають в сплячку більш ніж на шість місяців: ховрах, що живе на Північній Алясці , може проводити в сплячці до восьми місяців. Такий тривалий період сплячки, вимагає значних жирових відкладень. Кажани, наприклад, в період накопичення жиру можуть збільшити свій загальна вага на чверть.
Коли шари жиру накопичені і наближається час сплячки, тварини стають більш повільними. Сигналом до самої сплячці у впадають в неї тварин часто виявляється зниження до певного рівня температури навколишнього середовища. Коли звір засинає, то зручно влаштувався у своїй «зимової квартирі», він здається глибоко заснули, хоча насправді, стан глибокого сну, в якому він знаходиться, набагато глибше ніж будь-який нормальних сон.
У тварин в стані глибокого сну різко знижується частота дихання (деякі летючі миші роблять лише одне дихальне рух о другій годині). Те ж саме відбувається з серцевою діяльністю (у кажана від 1000 ударів в хвилину при польоті до 25 в хвилину під час сплячки). Інтенсивність кровообігу також знижується настільки, що шкіра і кінцівки здаються холодними при дотику. Температура тіла тварини в сплячці може впасти до 20 ° С, тобто не набагато перевищувати температуру навколишнього середовища, і тому тварини в глибокого сну часто здаються мертвими.
ФОТОПЕРІОДІЗМ- комплексна реакція тварин і рослин на добовий ритм освітлення (день і ніч); один із способів їх адаптації до сезонних змін. У тварин фотопериодизм пов'язаний з біологічними ритмами.
Фотоперіодизм впливає на статеве дозрівання, плодючість, початок і закінчення шлюбного періоду, линьку, періоди спокою і активності, осінні та весняні міграції і т. П.
Тварини умовно поділяються на «довгоденних» (активні влітку) і «короткодневних» (активні взимку). Знання в цій галузі дозволяють управляти розвитком тварин, прогнозувати зміни чисельності їх популяцій протягом року.
У рослин в результаті фотопериодизма утворюються фітогормони, що впливають на багато фізіологічні процеси. Наприклад, картопля при укороченні світлового дня швидше переходить до клубнеобразования, а тютюн при подовженому дні дає велику фітомасу. Явище фотопериодизма використовується в селекції рослин.
1. Вивчити конспект.
2. Виконати тест.
1.Механізм відліку часу у живих організмів
а) біологічний годинник
б) адаптивні біоритми
в) часові білки
2.Регулярно чергування в часі біологічних процесів
а) метаболізм
б) фотопериодизм
в) біологічний ритм
3.Ціркадним ритмом є
а) біоелектрична активність мозку
б) листопад
в) добові зміни температури тіла
4.Самие активні дні тижневих біоритмів
а) неділя, понеділок, вівторок
а) вівторок, середа, четвер
б) четвер, п'ятниця, субота
5.Максімальная працездатність протягом дня
а) 10-12, 14-16 ч
б) 10-12, 16-18 ч
в) 14, 3-4 ч
6.Сезонний біоритм яскраво виражений у наступних птахів
а) синиця велика, шпак
б) щиглик, зяблик
в) Плиска біла, іволга
7. Що використовує більшість тварин для визначення часу підготовки до зимової сплячки?
а) сезонні співвідношення денних і нічних температур
б) зміна співвідношення вологості повітря
в) ритм чергування темного і світлого часу доби
8.Фотоперіодізм - це
а) ритмічна зміна дня і ночі
б) реакція організму на сезонні зміни довжини дня.
в) фізіологічний процес переходу до спокою і рослин і тварин
9.Не виявляють фотоперіодичних реакції
а) фіалка приємна, птицемлечник Буше
б) проліска дволиста, гусячий цибулю жовтий
в) будра волосиста, чистяк весняний
10. Головним регулятором сезонних змін у житті рослин і тварин є зміна:
а) кількість їжі