Н.М. Чернова, А.М. Былова
Общая экология. Учебник
М.: Дрофа, 2004
Глава 5. Адаптивные биологические ритмы
Одно из фундаментальных свойств живой природы – цикличность большинства
происходящих в ней процессов. Вся жизнь на Земле, от клетки до биосферы,
подчинена определенным ритмам. Природные ритмы для любого организма можно
разделить на внутренние (связанные с его собственной жизнедеятельностью) и
внешние (циклические изменения в окружающей среде).
Внутренние циклы. Внутренние циклы – это прежде всего
физиологические ритмы организма. Ни один физиологический процесс не осуществляется
непрерывно. Ритмичность обнаружена в процессах синтеза ДНК и РНК в клетках, в
сборке белков, в работе ферментов, деятельности митохондрий. Определенному
ритму подчиняются деление клеток, сокращение мышц, работа желез внутренней
секреции, биение сердца, дыхание, возбудимость нервной системы, т. е.
работа всех клеток, органов и тканей организма. При этом каждая система имеет
свой собственный период. Изменить этот период действием факторов внешней среды
можно лишь в узких пределах, а для некоторых процессов совсем нельзя. Такую
ритмику называют эндогенной.
Все внутренние ритмы организма соподчинены, интегрированы в целостную
систему и в конечном счете выступают как общая периодичность поведения
организма. Ритмически осуществляя свои физиологические функции, организм как бы
отсчитывает время. И для внешних, и для внутренних ритмов наступление очередной
фазы зависит прежде всего от времени. Поэтому время выступает как один из
важнейших экологических факторов, на который должны реагировать живые организмы,
приспосабливаясь к внешним циклическим изменениям природы.
Внешние ритмы. Основные внешние ритмы имеют
геофизическую природу, так как связаны с вращением Земли относительно Солнца и
Луны относительно Земли. Под влиянием этого вращения множество экологических
факторов на нашей планете, в особенности световой режим, температура, давление
и влажность воздуха, атмосферное электромагнитное поле, океанические приливы и
отливы и др., закономерно изменяются. Кроме того, на живую природу воздействуют
и такие космические ритмы, как периодические изменения солнечной активности
(рис. 58). Для Солнца характерен 11-летний и целый ряд других циклов.
Изменения солнечной радиации существенно влияют на климат нашей планеты. Кроме
циклического воздействия абиотических факторов, внешними ритмами для любого
организма являются также закономерные изменения активности и поведения других
живых существ.
Рис. 58. Изменение некоторых биологических процессов в
сопоставлении с ритмом солнечной активности (по В. Н. Ягодинскому, 1975): А –
прирост деревьев в разных странах Европы (1) и солнечная активность (2);
Б – солнечная активность (3) и средний урожай ржи (1) и картофеля
(2) по данным опытной полевой станции ТСХА
Целый ряд изменений в жизнедеятельности организмов совпадает по периоду с
внешними, геофизическими циклами. Это так называемые адаптивные
биологические ритмы – суточные, приливно-отливные, равные лунному
месяцу, годичные. Благодаря им самые важные биологические функции
организма, такие, как питание, рост, размножение, совпадают с наиболее
благоприятным для этого временем суток или года.
Адаптивные биологические ритмы возникли как приспособление физиологии
живых существ к регулярным экологическим изменениям во внешней среде. Этим они
отличаются от чисто физиологических ритмов, которые поддерживают непрерывную
жизнедеятельность организмов – дыхания, кровообращения, деления клеток и
т. д.
5.1. Суточный ритм
5.2. Приливно-отливные ритмы и синодические ритмы
5.3. Годичные ритмы
5.4. Фотопериодизм
|