И.Ф. Рассашко,
О.В. Ковалева, А.В. Крук
Общая экология
Тексты лекций для студентов специальности 1-33 01 02 «Геоэкология». – Гомель: ГГУ им. Ф. Скорины, 2010. – 252 с.
Раздел 1. Общая экология и ее основные категории
Лекция 6. Биологические ритмы
6.2. Связь с абиотическими и биотическими экологическими факторами
Главная роль в регуляции суточной и сезонной
активности у растений и животных принадлежит изменениям в продолжительности дня
и ночи, светового периода суток, или фотопериоду. Реакцию живых организмов на
суточный ритм освещения, соотношение длительности дня и ночи называют
фотопериодизмом. Например, растения южного происхождения (георгины, хризантемы)
для цветения нуждаются в коротком дне, и поэтому зацветают у нас лишь в конце
лета. Ритм дня и ночи выступает как сигнал предстоящих изменений климатических
факторов, обладающих сильным воздействием на организм. Фотопериод представляет
собой пусковой механизм, включающий последовательность физиологических
процессов, приводящий к росту и цветению у многих растений, линьке и накоплению
жира, миграции и размножению у птиц и млекопитающих, наступлению стадии покоя
(диапаузы) у насекомых, других животных.
В общем, фотопериод служит
сигнальным фактором, определяющим направление всех биологических процессов.
Фотопериодизм растений и животных – наследственно закрепленное, генетически
обусловленное свойство. Он имеет большое приспособительное значение.
Для подготовки к переживанию неблагоприятных условий
или, наоборот, к наиболее интенсивной жизнедеятельности, требуется довольно
значительное время. Способность организмов реагировать на изменение длины дня
обеспечивает заблаговременные физиологические перестройки и пригнанность
сезонного цикла к сменам условий.
Для практических целей длину светового дня изменяют
при выращивании культур в закрытом грунте; управляя продолжительностью
освещения, регулируют размножение пушных зверей. В связи с тем, что у
большинства птиц весенние удлиняющиеся дни вызывают активную деятельность
половых желез, создание искусственного освещения в птичниках позволяет
значительно повысить яйценоскость домашней птицы. Фотопериодизм у организмов,
их годовой цикл физиологических процессов, сезонные ритмы тесно связаны с
годовым изменением температуры.
Природные ритмы для любого
организма можно разделить на внешние (циклические изменения в окружающей среде)
и внутренние (связанные с его собственной жизнедеятельностью). Основные внешние
ритмы имеют геофизическую природу, так как связаны с вращением Земли вокруг
своей оси и Солнца, а также вращения Луны относительно Земли (рисунок 6.1).
Рисунок 6.1 – Путь Земли
вокруг Солнца
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 ритмы, как периодические изменения солнечной активности. Для Солнца
характерен 11-летний и ряд других циклов. Кроме циклического воздействия
абиотических факторов, внешними ритмами для любого организма являются также
закономерные изменения активности и поведения других живых существ. Внутренние
ритмы – 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, то есть работа всех клеток, органов и тканей
организма. Все внутренние ритмы организма соподчинены, интегрированы в
целостную систему и в конечном итоге выступают как общая периодичность
поведения организма. Благодаря биоритмам самые важные биологические функции
организма, такие, как питание, рост, размножение, совпадают с наиболее
благоприятным для этого временем суток или года.
Самые важные биологические функции организма (питание,
рост, размножение и т. д.) благодаря им совпадают с наиболее благоприятными для
этого времени суток и года.
Суточный режим. Дважды в сутки, на рассвете и на
закате, активность животных и растений на нашей планете меняется так сильно, что приводит нередко к практически полной, образно
выражаясь, смене «действующих лиц». Это так называемый суточный ритм, обусловленный
периодическим изменением освещенности из-за вращения Земли вокруг своей оси. В
зеленых растениях фотосинтез идет только в светлое (дневное) время суток. У
растений нередко открывание и закрывание цветков, поднятие и опускание листьев,
максимальная интенсивность дыхания, скорость роста колеоптиля и др. приурочены
к определенному времени суток (рисунок 6.2).
Рисунок 6.2 – Цветочные
часы
В кружках показано примерное
время открывания и закрывания цветков
у разных растений
|