Подводный снегопад и танцующие рыбы

УРОК 82

Тема: «Биологические адаптивные ритмы. Фотопериодизм»

 

Одно из наиболее общих явлений, которые наблюдаются в природе, - это сезонная периодичность. Более четко она выражена в умеренных и северных широтах, где предопределяет определенную ритмичность жизни организмов. У жителей тропиков сезонные изменения проявляются не так четко, хотя они могут быть обусловлены чередованием периодов дождей и засушливых периодов. Как вам известно, вращение Земли вокруг Солнца и вокруг своей оси, а также Луны вокруг Земли обусловливают периодические изменения светового режима, температуры, влажности воздуха, морские приливы и отливы.

Периодические изменения интенсивности экологических факторов влияют на формирование у живых существ адаптивных биологических ритмов: суточных, приливно-отливных, сезонных, годовых и т. д.

Адаптивные биологические ритмы

Биологические ритмы	Характеристика биологических ритмов
Суточные	Вследствие вращения Земли вокруг своей оси дважды в сутки меняется освещенность, что обуславливает колебания температуры, влажности и других абиотических факторов, которые влияют на активность организмов. В частности, солнечный свет определяет периодичность фотосинтеза, испарения воды растениями, время открывания и закрывания цветков и т. д. Смена дня и ночи также влияет на процессы жизнедеятельности животных: двигательную активность, обмен веществ и др.
Приливно-отливные	Ритмы обусловленные вращением Луны вокруг Земли. Наиболее четко они прослеживаются в жителей приливно-отливной зоны. В течение лунных суток (24 часа 50 минут) происходит по два приливы и отливы, что побуждает организмы приспосабливаться к таким периодических изменений условий существования. Во время отливов жители приливно-отливной зоны закрывают свои раковины (моллюски), домики (усоногие раки, некоторые багатощетинкові черви), закапываются в песок. С ритмом приливов и отливов связано и размножение некоторых жителей этой зоны
Сезонные	Сезонные ритмы связаны с вращением Земли вокруг Солнца, что приводит годовые циклы климатических изменений условий. 3 определенным временем года у организмов связаны периоды размножения, развития, состояние зимнего покоя: у животных, в частности, линька, миграции, спячка, а у листопадных растений - ежегодная смена листьев. Сезонные ритмы влияют не только на процессы жизнедеятельности организмов, но и на их строение. Например, у дафний и тлей в течение года у особей разных поколений закономерно изменяются размеры тела и особенности строения определенных его частей
Многолетние	Это циклы, связанные с непериодичними изменениями солнечной активности в течение нескольких лет. Эти ритмы выражены не так четко, как сезонные. Примером многолетних циклов являются массовые размножения перелетной саранчи и некоторых других животных

Биологические ритмы — колебания смены и интенсивности процессов и физиологических реакций. В их основе лежат изменения метаболизма биологических систем, обусловленные влиянием внешних и внутренних факторов. Факторы, которые влияют на ритмичность процессов, происходящих в живом организме, получили определение «синхронизаторы», или «датчики времени».

 

К внешним факторам относятся:

- изменение освещенности (фотопериодизм), температуры (термопериодизм);

- магнитного поля;

- интенсивности космических излучений;

- приливы и отливы;

- сезонные и солнечно-лунные влияния;

- социальные влияния, характерные для человека.

К внутренним факторам относятся нейрогуморальные процессы, протекающие в определенном, наследственно закрепленном темпе и ритме.

Ярким примером формирования эндогенных ритмов под влиянием синхронизаторов внешней среды является влияние на новорожденного ребенка с его эндогенными ритмами таких синхронизаторов как свет, звук, пища и др., а по мере развития ребенка усиливается роль социальных факторов. Сравнительно быстро у ребенка формируется суточный, 24-часовой ритм физиологических процессов.

Физиологические ритмы — циклические колебания в различных системах организма. Они составляют основу жизни. Одни ритмы поддерживаются в течение всей жизни, и даже кратковременное их прерывание приводит к смерти; другие появляются в определенные периоды жизни индивидуума, причем часть из них находится под контролем сознания, а часть протекает независимо от него. Ритмические процессы взаимодействуют друг с другом и с внешней средой.

Изменение ритмов, выходящее за пределы нормы, либо появление их там, где они раньше не обнаруживались, связано с болезнью.

Адаптивные физиологические ритмы: циркадные (суточные) и сезонные.

Адаптивные физиологические ритмы выработались в процессе эволюции как форма приспособления организмов к циклически меняющимся условиям среды.

Циркадные ритмы

Наиболее очевидные те биологические ритмы, которые соотносятся с природным суточным циклом - сменой дня и ночи внутри 24-часового периода. Это так называемые циркадные ритмы.

Если шишковидную железу, или эпифиз, воробья удалить хирургическим путём, он немедленно теряет свои циркадные ритмы. Если эпифиз пересадить обратно, воробей снова их обретает. Если пересадить эпифиз от птицы с иными циркадными ритмами, реципиент немедленно приобретает донорские ритмы взамен своих собственных.

Лунные циклы

Несмотря на расстояние в 384 400 км и на то, что её свет (или, точнее, свет Солнца, отраженный от её поверхности) в 300 000 раз слабее, чем прямой солнечный свет, Луна оказывает важное, иногда загадочное влияние на поведение многих животных. Она воздействует на нашу планету своим светом и гравитацией, которая оказывает влияние даже через облака. Проведенными исследованиями было доказано, что для многих животных лунные ритмы являются эндогенными.

Подводный снегопад и танцующие рыбы

Впечатляющая вспышка массового размножения морских животных запускается Луной и происходит каждый год по всей лини Большого Барьерного рифа в австралийском Квинсленде. Огромное количество кораллов, образующих риф, начинает размножаться в один и тот же час, в одну и ту же ночь, в конце ноября – начале декабря, почти точно через неделю после полнолуния. В это время практически все составляющие эту огромную природную структуру миллионы коралловых полипов одновременно выбрасывают в океан свои «пакеты» со спермой или яйцами. Это явление встречи яиц и спермы и происходящее оплодотворение похоже на настоящую вьюгу, за исключением того, что «снег» двигается вверх больше чем вниз.

Интересны также вызываемые луной брачные танцы грунионов (Leuresthestenuis) – изящных серебристых рыбок, обитающих у побережья Калифорнии. Икрометание у них происходит восемь раз за сезон, но оно всегда начинается на третью или четвёртую ночь после полнолуния, во время высоких весенних приливов. В этот момент размножающие рыбки выбрасываются на песок пляжа и там начинают бешено прыгать, и кружится бок о бок, как в пляске. Самцы, которых с избытком хватает на пляже, обвиваются вокруг тела самок, оплодотворяя икру. Самки закапывают икринки в песок, а затем с откатывающимися волнами и сопровождаемые самцами возвращаются в море. Икра остаётся в песке до следующего высокого прилива, который стимулирует молодь к выведению, после чего волны уносят с собой обратно в море молодых грунионов.

Взрослый муравьиный лев, выглядит как хрупкая, медлительная стрекоза. Своё название это насекомое получило по личинке – прожорливому хищнику с громадными челюстями. Личинка роет коническую ямку в песке и скрывается в засаде на её дне, ожидая возможности схватить неосторожное насекомое, заползшее в неё. Исследование, проводившееся южноафриканскими энтомологами доктором и доктором, из университета в Родезии, показало, что объём ямки, которую роет личинка муравьиного льва, совпадает с фазой луны и является наибольшим во время полнолуния. Но остаётся непонятным, как Луна влияет на изменения объёма ямки.