Преподаватель Багатуров М.Ф

Программа «Поведение животных», первый год обучения, группа № 3

Преподаватель Багатуров М.Ф.

Занятие 30.04.2020 Разница биологических часов у позвоночных и беспозвоночных животных.

Как мы выяснили на занятии, посвященном циркадным циклам - циркадным или биологическим часам, - в каждой клетке животных и растений имеются гены, определяющие околосуточную (циркадную) периодичность жизнедеятельности. Внутриклеточные "часы" подстраивают свой ход к периодам смены дня и ночи - светлого и темного времени суток и мало зависят (хотя и зависят) от изменений температуры. В центральной нервной системе животных находятся основные, «главные часы», управляющие часами других клеток.

Живые организмы на протяжении тысячелетий приспосабливались к периодически изменяющимся факторам воздействия внешней среды, поэтому их биологические часы идут в соответствии с природными изменениями. Однако многочисленные эксперименты показали, что у живых организмов существуют внутренние биологические часы, независимые по своей природе от внешних условий.

Биологические часы определяют суточную периодичность жизнедеятельности у многих животных. Она наиболее выражена в смене фаз двигательной активности и относительного покоя.

Активность животных может приходиться на различное время суток (на дневное, сумерки и ночное). Среди животных, активных в дневное время, наиболее типичные представители: куры, домашние свиньи, многие виды ящериц и птиц. На дневные часы у них приходится 80—90% двигательной активности. Наиболее характерные представители животного мира, у которых преобладает активность в ночное время: летучие мыши, ночные хищные птицы, куньи, многие амфибии, многие виды змей. Условно одинаковую активность в дневное и ночное время имеют некоторые виды полевок и других грызунов, стерлядь, балтийский лосось.

При однократном чередовании фаз активности и покоя, ритм называют монофазным, а при многократном — полифазным (человек обычно спит раз в сутки — ночью, т.е. имеет монофазный ритм чередования активности и покоя). Хорошо выраженный полифазный ритм наблюдается у домашней свиньи - она имеет порядка 14 фаз сна за сутки.

Количество фаз активности и покоя у многих животных в зависимости от индивидуального развития и времен года часто изменяться (не считая «зимующих»). При этом фазы активности могут смещать своё положения в течение суток. Так, например, мыши-полевки активны ночью в летнее время, а в зимнее — наоборот, днем. Весной же и осенью у них на протяжении суток происходит чередование нескольких фаз активности и покоя. С наступлением зимы снижается активность в дневное время и у многих активных в это время года грызунов.

Действия биологических часов отмечено у насекомых. Например, у сверчков, максимум суточной активности приходится на 15 час. Личинки поденки проявляют наибольшую активность в период с 19 до 7 час. Этот ритм у них не исчезает в течение четырех месяцев в условиях ускоренного или круглосуточного освещения. У плодовых мух дрозофил, как и у многих других насекомых, вылет из куколок происходит на рассвете.

Биологические часы обнаружены практически у всех живых организмов: начиная с одноклеточных - заканчивая человеком. Однако у человека действие биологических часов зависит от многих факторов, и их экспериментальное изучение более сложное и трудоемкое. В связи с этим процессы, свидетельствующие о существовании биологических часов, сначала изучаются на животных, а затем уже на человеке.

При наступлении летнего времени в Заполярье у птиц сохраняется четкий суточный ритм, несмотря на полярный день. Они, несмотря на непрерывное солнечное освещение, имеют ночной сон. Летом на севере активность птиц достигает минимума в 22—23 часов, максимума — в 14—15 часов дня. Этот же ритм у них сохраняется и в обычные дни. Многие птицы ведут дневной образ жизни. Днем они добывают корм, а вечером устраиваются на ночлег. Интересно, что для одного и того же вида птиц это время строго определено. Так скворцы, заканчивая поиски корма за час до захода Солнца, в течение получаса собираются группами, после чего улетают на ночевку за 13 км. После прилета, на новое место они в течение часа успокаиваются, а уже на рассвете вылетают вновь.

Интересно, что животные, находящиеся длительное время в полной темноте или в условиях равномерного освещения, начинают жить в своем внутреннем ритме, который расходится с суточным ритмом на земле. Некоторые слепые млекопитающие способны поддерживать эндогенные циркадные ритмы в отсутствии важнейшего водителя ритма – света. Это связано с тем, что период эндогенного циркадного ритма, как правило, немного меньше или больше чем 24 часа, в связи, с чем каждый новый “день” для организма, помещенного в темноту, сдвигается назад или вперед относительно реальной смены времени суток. В норме свет является водителем ритма для суточного цикла организма, перенастраивая внутренние часы организма. Молекулярная регуляция циркадных ритмов отличается в различных таксономических группах животных. Возможно, это связано с тем, что механизм фоточувствительной адаптации и поддержания эндогенного циркадного ритма эволюционировали в различных группах организмов независимо. Объединяет их всех наличие трех компонент: самих часов, обеспечивающих циркадные колебания, белков “входа”, предназначенных для осуществления адаптации внутренних часов под суточные изменения освещенности, а также белки “выхода”, регулирующие процессы, происходящие в клетке, которые подстраиваются в соответствии с циркадным ритмом.

Есть ли разница в циркадных ритмах между позвоночными и беспозвоночными животными?

Приведём сравнительную характеристику беспозвоночных и позвоночных животных: