ПЛАН
Введення
Зовнішні ритми
Внутрішні, фізіологічні ритми
Добові ритми
Місячні ритми
Припливно-відпливні ритми
Біологічний годинник
Фотоперіодизм
Висновок
Список літератури
ВСТУП
Одне з фундаментальних властивостей живої природи - це циклічність більшості відбуваються в ній процесів. Між рухом небесних тіл і живими організмами на Землі існує зв'язок.
Живі організми мають різними механізмами, точно визначають положення Сонце, що реагують на ритм припливів, фази Місяця і рух нашої планети. Вони ростуть і розмножуються в ритмі. Якої приурочений до тривалості дня та зміни року, обумовленому у свою чергу рухом Землі навколо Сонце. Збіг фаз життєвого циклу до пори року, до умов якого вони пристосовані, має вирішальне значення для існування виду. У процесі історичного розвитку циклічні явища, що відбуваються в природі, були сприйняті і засвоєні живою матерією, і в організмів виробилося властивість періодично змінювати свій фізичний стан.
Рівномірний чергування в часі будь-яких станів організму називається біологічним ритмом.
Розрізняють зовнішні (екзогенні), що мають географічну природу і наступні за циклічними змінами у зовнішньому середовищі, і внутрішні (ендогенні), або фізіологічні, ритми організму.
Зовнішні ритми
Зовнішні ритми мають географічну природу, пов'язані з обертанням Землі відносно Сонця і Місяця відносно Землі.
Безліч екологічних факторів на нашій планеті, в першу чергу світловий режим, температура, тиск вологість повітря, атмосферний електромагнітне поле, морські приливи і відливи та ін під впливом цього обертання закономірно змінюється. На живі організми впливають і такі космічні ритми, як періодичні зміни сонячної активності. Для Сонця характерний 11-річної і цілий ряд інших циклів. Істотний вплив роблять на клімат нашої планети зміни сонячної радіації. Крім циклічного впливу абіотичних факторів зовнішніми ритмами для будь-якого організму є і закономірні зміни активності, а також поведінка інших живих істот.
Внутрішні, фізіологічні ритми
Внутрішні, фізіологічні ритми виникли історично. Жоден фізіологічний процес в організмі не здійснюється безперервно. Виявлена ритмічність у процесах синтезу ДНК і РНК в клітинах, в синтезі білків, у роботі ферментів, діяльності мітохондрій. Розподіл клітин, скорочення м'язів, робота залоз внутрішньої секреції, биття серця, дихання, збудливість нервової системи, тобто робота всіх клітин, органів і тканин організму підкоряється певному ритму. Кожна система має свій власний період. Діями факторів зовнішнього середовища змінити цей період можна лише у вузьких межах, а для деяких процесів практично неможливо. Дану ритміку називають ендогенної.
Внутрішні ритми організму підпорядковані, інтегровані в цілісну систему і виступають в кінцевому підсумку у вигляді загальної періодичності поведінки організму. Організм як би відраховує час, ритмічно здійснюючи свої фізіологічні функції. Як для зовнішніх, так і для внутрішніх ритмів настання чергової фази перш за все залежить від часу. Звідси час виступає як один з найважливіших екологічних чинників, на який повинні реагувати живі організми, пристосовуючись до зовнішніх циклічних змін природи.
Зміни в життєдіяльності організмів нерідко співпадають по періоду з зовнішніми, географічними циклами. Серед них такі, як адаптивні біологічні ритми - добові, припливно-відпливні, рівні місячному місяцю, річні. Найважливіші біологічні функції організму (харчування, ріст, розмноження і т. д.) завдяки їм збігаються з найбільш сприятливим для цього часу доби і року.
Добові ритми
Добові ритми, зміни інтенсивності та характеру біол. процесів і явищ, що повторюються з добовою періодичністю. Добові ритми властиві більшості біохімія, і физиол. процесів (частота поділу клітин, коливання температури тіла, інтенсивність обміну речовин і т. д.). з ними пов'язана добова ритмічність активності тварин, положення листя і пелюсток у рослин і т. д. У людини зазначено близько 100 фізіологічних функцій, що мають добові ритми. Вони виявлені і в окремих клітин багатоклітинних організмів. Ядро, мабуть, грає домінуючу роль у ритмічної активності клітини. У тварин виявлено осередки в мозку, що синхронізують добові ритми органів і клітин один з одним і з змінами зовнішнього середовища.
Добові ритми в природі складаються з ендогенного ритму і реакції на добові зміни середовища. При порушенні природного ритму середовища добові ритми різних фізіологічних функцій втрачають синхронність. Така десинхронізація може мати місце при розведенні тварин і рослин в штучних умовах, при перельоті з одного часового поясу в інший, а також при ізоляції людини від природно мінливого середовища (наприклад, в космічному польоті) і може стати причиною виникнення патологічних змін в організмі.
Місячні ритми
Місячні ритми, повторювані зміни інтенсивності та характеру біол. процесів, відповідні циклу фаз Місяця (29,4 сут.) - місячно-місячний ритм. До місячним ритмам відносять також місячно-добові ритми. Л Місячні ритми проявляються, наприклад, в ритмічності виходу з лялечок комах, виплажівающіхся в морській прибережній зоні, в циклі розмноження хробака палоло, деяких водоростей і мн. ін мор. тварин і рослин. Л. р.. відображаються також на фізіології і поведінці низки наземних організмів. Чіткі місячно-добові ритми спостерігаються у тропічних ссавців, наприклад, у нічний мавпи і у деяких видів летючих мишей, і проявляються в певній активності поведінки. Модуляція активності місячним світлом можлива і в ін нічних тварин, наприклад, у щурячого кенгуру, у сутінкових і нічних комах. Місячні ритми зберігаються в постійних лабораторних умовах, що говорить про їх ендогенно природі.
Припливно-відпливні ритми
сказывается на жизни водных организмов морей и океанов на-1 шей планеты, связано с приливами, которые обязаны своим существованием совместному притяжению Луны и Солнца.
Вплив Місяця насамперед I позначається на житті водних організмів морів і океанів на-1 ший планети, пов'язане з припливами, які зобов'язані своїм існуванням спільного тяжінню Місяця і Сонця. Рух Місяця навколо Землі призводить до того, що існує не тільки добова ритміка припливів, а й місячна. Максимальної висоти припливи досягають приблизно раз на 14 днів, коли Сонце і Місяць знаходяться на одній прямій із Землею і надають максимальний вплив на води океанів. Найсильніше ритміка припливів позначається на організмах, що мешкають в прибережних водах. Чергування припливів і відливів для живих організмів тут важливіше, ніж зміна дня і ночі, обумовлена обертанням Землі і похилим становищем земної осі. Цій складній ритміці припливів і відливів підпорядкована життя організмів, що мешкають в першу чергу в прибережній зоні. Так, фізіологія рибки-Груніна, що мешкає біля узбережжя Каліфорнії, така, що в найвищі нічні припливи вони викидаються на берег. Самки, заривши хвіст в пісок, відкладають ікру, потім самці запліднюють її, після чого риби повертаються в море. З відступом води запліднена ікра проходить всі стадії розвитку. Вихід мальків відбувається через півмісяця і приурочений до наступного високому припливу.Сезонна періодичність відноситься до числа найбільш загальних явищ у живій природі. Безперервна зміна пори року, обумовлена обертанням Землі навколо Сонця, завжди захоплює і вражає людину. Навесні все живе пробуджується від глибокого сну в міру того, як тануть сніги і яскравіше світить сонце. Лопаються бруньки, і розпускається молода листя, молоді, звірята виповзають з нір, в повітрі снують комахи і повернулися з півдня птиці. Зміна пір року найбільш помітно протікає в зонах помірного клімату та північних широтах, де контрастність метеорологічних умов різних сезонів року вельми значна. Періодичність в житті тварин і рослин є результатом пристосування їх до річного зміни метеорологічних умов. Вона проявляється у виробленні певного щорічного ритму в їх життєдіяльності, узгодженого з метеорологічним ритмом. Потреба у знижених температурах в осінній період і в теплі в період вегетації означає, що для рослин помірних широт має значення не тільки загальний рівень тепла, але і певний розподіл його в часі. Так, якщо рослинам дати однакову кількість тепла, але по-різному розподіленого: одному тепле літо і холодну зиму, а іншому відповідну постійну середню температуру, то нормальне раз-пиття буде тільки в першому випадку, хоча загальна сума тепла в обох варіантах однакова. Потреба рослин помірних широт в чергуванні протягом року холодних і теплих періодів отримала назву сеітного термопериодизм.
Нерідко вирішальним чинником сезонної періодичності є збільшення тривалості дня. Тривалість дня змінюється протягом усього року: найдовше сонце світить в день літнього сонцестояння в червні, найменше в день зимового сонцестояння в грудні.
У багатьох живих організмів є спеціальні фізіологічні механізми, що реагують на тривалість дня і відповідно до цього змінюють їх спосіб дій. Наприклад, поки тривалість дня становить 8 годин, лялечка метелика-сатурній спокійно спить, тому що на дворі ще зима, але як тільки день стає довшим, особливі нервові клітини в мозку лялечки починають виділяти спеціальний гормон, що викликає її пробудження.
Сезонні зміни хутряного покриву деяких ссавців також визначаються відносною тривалістю дня і ночі, мало або не залежать від температури. Так, поступово штучно скорочуючи світлий час доби у вольєрі, вчені як би імітували осінь і домагалися того, що містяться в неволі ласки і горностаї завчасно змінювали свій коричневий літнє вбрання на білий зимовий.
Загальноприйнято вважати, що існує чотири пори року (весна, літо, осінь, зима). Екологи ж, що вивчають спільноти помірного поясу, зазвичай виділяють шість пір року, що розрізняються по набору видів в угрупованнях: зима, рання весна, пізня весна, раннє літо, пізнє літо і осінь. Загальноприйнятого поділу року на чотири сезони не дотримуються птиці: склад спільноти птахів, куди входять як постійні мешканці даної місцевості, так і птиці, які проводять тут зиму чи літо, весь час змінюється, при цьому максимальної чисельності птиці досягають навесні і восени під час прольотів. В Арктиці, по суті справи, існує дві пори року: дев'ятимісячна зима і три літні місяці, коли сонце не заходить за горизонт, грунт розмерзається і в тундрі прокидається життя. У міру просування від полюса до екватора зміна пори року все менше визначається температурою, а все більше і більше вологістю. У пустелях помірного поясу літо - це період, коли життя завмирає, і розцвітає ранньою весною і пізньою осінню.
Зміна пори року пов'язана не тільки з періодами достатку або нестачі їжі, але і з ритмом розмноження. У домашніх тварин (корів, коней, овець) і тварин у природному середовищі помірного поясу потомство зазвичай з'являється навесні і підростає в найбільш сприятливий період, коли найбільше рослинної їжі. Тому може виникнути думка, що навесні розмножуються взагалі всі тварини.
Проте розмноження багатьох дрібних ссавців (мишей, полівок, лемінгів) часто не має суворо сезонної приуроченості. У залежності від кількості і великої кількості кормів розмноження може йти як навесні, так і влітку, і взимку.
У природі спостерігається крім добових і сезонних ритмів багаторічна періодичність біологічних явищ. Вона визначається змінами погоди, закономірною її зміною під впливом сонячної активності і виражається чергуванням урожайних і неврожайних років, років достатку або нечисленності популяцій.
Д. І. Маліков за 50 років спостережень відзначив 5 великих хвиль змін поголів'я худоби або стільки було сонячних циклів. Такий же зв'язок проявляється у циклічності змін надоїв молока, річному прирості м'яса, вовни у овець, а також в інших показниках сільськогосподарського виробництва.
столетия к 2000 году ожидается резкое усиление интенсивности его распространения.
Згідно з прогнозом, після відносно спокійного з грипу періоду початку 80-х років XX століття до 2000 року очікується різке посилення інтенсивності його розповсюдження.Розрізняють 5-6 - і 11-літні, а також 80 - 90-річні, або вікові цикли сонячної активності. Це дозволяє в якійсь мірі пояснити збіги періодів масового розмноження тварин і росту рослин з періодами сонячної активності.
Біологічний годинник
Циркадні і добові ритми лежать в основі здатності організму відчувати час. Механізм, відповідальний за таку періодичну активність - будь то харчування або розмноження, - отримав назву «біологічного годинника». Вражаюча точність роботи біологічного годинника, керуючих життєдіяльністю багатьох рослин і тварин, є об'єктом досліджень вчених різних країн світу.
Як видно з наведених кривих, листя бобових на ніч знічуються, а вдень знову розправляються. Графік активності щурів складається з послідовно чергуються прямокутних ям (день - щур спить) і плато (ніч - щур не спить). Кімнатні мухи здебільшого вилуплюються з лялечок вранці. Ця адаптація має настільки глибоке коріння, що навіть в умовах постійних освітленості, температури і вологості мухи зберігають властиву їм періодичність поведінки.
Безліч тварин - різні види птахів, черепах, бджіл та інші - орієнтуються у своїх подорожах по небесним світилам. Здається, що для цього потрібно володіти не тільки хорошою пам'яттю, що дозволяє запам'ятовувати положення Сонця або інших світил, але і чимось на зразок хронометра, що показує, скільки часу знадобилося Сонцю та зіркам, щоб зайняти нове місце на небозводі. Організми, що володіють такими внутрішніми біологічними годинами, отримують ще одну перевагу - вони здатні «передбачати» наступ регулярно повторюваних подій і відповідним чином підготуватися до майбутніх змін. Так, бджолам їх внутрішні годинники допомагають прилетіти на квітку, на якому побували вчора, точно до того часу, коли він розпускається. Квітка, який відвідує бджола, також має якісь внутрішнім годинником, що сигналізують про час розпускання. Про існування власних біологічних годин відомо кожному. Прокинувшись кілька днів поспіль від дзвінка будильника, швидко звикаєш прокидатися раніше, ніж він задзвонить. Сьогодні є різні точки зору на природу біологічного годинника, їх принцип дії, але одне безсумнівно вони реально існують і широко поширені в живій природі. Певні внутрішні ритми притаманні й людині. Хімічні реакції в його організмі відбуваються, як це було показано вище, з певною періодичністю. Навіть під час сну електрична активність мозку людини змінюється кожні 90 хвилин.
Біологічний годинник, на думку цілого ряду вчених, являють собою ще один екологічний чинник, що обмежує активність живих істот. Вільному розселення тварин і рослин перешкоджають не тільки екологічні бар'єри, вони прив'язані до свого середовища існування не тільки конкуренцією і симбіотичних відносинами, межі їх ареалів визначаються не тільки адаптаціями, але їх поведінка управляється ще й опосередковано, через внутрішні біологічні годинники, рухом далеких небесних тіл.
Фотоперіодизм
Один з важливих шляхів впливу світла на живі організми пов'язаний із сприйняттям змін довжини світлового дня, або фотоперіоду. Чим далі від екватора, де довжина світлового дня завжди складає приблизно 12 год, тим більше її сезонні коливання. У помірних широтах тривалість дня протягом року варіює від 9 до 15 год, тому абсолютно очевидно, що вона служить одним з важливих сигналів до сезонної перебудови життєдіяльності. Добре відомо, що в рослин такі етапи їх життєвого циклу (вони називаються ще фенологічними фазами або просто фенофаз), як цвітіння, плодоношення, проростання, поява й опадання листя і т. п. чітко узгоджуються з закономірними змінами протягом року довготи дня і температури , причому порушення з яких-небудь причин такої адаптивної кореляції призводить до загибелі рослин.
Найбільш глибокі зміни у рослин відбуваються під час цвітіння, коли меристеми втечі замість листя і бічних бруньок починають формувати квітки. Значення фотоперіоду для зацвітання рослини було відкрито ще в 1910 р., але вперше чітко описано Гарнером і Аллард в 1920 р. Ці дослідники показали, що рослини тютюну зацвітають лише після витримування їх протягом деякого часу в умовах короткого світлового дня. У природі такі умови виникають восени, але їх можна створити і влітку в теплиці, підтримуючи там освітлення протягом 7 год на добу. Відповідно до цього тютюн назвали короткодневним рослиною (КДР), або рослиною короткого дня. При вивченні інших видів було виявлено, що деяким для цвітіння потрібно довгий день, це - дліннодневние рослини (ДДР), або рослини довгого дня. Існують рослини, які цвітуть незалежно від довготи дня; їх називають нейтральними. Така залежність фізіологічного (фенологического) стану від тривалості світлого часу доби називається фотопериодизмом.
Подальші дослідження ускладнили картину. Наприклад, деякі рослини при одній температурі ведуть себе як нейтральні, а при іншій - ні; є такі, яким необхідна зміна одного фотоперіоду іншим, іноді певний фотоперіод лише прискорює зацвітання, не є згідно його умовою, і т. п.
Важливий крок вперед у розумінні всього цього був зроблений тоді, коли стало ясно, що важлива довжина не світлого, а темного періоду доби. Таким чином, короткодневние рослини насправді виявляються «длінноночнимі». Якщо вирощувати ці рослини в умовах короткого дня, перериваючи довгу ніч невеликим світлим періодом, то цвітіння не дочекатися. Навпаки, дліннодневний вигляд в таких умовах зацвіте. Разом з тим ефект довгого дня не знімається перериванням короткої нічної темряви.
У багатьох випадках головним зовнішнім фактором, регулюючим ритмічну активність, служить фотоперіод, т. е. тривалість дня (і ночі). Це єдиний надійний показник зміни пір року, за яким можна «звіряти» біологічні годинники. Точна природа годин невідома, хоча безсумнівно, що тут діє якийсь фізіологічний механізм, який може включати як нервові, так і ендокринні компоненти. Вплив фотоперіоду широко вивчався на ссавців, птахів і комах. Хоча очевидно, що він відіграє важливу роль у контролі таких видів активності, як підготовка до сплячки у ссавців, міграції у птахів і діапауза у комах, це не єдиний зовнішній фактор, що регулює біологічні ритми.
Висновок
І так багато форм поведінки проявляються з регулярною послідовністю і служать одним із проявів біологічних ритмів. Добре відомі такі приклади, як періоди залицяння та гніздування у птахів навесні або перельоти певних видів у теплі краї восени. Інтервали між періодами активності можуть варіюватися в межах від кілька хвилин до декількох років в залежності від виду тварини. У багатьох випадках головним зовнішнім фактором, регулюючим ритмічну активність, служить фотоперіод. На активність рядів видів впливають і місячні ритми. І багато інших біологічні ритми впливають на поведінку організмів.
Список літератури
Біологія: Енциклопедія / За ред. М.С. Гілярова. - М.: Велика Російська енциклопедія, 2003. - 864 с.: Іл., 30 л. кол. мул.
Загальна екологія: Підручник для вузів / Автор-упорядник А.С. Степановских. - М.: ЮНИТИ-ДАНА, 2000. - 510 с.
Тейлор Д., Грін М., Стаут У. Біологія: У 3-х т. Т.2: Пер. з англ. / Под ред. Р. Сопер - 3-е вид. - М.: Світ, 2002. - 436 с., Іл.