Пристосування організмів до сезонних змін середовища

 

Одне з фундаментальних властивостей живої природи – циклічність більшості відбуваються в ній. Все життя на Землі від клітини до біосфери підпорядкована певним біологічним ритмам, або біоритмам (від грец. Rhytmos – розміреність), – зовнішнім, обумовленим циклічними змінами у навколишньому середовищі, і внутрішнім, пов’язаним з власної життєдіяльністю організмів.

Зовнішні та внутрішні ритми. Зовнішні ритми мають в основному геофізичне походження, оскільки тісно пов’язані з процесами руху планети Земля в Сонячній системі і навколо своєї осі. Ці процеси викликають закономірне зміна головних абіотичних факторів – світлового режиму, температури, вологості і т. Д. Впливають на живу природу і космічні ритми, наприклад, сонячна активність (рис. 217).

Внутрішні ритми – це ритми фізіологічних і біохімічних процесів, що протікають в організмах. Так, ритмічний характер носить поділ клітин, біосинтез білків і нуклеїнових кислот, діяльність серця, легенів, нирок і т. Д. При цьому кожна система органів має власний ритм, досить стійкий до зовнішніх впливів, тому такі ритми називають ендогенними (внутрішніми). Іноді їх ще називають біологічним годинником організму, так як вони допомагають орієнтуватися в часі і заздалегідь готуватися до майбутніх змін середовища. Узгодженість внутрішніх ритмів визначає періодичність протікання процесів життєдіяльності в організмів, з їх допомогою вони пристосовуються до регулярних геофізичним циклам різної тривалості. До числа найважливіших ендогенних біологічних ритмів відносяться добові і річні.

Добові і річні ритми. Практично всі живі істоти нашої планети, незалежно від рівня їх організації, підкоряються добовим ритмам (рис. 218). Добова ритмічність життєдіяльності, обумовлена ??зміною дня і ночі, чітко виражена у більшості рослин і тварин як денних (горобині птахи, домашні кури, ховрахи, мурашки та ін.), Так і нічних (їжаки, сови, котячі і ін.). Вона залишається практично незмінною, навіть якщо організм перебуває в ізольованому приміщенні, де підтримуються постійні зовнішні умови (освітлення, температура і т. Д.). Таким чином, добова циклічність життєдіяльності – вроджене, генетичне властивість виду. Ендогенні добові ритми називають циркадних (від лат. Circa – близько і dies – день, добу).

Зміни інтенсивності та характеру біологічних процесів, що повторюються з річної періодичністю, називають річними ритмами. Ця періодичність для організму багато в чому є вродженою, т. Е. Виявляється як внутрішній річний ритм. Наприклад, якщо австралійських страусів ему помістити в зоопарк Північної півкулі, період розмноження у них настане восени, коли в Австралії весна. Річні ритми забезпечують пристосування організмів до сезонної зміні умов. У житті видів періоди зростання, розмноження, линьок, міграцій, глибокого спокою закономірно чергуються і повторюються таким чином, що критичний час року організми зустрічають в найбільш стійкому стані. Самий же уразливий процес – розмноження і вирощування молодняка – припадає на найбільш сприятливий сезон. Ендогенні річні ритми називають цірканнимі (від лат. Circa – близько і annus – рік), їх перебудова у організмів відбувається з великими труднощами і тільки через ряд поколінь.

Пристосування організмів до сезонних змін умов життя. Життєвий цикл більшості організмів узгоджений з сезонними коливаннями температурного і світлового режимів (найбільш виражених в помірному поясі). Зміна пір року супроводжується значними змінами абіотичних факторів середовища (рис. 219). Навесні рослини і тварини помірного поясу пробуджуються від зимового сну: зацвітають рослини-первоцвіти (гусячий цибулю, проліска, ряст та ін.), Вітрозапилювані дерева і чагарники (вільха, береза, ліщина та ін.), Прокидаються зимували комахи, прилітають перелітні птахи. Навесні починається період розмноження у багатьох видів риб, земноводних, птахів і ссавців.

Влітку рослини інтенсивно вегетують, цвітуть, а потім утворюють насіння і плоди, т. Е. Вступають в період плодоношення. З другої половини літа рослини починають накопичувати запасні поживні речовини: дворічні і багаторічні трави – в коренях, бульбах, кореневищах, цибулинах, дерева і чагарники – в серцевині стебел. Тварини влітку інтенсивно розмножуються, і з’являється молодняк розселяється на нові придатні для життя території. Починаючи з другої половини літа зменшується тривалість дня, у рослин призупиняються процеси росту, починають дозрівати плоди та насіння. У деяких осілих і мігруючих птахів і звірів у спеціальних утвореннях накопичується жир.

Восени у дерев і чагарників починається листопад. Ще до його настання в рослині відбувається відтік поживних речовин з листя в запасаючі органи, в нирки, руйнується хлорофіл і фотосинтез припиняється. У підставі листа утворюється корковий отделітельний шар, і лист відділяється від стебла. Листопад супроводжується накопиченням в клітинах речовин – криопротекторов, в основному Сахаров, що підвищують морозостійкість рослин. У птахів і ссавців восени відбувається линька: річний пір’яний і шерстний покрив змінюються зимовим, який містить більш густий підшерстя – у ссавців (рис. 220), а у птахів – пух. Підшерстя і пух погано проводять тепло і оберігають тіло від переохолодження взимку.

Зима – найнесприятливіший час року для організмів помірного пояса. Деякі з них пристосувалися його переживати в стані анабіозу, коли життєві процеси майже повністю припиняються. Наприклад, у ряду безхребетних (найпростіших, дрібних рачків) анабіоз настає при висиханні калюж, в яких вони мешкали навесні і влітку. У деяких ссавців (бурундуки, кажани, їжаки) зниження інтенсивності обміну речовин досягається переходом до сплячки. При цьому у них зменшується терморегуляція, температура тіла падає майже до температури зовнішнього середовища, сповільнюються функції організму (наприклад, частота серцевих скорочень). Основними причинами настання зимової сплячки у тварин служать зниження температури середовища і відсутність їжі. Такі ссавці, як ведмеді, борсуки, занурюються в зимовий сон, при якому також значно знижується рівень обміну речовин, але не падає температура тіла.

Деяким рослинам і комахам охолодження і зимові стадії спокою необхідні для завершення життєвого циклу. У цей час у їх організмі протікають певні фізіологічні процеси, що готують до подальшої активної життєдіяльності.

Біологічні ритми: зовнішні, внутрішні (ендогенні), добові (циркадні), річні (цірканние); сплячка; зимовий сон.

Посилання на основну публікацію