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