Помощничек
Главная | Обратная связь


Археология
Архитектура
Астрономия
Аудит
Биология
Ботаника
Бухгалтерский учёт
Войное дело
Генетика
География
Геология
Дизайн
Искусство
История
Кино
Кулинария
Культура
Литература
Математика
Медицина
Металлургия
Мифология
Музыка
Психология
Религия
Спорт
Строительство
Техника
Транспорт
Туризм
Усадьба
Физика
Фотография
Химия
Экология
Электричество
Электроника
Энергетика

Фотопериодизм и биологические часы



Вот и лето прошло,

Словно и не бывало.

На пригреве тепло,

Только этого мало.

Арсений Тарковский

Действительно: летними месяцами погода не всегда бывает теплой и солнечной, зато осень часто дарит нам чудесные мгновения бабьего лета. Верный признак приближающейся осени в наших краях - стаи перелетных птиц, потянувших на юг. Что же гонит их в теплом августе - сентябре к местам зимовок? Откуда они знают, что в скором времени их ожидают холод и бескормица - ведь вокруг созревают плоды и семена, а насекомых предостаточно? Подготовленными к недоброй поре бывают не только птицы. Внезапно ударившие морозы редко застают врасплох животных и растения умеренных широт. Как же это возможно?

Дара предвидения у живых организмов нет, но есть способность ориентироваться во времени по самому устойчивому регулярно-периодическому явлению - изменению длины светового дня. Именно длина светового дня является ведущим сигнальным фактором, который позволяет организмам умеренных и высоких широт увязывать жизненные циклы с сезонными изменениями среды.

 

Фотопериодизм - реакция организмов на сезонные изменения длины светового дня.

 

Присущ ли фотопериодизм организмам тропических и экваториальных широт? Ответ обоснуйте.

Фотопериодическая реакция является экологическим явлением, а не систематическим признаком. Даже близкородственные виды, обитающие в разных широтах, принципиально отличаются по этому показателю. Все зависит от конкретных условий, а они различны. У экватора день и ночь всегда по двенадцать часов, а чем дальше от экватора, тем в летнее время день длиннее, в зимнее - короче. В Заполярье наступают полярный день, когда солнце круглосуточно не заходит за горизонт, и полярная ночь, когда оно вовсе не показывается.

Различают два типа фотопериодических реакций: короткодневный у организмов низких широт и длиннодневный у организмов высоких и умеренных широт. Так, критическая длина дня, определяющая начало цветения, составляет: Каланхое (Kalanchoe) - 12 часов, Земляника (Fragaria chilaensis) - 10 часов, Тимофеевка луговая (Phleum pratense) - 14,5 часов, Полевица (Agrostis palustris) - 16 часов.

Фотопериодизм можно не только учитывать, но и использовать. Проанализируйте график (рис. 1.6), иллюстрирующий регуляцию сроков размножения гольца (Salvelinus alpinus) ценной промысловой рыбы.

Анализ графика показывает, что при искусственном разведении, изменяя световой режим, можно вызвать нерест у гольца на четыре месяца раньше, чем в естественных условиях. Но, ответив на один вопрос, мы оказались перед другим: объяснив фотопериодизмом адаптации к сезонности, необходимо выяснить, как живые организмы могут регистрировать длину светового дня. Часов им на день рождения не дарили: ни механических, ни электронных. Пришлось обзаводиться "биологическими часами".

Биологические часы – способность организмов распределять во времени и периодически повторять свои функции даже в отсутствии выраженных внешних сигналов.

Проще говоря, биологические часы - это внутренняя врожденная способность регистрировать время. Физиологический механизм биологических часов весьма сложен и отличается у разных организмов. Нас сейчас интересует его наличие. Этот механизм определяет все внутренние ритмы организмов, а для его "подстройки" используется фотопериод как весьма устойчивый внешний ритм.

При изучении биологических часов проводился эксперимент с забавными зверьками - сонями. (Соневые (Gliridae) - одно из наиболее древних семейств грызунов.) Несколько животных содержали при постоянном сумеречном освещении. Первоначально режим дня у всех совпадал, но через некоторое время все смешалось: одни зверьки спят, другие кормятся. Выяснилось, что биологические часы у одних спешат, у других запаздывают, длина суток у "торопыги" может оказаться 23 часа 50 минут, у "лентяя" - 24 часа 5 минут, т.е. у каждого своя. Различия незначительны, но за несколько дней накапливаются часы. Нет солнца, вот и не подстроишь свои биологические часы.

Перевод биологических часов фотопериодом при резкой смене широтности или поясности ведет к сложным изменениям в физиологии организмов. Часто после этого следует пауза невосприимчивости к изменению длины дня. У перелетных птиц она длится месяцы.

Объясните связи, изображенные на схеме 9.

Краткое содержание § 3

Солнечный свет относится к абиотическим факторам. Устремленный на Землю световой поток частично отражается назад в космос, частично поглощается атмосферой. До поверхности планеты доходит менее половины той энергии, которую посылает нам Солнце. Лучи, достигшие поверхности Земли, можно разделить на ультрафиолетовые (около 10%), видимые (около 45%) и инфракрасные (около 45%). Ультрафиолет вреден в больших дозах. Он вызывает нарушения в наследственной информации клеток, т.е. оказывает мутагенное воздействие. В небольших дозах ультрафиолетовые лучи оказывают бактерицидное воздействие и вызывают образование витамина D в коже млекопитающих. Видимый свет необходим для фотосинтеза растений, ориентации животных и является фактором-сигналом, который помогает живым организмам приурочивать жизненные циклы к сезонным изменениям среды. Реакция организмов на сезонные изменения длины светового дня называется фотопериодизмом. Инфракрасное излучение оказывает тепловое воздействие. В зависимости от того, к каким условиям освещенности адаптированы организмы, среди растений выделяют тенелюбивые - сциофиты, светолюбивые - гелиофиты и теневыносливые факультативные гелиофиты, которые способны жить и при повышенной, и при пониженной освещенности. Адаптации растений выражаются в первую очередь в особенностях строения листьев.

Среди животных тоже можно выделить светолюбивые и тенелюбивые виды, хотя для них свет не является таким необходимым фактором, как для растений. Многие животные проводят всю жизнь в темноте.

Задания

1. Объясните, каково адаптивное значение указанных в таблице на стр. 25 особенностей сциофитов и гелиофитов.

2. Каков будет цвет подводных растений, содержащих дополнительные пигменты, если их вынести к поверхности воды - на солнечный свет?

3. Каков может быть цвет Красных водорослей (Rhodophyta) при их естественном освещении на глубине? Почему?

4. Почему многие растения-северяне не зацветают на юге?

5. Почему у деревьев, которые растут в городах возле уличных фонарей, часто задерживается листопад и подготовка к зиме, а из-за этого бывают обморожения?

6. Почему работа, связанная с частыми перелетами самолетом, считается вредной для здоровья?

7. Перед вами на рис. 1.6 схематическое расположение зрительных полей птицы Козодой обыкновенный (Caprimulgus europaeus). Каков обзор у этого животного? Дайте точный ответ в градусном выражении. Присуще ли козодою объемное зрение? В каких областях?




©2015 studopedya.ru Все права принадлежат авторам размещенных материалов.