Біялогія
Выдавец: Народная асвета
Памер: 277с.
Мінск 2006
34. Біялагічныя рытмы і фотаперыядызм
Перыядычнасць у развіцці жывых арганізмаў, звязаная з асаблівасцямі клімату. Адной з важнейшых уласцівасцей жывой прыроды з’яўляецца цыклічнасць большасці працэсаў, што ў ёй адбываюцца. Усё жыццё на Зямлі падпарадкавана пэўным рытмам — з’явам прыроды, якія перыядычна паўтараюцца. Рытмы, рэгіструемыя ў жывым свеце, называюцца біялагічнымі.
Біялагічныя рытмы — гэта змяненні прыродных з’яў, фізіялагічных працэсаў і паводзін арганізмаў, якія перыядычна паўтараюцца. Біярытмы ўзніклі ў працэсе эвалюцыі раслін, жывёл і чалавека як прыстасаванні да такіх заканамерных пе
рыядычных чаргаванняў прыродных з’яў, як змена часу сутак, сезонаў года, месячных фаз, прыліваў і адліваў і да т. п.
Прыродныя рытмы для любога арганізма можна раздзяліць на ўнутраныя (звязаныя з яго ўласнай жыццядзейнасцю) і знешнія (цыклічныя змяненні ў навакольным асяроддзі).
Да ўнутраных (ці фізіялагічных) належаць такія рытмы, перыядычнасць якіх не залежыць ад дзеяння фактараў знешняга асяроддзя (біенне сэрца, дыхальныя рухі, праца залоз унутранай сакрэцыі, дзяленне клетак, актыўнасць ферментаў). Пэўнаму рытму падпарадкоўваецца праца ўсіх клетак, тканак і органаў раслін і жы
АРГАНІЗМ I АСЯРОДДЗЕ
вёл. Пры гэтым кожная сістэма органаў мае свой уласны перыяд, змяніць які дзеяннем фактараў знешняга асяроддзя можна толькі ў вузкіх межах, а для некаторых працэсаў практычна немагчыма.
Знешнія біярытмы маюць геафізічную прыроду, паколькі звязаны з вярчэннем Зямлі вакол Сонца і сваёй восі, а таксама вярчэннем Месяца адносна Зямлі. Пад уплывам гэтага заканамерна, з пэўнай перыядычнасцю, змяняюцца такія экалагічныя фактары, як светлавы рэжым, тэмпература, вільготнасць і ціск паветра, адбываюцца акіянічныя прылівы і адлівы і да т. п. Амплітуда зменлівасці гэтых фактараў звязана з шыротнай прыналежнасцю таго ці іншага рэгіёна, яго аддаленасцю ад акіяна, у выніку чаго і сфарміраваліся кліматычныя зоны на нашай планеце.
Каб выжыць, арганізмы ў працэсе доўгай эвалюцыі развілі сістэмы ўспрымання перыядычных змяненняў у навакольным асяроддзі і выпрацавалі здольнасць адпаведным чынам змяняць свой фізіялагічны стан. Паўтаральнасць станаў арганізма можа ажыццяўляцца праз роўны прамежак часу, які называецца перыядам. Напрыклад, кожныя 24 гадзіны — сутачная перыядычнасць, раз у сезон — сезонная, штогод — штогадовая перыядычнасць і г. д.
Дзякуючы біярытмам самыя важныя функцыі арганізма (харчаванне,
рост і развіццё, размнажэнне) супадаюць з найбольш спрыяльным для гэтага часам сутак ці перыядам года. Біярытмы, такім чынам, дапамагаюць арганізму ўзгадніць сваю дзейнасць з асяроддзем, якое мяняецца, і эфектыўна прыстасавацца да яго.
Сутачныя рытмы назіраюцца амаль ва ўсіх жывых арганізмаў. Яны абумоўлены 24гадзіннымі сонечнымі суткамі. Аднак ва ўмовах адноснага пастаянства геафізічных фактараў устаноўлены рытмы жыццядзейнасці з перыядам не дакладна ў 24 гадзіны, а некалькі большымі ці меншымі. TaKia рытмы называюцца цыркаднымі (адлац. cirka — каля, dies — дзень) ці калясутачнымі. 3 такой перыядычнасцю ў раслін мяняюцца хуткасць росту, інтэнсіўнасць фотасінтэзу, дыхання, транспірацыі, руху лісця, адкрывання і закрывання вусцейкаў і кветак. Велічыня адхілення ад 24гадзіннага цыкла залежыць ад сутачных ваганняў асветленасці, тэмпературы, вільготнасці і іншых экалагічных фактараў. Пры гэтым у адных відаў перыяды актыўнасці дакладна прымеркаваны да пэўнага часу сутак, у другіх могуць зрушвацца ў залежнасці ад абставін. Так, рапухі і бурыя жабы актыўныя ноччу, калі вільготнасць паветра вышэйшая, чым днём. Наадварот, азёрная і сажалкавая жабы, што знаходзяцца ва ўмовах высокай вільготнасці, актыўныя днём.
Біялагічныя рытмы і фотаперыядызм
149
З’яўляючыся цеплалюбівымі, большасць паўзуноў умераных шырот — дзённыя, нешматлікія віды — змрокавыя і толькі геконы — начныя віды. У пустынях, наадварот, многія віды жывёл актыўныя ў начны час, паколькі днём яны хаваюцца ў прытулкі ад моцнай спёкі.
Пераважная большасць птушак — дзённыя жывёлы, якія прачынаюцца з усходам і засынаюць з захадам Сонца. Такая сутачная цыклічнасць актыўнасці звязана з тым, што большасць птушак харчуюцца расліннымі кармамі і дзённымі жывёламі і пры здабыванні корму выкарыстоўваюць пераважна зрок. Параўнальна нямногія віды (совы, казадоі), што кормяцца начнымі жывёламі, актыўныя ноччу ці прыцемкам (мал. 88). Пры пошуку здабычы, акрамя зроку, яны выкарыстоўваюць востры слых.
Сутачная актыўнасць млекакормячых вызначаецца, як і ў птушак, галоўным чынам магчымасцю здабываць корм у той ці іншы час сутак, а не тэмпературай і вільготнасцю, паколькі яны цеплакроўныя жывёлы.
У чалавека адзначана больш за 300 фізіялагічных функцый, абумоўленых сутачнай перыядычнасцю. Цыркадныя рытмы ў яго выяўляюцца ў чаргаванні сну і няспання, ваганнях тэмпературы цела ў межах 0,7—0,8 °C, цыклах дзейнасці сэрца і нырак, глыбіні і частаце дыхання, мускульнай і разумовай працаздольнасці і да т. п.
Сезонная перыядычнасць належыць да ліку найбольш агульных з’яў у жывой прыродзе. Яна асабліва выяўлена ва ўмераных і паўночных шыротах, дзе кантрастнасць кліматычных умоў розных сезонаў года вельмі значная. Пры гэтым чым выразней сезонныя змяненні знешняга асяроддзя, тым мацней выяўлена гадавая перыядычнасць жыццядзейнасці арганізмаў. Вясенняе цвіценне большасці раслін, асенні лістапад, спячка, назапашванне тлушчу, сезонныя лінькі, міграцыі развіты пераважна ў арганізмаў умеранага і халоднага кліматаў. У тропіках сезонная перыядычнасць у жыццёвых цыклах раслін і жывёл выяўлена слаба.
У шматгадовых раслін і пайкілатэрмных жывёл сезонная перыядыч
Мал. 88. Вушастая сава са здабычай
АРГАНІЗМ I АСЯРОДДЗЕ
150
Мал. 89. Сезонная перыядычнасць росту (гадавыя кольцы): 1 — лускі рыбы; 2 — ствала дрэва; 3 — ракавіны малюска
насць звязана з розніцай у хуткасці росту ў розныя перыяды года. Гэта выяўляецца ва ўтварэнні гадавых кольцаў у сцябле дрэвавых раслін, на ракавінах малюскаў, лусцэ рыб (мал. 89) і пладовых целах губавых грыбоў.
У жывёл розных відаў сезонная перыядычнасць выяўляецца ў кармавых,
Мал. 90. Сезонныя міграцыі мухалоўкістракаткі
зімовачных і нераставых перамяшчэннях. Выразна выяўлены кармавыя качаванні і міграцыі ў птушак (мал. 90). Так, напрыклад, белыя буслы, мухалоўкі, ласпгаўкі і стрыжы штогод адлятаюць зімаваць за тысячы кіламетраў у Паўднёвую Афрыку, вяртаючыся ў Еўропу, як правіла, на адны і тыя ж месцы.
Многія млекакормячыя пры недахопе ежы ці немагчымасці яе здабычы зза глыбокага снежнага покрыва таксама ажыццяўляюць міграцыі. Напрыклад, паўночныя алені праводзяць зіму на ўскраіне таежнай паласы, кормячыся ягелем і іншымі лішайнікамі, якія растуць на ствалах дрэў. Але ўжо пры першых прыкметах вясны яны вяртаюцца ў тундру, прытрымліваючыся з года ў год аднаго і таго ж маршруту.
Зімовачныя міграцыі ўдэльты буйных рэк уласцівы многім відам рыб (сазан, лешч, судак. і інш.), дзе яны
Біялагічныя рытмы і фотаперыядызм
151
позняй восенню збіраюцца ў глыбокіх месцах («зімавальных ямах») і праводзяць зіму ў маларухомым стане.
Сезонная цыклічнасць у жывёл выражаецца ў з’явах зімовай і летняй спячкі. Яна ўласціва тым жывёлам, якія ў пэўныя перыяды года не могуць здабыць дастатковую колькасць паўнацэннага корму. Млекакормячыя, што ўпадаюць у зімовую спячку, назапашваюць з восені значную колькасць тлушчу. У сапраўдную зімовую спячку, якая характарызуецца моцным паніжэннем тэмпературы цела, прыпыненнем працэсаў стрававання, нізкім узроўнем дыхання і кровазвароту ўпадаюць вожыкі, суслікі, суркі, хамякі. Калі веснавая сакавітая трава выгарае, у летнюю спячку ўпадае сярэднеазіяцкі жоўты суслік.
Фотаперыядызм. Адным з фактараў асяроддзя, якія найбольш дакладна і рэгулярна мяняюцца, з’яўляецца даўжыня светлавога дня, рытм чаргавання светлага і цёмнага перыядаў сутак. Для любога пункта зямнога шара фотаперыяд з года ў год паўтараецца з астранамічнай дакладнасцю і знаходзіцца ў строгай адпаведнасці з сезонамі года.
Рэакцыя арганізмаў на сутачны рытм асвятлення, якая выяўляецца ў змяненні працэсаў росту і развіцця, называецца фотаперыядызмам. Здольнасць жывых арганізмаў рэагаваць на змяненне даўжыні дня дае ім магчымасць загадзя перабудаваць фізіялагічныя працэсы ў сувязі з сезон
нымі зменамі ўмоў. Фотаперыяд выступае ў якасці сігналу будучых змяненняў кліматычных фактараў, такіх, як тэмпература і вільготнасць. Пад фотаперыядычным кантролем знаходзяцца практычна ўсе фізіялагічныя працэсы, звязаныя з ростам, развіццём і размнажэннем раслін і жывёл.
Паводле тыпу фотаперыядычнай рэакцыі адрозніваюць наступныя асноўныя групы раслін:
1)расліны кароткага дня, якім для пераходу да цвіцення патрабуецца 12 і меней гадзін светлага часу ў суткі (капуста, тытунь, рыс, хрызантэма і інш.);
2)расліны доўгага дня — для цвіцення і наступнага развіцця ім патрэбна працягласць светлавога перыяду больш за 12 гадзін у суткі (пшаніца, лён, бульба, авёс, морква і інш.);
3) фотаперыядычна нейтральныя — для іх даўжыня фотаперыяду не мае значэння і цвіценне наступае пры любой даўжыні дня, акрамя вельмі кароткай (тамат, дзьмухавец, грэчка, флёкс і інш.).
Расліны доўгага дня растуць пераважна ў паўночных шыротах, расліны кароткага дня — на поўдні.
Фотаперыядычная рэакцыя ўласціва не толькі перыядычным раслінам, але і жывёлам.
м
Вядома, што найбольш спрыяльны час для з’яўлення патомства ў жывёл — гэта час года, калі вакол дастатковая колькасць корму. Так яечнікі і се
АРГАНІЗМ I АСЯРОДДЗЕ
мяннікі голуба вяхіра пачынаюць выспяваць, калі працягласць дня перавышае 12 гадзін, г. зн. здольнасці размнажэння ён дасягае к маю. Шызаму голубу для выспявання палавых залоз патрабуецца 9гадзінны светлавы дзень, таму гэта птушка бывае гатова да спарвання 2—3 разы ў год. Розніца ў тэрмінах размнажэння тлумачыцца тым, што вяхір корміцца галоўным чынам зернем злакаў, якія позна выспяваюць, a шызы голуб — насеннем пустазелля, якое ёсць ў вялікай колькасці. У той час гарадскі голуб знаходзіць багатую ежу ў вулічных адкідах практычна ў кожную пару года, таму ў яго няма спрыяльнага часу размнажэння.
Такая фотаперыядычная рэгуляцыя часу з’яўлення на свет патомства характэрна і для большай часткі млекакормячых. Акрамя больш распаўсюджаных жывёл з даўгадзённым тыпам фотаперыядычнай рэакцыі, сустракаюцца і жывёлы з караткадзённым тыпам. Пры гэтым перавагу маюць тыя, у якіх цяжарнасць працягваецца доўгі час, а патомства ад вясенняга спарвання нараджаецца задоўга да наступлення асенніх халадоў. Напрыклад, у коз і авечак плод развіваецца 5—6 месяцаў, а ў аленяў і казуль — каля 9 месяцаў, а спарванне адбываецца ў канцы лета ці восенню. Павелічэнне памераў палавых залоз і выспяванне палавых клетак у іх пачынаецца ўжо з наступленнем кароткіх дней.
КНІГІ ОНЛАЙН
