Адаптивные биологические ритмы

Биологические ритмы
Природные ритмы организма можно
разделить на:
внутренние (связанные с его
собственной жизнедеятельностью);
внешние (циклические изменения в
окружающей среде).
Внутренние ритмы
•
•
•
•
В основном это физиологические ритмы
организма:
Деление клеток.
Пульсация сердца.
Дыхание.
Работа желез внутренней секреции.
Внешние ритмы
1. Геофизические ( связаны с вращением
Земли вокруг Солнца и Луны вокруг
Земли). Влияют на световой режим,
температуру, давление и влажность
воздуха, приливы и отливы и др.,
2. Периодические изменения солнечной
активности (11-летний и ряд других
циклов).
Обращение Земли вокруг Солнца
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
Меркурий
Венера
Земля
Марс
Юпитер
Сатурн
Уран
Нептун
Плутон
«Парад планет» - выстраивание всех
девяти планет Солнечной системы
по одну сторону от Солнца.
Происходит один раз в 179 лет.
Может отразиться на Земле
изменением погоды,
наводнениями, землетрясениями,
возмущениями магнитосферы
Земли и т.д.
Солнечная система в Галактике «Млечный
путь»
А – прирост деревьев в Европе (1) и солнечная
активность (2); Б – солнечная активность (3) и
средний урожай ржи (1) и картофеля (2)
Адаптивные биологические ритмы
Возникли как приспособление
живых существ к регулярным
изменениям во внешней среде.
Благодаря им такие функции, как
питание, размножение совпадают с
наиболее благоприятным временем
суток или года.
Адаптивные биологические ритмы
•
•
•
•
Классифицируются на:
суточные;
приливно-отливные;
равные лунному месяцу;
годичные.
Суточный ритм
Обнаружен у разных организмов, от
одноклеточных до человека
• У человека: сон, температура, пульс,
умственная работоспособность и др.
• У растений: открывание и закрывание цветков
и т. д.
Суточные ритмы
активности
организмов
Ежедневные вертикальные миграции
самок веслоногого рачка Calanus
finmarchicus
Суточный ритм
По смене периодов сна и
бодрствования животных делят на:
• дневных (многие птицы, муравьи)
• ночных (летучие мыши, совы)
• полифазных (землеройки)
Сезонные
изменения
суточной
активности
больших песчанок
Суточный ритм
Суточная цикличность
жизнедеятельности может быть
обусловлена генетически. Такие
эндогенные ритмы получили
циркадных (от лат. circa – около и
dies – день, сутки),
Циркадный ритм
Сохраняется и при отсутствии суточной
ритмики внешних условий, например, в
условиях эксперимента в полной
темноте.
Длительность ЦР слегка отличается от
24-часового периода. Поэтому при снятии
внешней ритмики дня и ночи ЦР
перестает совпадать с суточными
изменениями.
Циркадный ритм активности
таракана в полной темноте
Приливно-отливные ритмы
• В течение суток наблюдаются 2
прилива и 2 отлива,
• Дважды в месяц (новолуние и
полнолуние) приливы достигают
максимальной величины
(сизигийные приливы).
Приливно-отливные ритмы
Этой ритмике подчинена жизнь
организмов, обитающих в прибрежной
зоне.
• Мидии во время отлива сжимают створки
и прекращают питание. Эта
периодичность сохраняется и в
аквариумах.
Мидии
Мидии
Края мантии
срастаются,
образуя сифоны.
С их помощью
происходит
водообмен
Манящий краб. Охотится во время
отлива, а приливы пережидает в норах
Манящий краб
Приливно-отливные ритмы
Рыбка атерина в самый высокий прилив
откладывает икру в песок у кромки воды.
С отступлением воды икра развивается
во влажном песке. Выход мальков
происходит через полмесяца и приурочен
к следующему высокому приливу.
АТЕРИНА-ГРУНИОН
Синодический ритм
Проявляется в приуроченности к
определенным фазам Луны.
В качестве эндогенного ритма
выявлен у ряда морских и наземных
организмов:
- нерест многощетинковых червей
палоло;
- роение комаров-хирономид и
поденок.
Морской
кольчатый
червь
палоло
(Eunice
viridis)
Палоло
Поденка
Годичные ритмы
•
•
•
•
Связаны с закономерными
изменениями физических условий в
течение года.
Размножение.
Рост и линька.
Миграции.
Спячка.
Годичные ритмы
Годичные ритмы у многих видов
эндогенны. Особенно это
относится к циклам размножения.
Животные Южного полушария в
зоопарках Северного размножаются
зимой или осенью, когда на их
родине весна или лето.
Годичные ритмы
Благодаря им появление потомства,
приурочено к наиболее благоприятному
периоду, а переживание критических
периодов происходит в наиболее
устойчивом состоянии или в другом
географическом районе.
Сезонная изменчивость пера у
глухаря: 1, 2– зимнее; 3, 4 – летнее
Tetrao urogallus
Глухарь
Гнездовой ареал и места зимовок
шилохвости
Фотопериодизм
• Это реакция организмов на сезонные
изменения длины дня.
• Обеспечивает заблаговременные
физиологические перестройки и
адаптацию к сезонной смене
условий.
Фотопериодизм
Различают два типа
фотопериодической реакции:
короткодневный (низкие широты) и
длиннодневный (умеренные и
высокие широты)
У длиннодневных растений и
животных увеличение дня весной
стимулирует рост и подготовку к
размножению. Укорочение дня
второй половины лета вызывает
торможение роста и подготовку к
зиме.
• Короткодневные растения особенно
чувствительны к фотопериоду, так
как длина дня на их родине меняется
в течение года мало.
• Это является приспособлением к
смене сухого и дождливого сезонов.
Биоклиматический закон
Хопкинса
Сроки наступления сезонных
явлений различаются в среднем на 4
дня на 1° широты, на 5° долготы и
на 120 м высоты над уровнем моря,
т. е. чем севернее, восточнее и выше
местность, тем позже наступление
весны и раньше – осени.