44. Біологічні адаптивні ритми.

Одне з найбільш загальних явищ, що відбуваються в природі -це сезонна періодичність. Чіткіше вона виражена в помірних і північних широтах, де зумовлює певну ритмічність життя організмів, у мешканців тропіків сезонні зміни виявляються не так чітко. Як вам відомо, обертання Землі навколо Сонця та своєї осі, а також Місяця навколо Землі зумовлює зміни світлового режиму, температури, вологості повітря, морські припливи та відпливи.

Періодичні (сезонні, добові) зміни інтенсивності екологічних факторів зумовлюють формування у живих організмів адаптивних біологічних ритмів: добових, припливно-відпливних, сезонних, річних.

З біологічними адаптивними ритмами пов'язане явище «біологічного годинника» — здатності організмів реагувати на плин часу. Його механізми ще остаточно не з'ясовані, але, безсумнівно, воно має важливе біологічне значення, оскільки дає змогу узгоджувати фізіологічні ритми організмів зі змінами довкілля.

• Добові ритми. Внаслідок обертання Землі навколо своєї осі, двічі на добу змінюється освітленість, що призводить до коливання температури, вологості та інших абіотичних факторів, впливаючи на активність організмів. Зокрема, сонячне світло визначає періодичність процесів фотосинтезу, випаровування води рослинами, час розкриття та закриття квіток тощо.

• Припливно-відпливні ритми зумовлені рухом Місяця навколо Землі. Особливо чітко вони визначені у мешканців припливно-відпливної зони (літоралі). Протягом місячної доби (24 години 50 хвилин) спостерігають по два припливи та відпливи, що змушує організми пристосовуватись до такої періодичної зміни умов. Під час відпливів мешканці літоралі закривають свої черепашки, будиночки, ховаються у грунт, змінюють своє забарвлення тощо. У риби атеріни-груніон, яка мешкає біля узбережжя південної Каліфорнії, з цими ритмами пов'язане розмноження. Під час високих припливів самка підпливає до берега і закопує ікру в пісок, а після нересту повертається у море. Личинки виходять з ікринок під час наступного високого припливу. Нерест атеріни-груніон залежить від певної фази Місяця: він відбувається через день-два після нового або повного Місяця. З фазами Місяця пов'язане розмноження і багатощетинкових червів, наприклад, тихоокеанського палоло. У мешканця Атлантичного узбережжя - ваблячого краба, у зв'язку з. приплив-но-відпливними ритмами змінюється забарвлення. Наприклад, в особин, яких утримували в акваріумі, забарвлення змінювалось так само синхронно із тими, що залишалися в природних умовах. Але, коли акваріуми з крабами перевозили в інший часовий пояс, то періодичність зміни забарвлення крабів поступово змінювалася відповідно до місцевих ритмів припливів і відпливів.

• Сезонні ритми пов'язані з обертанням Землі навколо Сонця, що зумовлює річні цикли змін кліматичних умов. З певними сезонами в організмів пов'язані розмноження, розвиток, життєві цикли, стан зимового спокою, у тварин - також линяння, міграції, сплячка тощо, а у листопадних рослин — щорічна зміна листя. Сезонні ритми впливають не тільки на життєві процеси організмів, а й на їхню будову. Наприклад, у рачків-дафній та комах-попелиць протягом року в різних поколінь закономірно змінюються розміри тіла та особливості будови певних його частин.

• У багатьох організмів спостерігаються менш чітко виражені багаторічні цикли, пов'язані з неперіодичною зміною сонячної активності впродовж кількох років: наприклад, масові розмноження перелітної сарани та деяких інших тварин.

Одним із провідних чинників, які впливають на біологічні ритми організмів, є фотоперіод - тривалість довжини світлового дня. Реакція організмів на зміни довжини світлового періоду доби дістала назву фотоперіодизму. Тривалість світлового періоду доби є найстабільнішим з екологічних факторів, бо вона завжди постійна в певному місці в даний день року, тоді як інші чинники (температура, вологість, тиск тощо) можуть варіювати у значних межах щодобово. Здатність організмів реагувати на зміну довжини світлового дня дає їм можливість заздалегідь адаптуватись до щорічних сезонних змін умов існування. Явище фотоперіодизму властиве всім групам організмів, але найчіткіше виражено у видів, які живуть в умовах різких сезонних змін довкілля.

Фотоперіодизм - це сукупність спадкових реакцій організмів, однак вони проявляються, як правило, лише за певного поєднання довжини світлового дня з іншими екологічними факторами.

Дослідження фотоперіодичних реакцій організмів має важливе практичне значення. Змінюючи довжину світлового періоду в умовах штучного утримання свійських тварин і культурних рослин, можливо регулювати процеси їхнього росту й розвитку, підвищувати продуктивність, стимулювати розмноження тощо.

Організми можуть пристосовуватись до періодичних змін умов існування активно, пасивно або уникати несприятливих періодів.