9. Свет – условие ориентации животных. Биологические ритмы: суточные, сезонные, приливно-отливные. Фотопериодизм.

Свет – электромагнитное излучение с длиной волны от 0,29 до 50 мкм. Человеческий глаз улавливает только излучение с длиной волны 0,40-0,75 мкм.

Проникающая радиация - необратимые изменения в клетках, нарушению обмена веществ; УФ 0,25-0,30 мкм - образование витамина D, 0,20-0,30 мкм губительно действует на микроорганизмы,0,38-0,40 мкм - высокой фотосинтетической активностью. ИК - тепло. Свет необходим живой природе, поскольку служит для нее единственным источником энергии. в РБ у с/х растений скорость фотосинтеза - около 20 мг CO₂ на 1 дм² листовой поверхности в час.

Причем, наибольшее значение имеют красные (720-600 нм) и оранжевые лучи (620-595 нм) - они основные поставщики энергии для фотосинтеза и влияют на процессы, связанные с изменением скорости развития растения.Синие и фиолетовые (490-380 нм) стимулируют образование белков и регулируют скорость развития растения. УФ задерживают «вытягивание» растений, повышают холодостойкость. ИК - участие в теплообмене растений. Лишь желтые (595-565 нм) и зеленые (565-490 нм) не играют особой роли в жизни растений.

Адаптации растения к пониженной освещенности– листья становятся темно-зелеными и немного увеличиваются в размерах, начинается вытягивание междоузлий стебля. Затем их рост постепенно уменьшается, т.к. резко снижается производство продуктов фотосинтеза, идущих на посторенние тела растения. При избытке света хлорофилл частично разрушается, и цвет листьев становится желто-зеленым. На сильном свету рост растений замедляется, они получаются более приземистыми с короткими междоузлиями и широкими короткими листьями.

СВЕТОВОЙ РЕЖИМ Интенсивность, или сила, света - для прямых солнечных лучей этот показатель почти не изменяется в зависимости от географической широты.Количество света, определяемое суммарной радиацией, от полюсов к экватору увеличивается; количество отражаемого света, так называемое альбедо. Оно выражается в процентах от общей радиации и зависит от угла падения лучей и свойств отражающей поверхности.

Экологические группы растений по отношению к свету

Гелиофиты - имеют мелкие блестящие или густо опушенные листья, расположенные под большим углом, иногда почти вертикально; образуют разряженные насаждения: луговые злаки, растения тундр, эфемеры, большинство культурных растений открытого грунта, многие сорняки. Факультативные гелиофиты - способны развиваться как при очень большом, так и при малом количестве света, ель, клен, граб, ле–щина, боярышник, земляника, герань, многие комнатные растения. Сциофиты - отличаются крупными, нежными, подвижными листьями темно–зеленого цвета, характерна так называемая листовая мозаика: зеленые мхи, плауны, кислица, копытень, седмичник, барвинок, майник и др.

Морфолого-анатомические особенности, свойственные световым и  теневым растениям, могут проявляться на одном и том же растении. Так, листья одного взятые с незатененных и развившиеся в затенении, обычно хорошо различаются.

Листья световых растений имеют хорошо выраженную палисадную ткань, а если растение живет на почве, отражающей много света (мел, известняк), то эта ткань может быть развита с обеих сторон листа. У световых растений эпидермис состоит из относительно мелких тонкостенных клеток, количество устьиц относительно велико. Сциофиты представляют противоположность гелиофитам и по этим признакам. Однако подобные различия связаны не столько с влиянием света, сколько с тем, что, живя на свету, сциофиты сильно нагреваются и это очень отражается на их водном режиме – световые растения часто являются в то же время растениями засушливых мест – ксерофитами.

ФОТОПЕРИОДИЗМСроки цветения можно сдвигать, изменяя соотношение между освещенной и неосвещенной частями суток. По типу фотопериодической реакции выделяются следующие группы: растения короткого дня – для перехода к цветению требуется 12 ч светлого времени и менее в сутки (конопля, капуста, хризантемы, табак); растения длинного дня –продолжительность беспрерывного светового периода более 12 ч в сутки (пшеница, лен, лук, картофель, овес, морковь);фотопериодически нейтральные – длина фотопериода безразлична и цветение - при любой длине дня, кроме очень короткой (виноград,томаты, гречиха)

Животные условно разделяются на «длиннодневных» (активны летом) и «короткодневных» (активны зимой). СВЕТ КАК УСЛОВИЕ ОРИЕНТАЦИИ ЖИВОТНЫХ Большинство животных– наделены цветным зрением. У животных ориентация на свет осуществляется в результате фототаксисов: «+» (перемещение в сторону наибольшей освещенности) и «-» (наименьшей освещенности).

Экологические группы животных по отношению к свету

Дневные - активно бодрствуют и охотятся днем. булавоусые бабочки, заяц, лось, барсук, горностай. Сумеречные - животные, активный период суточной жизнедеятельности которых приходится на сумерки (вечерние или утренние): летучие мыши, козодои, некоторые совы, жуки–навозники, жабы. Ночные - животные, ведущие ночной образ жизни(+ почвенные, обитатели пещер и больших глубин, внутренние паразиты): большинство сов, бабочки–бражники, некоторые тропические древесные лягушки, хомяки.

Многие птицы во время перелетов ориентируются с помощью зрения по солнцу или звездам. Также могут некоторые насекомые, например медоносная пчела.

Биолюминесценция- способность живых организмов светиться. Происходит это в результате окисления сложных органических соединений люциферинов обычно в ответ на раздражения, поступающие из внешней среды.

У многих люминесцирующих животных формируются специализиро-ванные органы свечения. Световые сигналы, испускаемые, например, рыбами, головоногими моллюсками и др. водными организмами, служат для привлечения особей противоположного пола, для приманивания. В наземно-воздушной среде люминесценция встречается значительно реже. ( жуки семейства светляков)

Среди экологических ритмов различают: годичные с периодом от 10 до 13 мес.,

лунные - 29,53 сут.и 24,8-12,4 ч(приливные), суточные солнечные (24 ч).

Биоритмы животных и человека генерируются группой особых клеток-пейсмекеров, или ритмоводителей. Располагаются они: у медуз – в ропалиях (органах чувств), у ракообразных – в основании стебельчатых глаз, у млекопитающих (и у человека) существуют несколько центров ритма – в области сердца, промежуточного и продолговатого мозга. У растений в результате фотопериодизма (гл. обр. в листьях) образуются фитогормоны.

Годичный ритм – это адаптация к условиям умеренной зоны. В тропических областях, где условия среды постоянны весь год, местным растениям и животным часто свойственны долговременные биологические ритмы с периодом, отличным от 12 месяцев. Например, цветение может наступать каждые 8 или 18 месяцев.

С определёнными сезонами года у организмов связаны периоды размножения, развития, состояние зимнего покоя, у животных – линьки, миграции, спячки, а у листопадных растений – ежегодная смена листьев. Например, у дафний и тлей на протяжении года у разных поколений закономерно изменяются размеры тела и особенности строения определённых его частей.

Если биологические ритмы синхронизированы с наступлением приливов и отливов (каждые 12,4 часа) или только одной из этих фаз (каждые 24,8 часа), их называют приливными. В большинстве регионов планеты происходит 2 прилива и 2 отлива в течение лунных суток (периода времени между двумя последовательными восходами Луны.) Примеры: - рыбка атерина, обитающая у берегов Калифорнии, использует в своем жизненном цикле самый высокий прилив, самки откладывают икру у кромки воды, закапывая ее в песчаный грунт. С отступлением воды икра остается созревать во влажном песке. Выход мальков происходит через полмесяца и приурочен к следующему высокому приливу.

Смена дня и ночи влияет на интенсивность процессов жизнедеятельности животных: двигательной активности, питания, интенсивности обмена веществ.

Кишечнополостное животное – морское перо, представляющее собой колонию из множества крошечных полипов, живет на песчаном мелководье, втягивается в песок днем и разворачивается по ночам, чтобы питаться фитопланктоном.

Освещённость определяет периодичность процессов фотосинтеза, испарения воды растениями, время открывания и закрывания цветков и др.

У человека обнаружено свыше 100 жизненных функций, интенсивность которых зависит от времени суток (бодрствования и сна, температура тела, обменные процессы и т.д.). Когда человек переезжает в другой часовой пояс, его ритм сна-бодрствования перенастраивается со скоростью два-три часа в сутки, т.е. к разнице в 6 часов он приспосабливается только через два-три дня.