Циркадные ритмы у животных

Практически все животные приспосабливают свои физиологические и поведенческие процессы к суточным колебаниям абиотических параметров. Примером циркадного ритма у животных является цикл сон-бодрствование. У человека и у других животных существуют внутренние часы которые идут даже в отсутствие внешних стимулов которые могут дать информацию о времени суток. Исследование молекулярно-биологической природы этих часов началось около 30 лет назад. Конопка и Бензер, работавшие в калифорнийском технологическом институте обнаружили три мутантных линии дрозофил, циркадные ритмы которых отличались от циркадных ритмов мушек дикого типа. Дальнейший анализ показал что у мутантов мутации затрагивали аллели одного локуса, который был назван исследователями per (от period). В отсутствие нормальных сигналов окружающей среды период околосуточной активности у мушек дикого типа составлял 24 часа, у мутантов per-s 19 часов, у мутантов per-1 29 часов, у мутантов per-0 вообще не наблюдалось никакого ритма. Впоследствии было обнаружено, что продукты генов per есть во многих клетках дрозофил участвующих в продукции циркадного ритма насекомого. Более того, у мушек дикого типа наблюдаются циркадные колебания в количестве per mРНК и белка Per в то время как у мушек per0 у которых нет циркадного ритма такой цикличности экспрессии не наблюдается.

Циркадные ритмы и цикл сон-бодрствование у человека

Периоды сна и бодрствования у человека сменяются с циркадной периодичностью. При исследовании связи периодичности сна и бодрствования с внешними стимулами изучалось изменение продолжительности периода данных колебаний у человека. В отсутствие внешней стимуляции, которая позволяет человеку судить о времени суток, подопытные всё равно ложились спать и пробуждались в обычное время; таким образом, период ритма сон-бодрствование не изменялся и оставался равным 24 часам, затем, через некоторое время он увеличился до 36 часов. Когда подопытные возвратились в нормальные условия, то 24-часовой цикл был восстановлен.

Одним из наиболее эффективных внешних сигналов, поддерживающих 24-часовый цикл, является свет. У человека зрительные рецепторы посылают сигнал в супрахиазмальное ядро, и дальнейшее распространение сигнала приводит к выработке гормонов, регулирующих циркадную активность организма. Однако при этом отдельные органы, такие как сердце, печень, почки, имеют свои «внутренние часы» и могут «выбиваться из ритма», устанавливаемого супрахиазмального ядром. Сигнал, поступающий в шишковидную железу, вызывает синтез и выделение в кровоток вызывающего сон нейрогормона мелатонина. У пожилых людей выделяется меньше мелатонина, что, вероятно, объясняет, почему старые люди чаще страдают бессонницей. Большая часть исследователей полагает, что супрахиазмальное ядро отвечает за циркадные ритмы и за колебания параметров, связанных с циклом сон-бодрствование: например, температуры тела, кровяного давления и диуреза.

Фотопериодическая регуляция сезонных циклов. Физиологическая регуляция сезонных явлений. Роль фотопериода в регуляции размножения.

Различают органический, глубокий и вынужденный покой растений.

Органический покой характерен для плодов, клубней, почек. Так, картофель, осенью даже при высоких температурах не прорастает.

Глубокий покой наступает одновременно с органическим или после него и обусловливает морозоустойчивость растений. Степень глубины покоя зависит от вида растения и характера осенней погоды.

Вынужденный покой проявляется в том, что растения длительное время не приступают к росту из-за неблагоприятных условий. Это часто бывает весной.

Адаптации организмов к природным ритмам (линька, спячка, миграции и т.д.).

Различают летнюю и зимнюю спячку. Летняя наблюдается при слишком высоких температурах и снижении влажности воздуха, зимняя – при понижении температуры. Наиболее широко распространена спячка среди животных высоких и умеренных широт.

Особым приспособлением к неблагоприятным условиям служит анабиоз – состояние организма, при котором жизненные процессы настолько замедляются, что отсутствуют все видимые признаки жизни.

Жизненные формы растений и животных.

Жизненная форма – тип внешней морфологии, отражающий наиболее важные моменты образа жизни организма, отношение вида к среде обитания

.