Адаптивні біологічні ритми організмів

Життєдіяльність живих організмів носить ритмічний характер. Ритми, що існують у природі, можна поділити на зовнішні та внутрішні.

Зовнішні ритми пов’язані з циклічними змінами в навколишньому середовищі. Обертання Землі навколо своєї осі та Сонця, Місяця навколо Землі спричинює морські припливи та відпливи, зміни температури, дня і ночі, вологості. Це зумовлює у природі сезонні, добові зміни.

Внутрішні ритми обумовлені життєдіяльністю організмів. Сезонна періодичність найбільш виражена в північних, помірних широтах, де спостерігається добре виражена зміна сезонів, і майже не виражена у тропіках. Існування періодичних змін зумовлює виникнення адаптивних біологічних ритмів у живих істот.

Одним із важливих екологічних чинників є час. Часову залежність має ритмічність поведінки. Здатність усіх організмів відчувати час називають біологічним годинником.

Формування внутрішніх ритмів пов’язане з існуванням зовнішніх, пристосуванням до тих явищ, які вони викликають.

Добові ритми. Зумовлені обертанням Землі навколо своєї осі. Характерні для живих організмів усіх рівнів організації. У рослин зміни освітленості викликають періодичність процесів фотосинтезу, транспірації, закриття та відкриття квіток тощо.

У тварин зі зміною дня і ночі пов’язана життєва активність. У зв’язку з цим їх поділяють на денних та нічних. Денні тварини (горобині, мурашки, бабки, ховрахи) активні вдень (пошуки їжі, активні рухи, підвищена інтенсивність процесів обміну речовин). Нічні тварини (котячі, пацюки, таргани) активні в сутінковий та нічний час. В організмі людини виявлено понад 100 фізіологічних функцій, які залежать від добової періодичності (дихання, частота серцевих скорочень, сон).

Сезонні ритми. Зумовлені обертанням Землі навколо Сонця. Виникають сезонні явища. Зі зміною сезонів пов’язані важливі життєві функції організмів: анабіоз, линяння, міграції, розмноження, розвиток, листопад тощо. Можливі прояви сезонних ритмів навіть на будову (у попелиць, дафній – розміри тіла, будова окремих частин).

Припливно-відпливні ритми. Зумовлені обертанням Місяця навколо Землі. Добре виражені для організмів, що живуть у прибережній зоні відкритих морів і океанів. По два припливи та відпливи відбувається протягом місячної доби (24 години 50 хвилин). До припливів і відпливів у різних тварин сформувалися різні адаптації: зміна забарвлення, розмноження, укриття у схованках тощо. Наприклад, зміни забарвлення у ваблячого краба, що мешкає на Атлантичному узбережжі.

Річні та багаторічні ритми. Виражені не завжди чітко. Багаторічні цикли виникають у зв’язку зі зміною сонячної активності (наприклад, масове розмноження сарани).

Фотоперіодизм. Це сукупність спадкових реакцій живих організмів на зміни довжини світлового дня. Довжина світлового дня не змінюється та досить постійна в певний день року певного місяця на відміну від інших екологічних чинників (вологості, температури, тиску). Фотоперіодизм краще виявляється у організмів, що живуть в умовах чітко виражених змін сезонів. Здатність реагувати на зміну довжини світлового дня дає можливість передчасно готуватись до щорічних змін сезонів.

Серед рослин розрізняють рослини короткого та довгого дня. Рослини короткого дня (соя, тютюн) цвітуть при скороченні світлового дня, а довгого (злаки, листопадні дерева) – у період довгого світлового дня. У тварин з фотоперіодизмом пов’язані процеси міграцій, розмноження, гніздування тощо.

Фотоперіодизм впливає на функціонування екосистем у цілому. Він зумовлює сезонні зміни одних видів іншими (наприклад, цвітіння одних рослин замінюється іншими).

Реакції на довжину світлового дня проявляються при поєднанні з іншими екологічними факторами (температурою, вологістю).

Вивчення фотоперіодизму надає можливість в умовах утримання свійських тварин і вирощування культурних рослин регулювати процеси росту, розвитку, розмноження тощо. В умовах штучного освітлення взимку кури не перестають нести яйця.

Питання для самоконтролю:

1. Назвіть основні середовища існування організмів.

2. Сформулюйте закон оптимуму. Що таке межі витривалості?

3. Що таке екологічна валентність виду?

4. Які є пристосування у рослин і тварин до існування у різних діапазонах температур?

5. Чим зумовлені добові, сезонні та припливно-відпливні ритми?

Виконайте завдання:

1. Складіть схему:

а) класифікація екологічних факторів за походженням;

б) міжвидові взаємовідносини (наведіть приклади).