- •Н. П. Гайденко экология Учебное пособие
- •Оглавление
- •Часть 1. Предмет и задачи экологии 8
- •Часть 2. Аутэкология. Экология организмов. Среда и факторы существования организмов. Общие принципы адаптации на уровне организма 18
- •Часть 3. Синэкология 78
- •Предисловие
- •Программа дисциплины «экология» Цель и задачи курса «Экология»
- •Рабочая программа
- •Разделы дисциплины, вынесенные для самостоятельного изучения
- •Часть 1. Предмет и задачи экологии Лекция 1. Экология как наука. Роль человеческой деятельности в экосфере
- •1. Понятие экологии
- •2. Экологизация практической деятельности человека
- •3. Приблизительная структура экологического знания
- •Часть 2. Аутэкология. Экология организмов. Среда и факторы существования организмов. Общие принципы адаптации на уровне организма
- •Лекция 2. Понятие об экологическом факторе
- •1. Общие закономерности действия факторов среды на организм
- •2. Совместное действие экологических факторов. Модифицирующие факторы.
- •3. Формы адаптации организмов к факторам среды
- •4. Классификация экологических факторов
- •Лекция 3. Климатические факторы и адаптации к ним организмов
- •1. Температура как фактор среды. Адаптации организмов к температуре
- •Температурные адаптации организмов
- •Механизмы терморегуляции
- •2. Характеристика светового фактора. Адаптации организмов к свету
- •Свет и биологические ритмы
- •3. Влажность как фактор среды. Адаптации организмов к воде
- •Классификация организмов в зависимости от их потребности в воде
- •Наземный тип водного обмена у животных
- •4. Гидрографические факторы. Свойства воды
- •5. Водно-солевой обмен у водных организмов
- •Осморегуляция в море. Костные рыбы
- •Осморегуляция в море. Хрящевые рыбы
- •6. Газообмен в водной среде
- •Часть 3. Синэкология Лекция 4. Основные понятия синэкологии
- •1. Определение экосистемы
- •2. Компоненты экосистемы
- •3. Видовая структура сообществ
- •Лекция 5. Глобальная продукция и распад
- •1. Типы фотосинтеза и организмов-продуцентов
- •2. Типы разложения (катаболизма) и разрушителей
- •3. Разложение: общий обзор
- •4. Общий баланс процессов продукции и разложения
- •Лекция 6. Структура сообществ
- •1. Экологическая ниша
- •2. Пространственная структура биоценоза
- •3. Простые и сложные биоценозы
- •4. Пограничный эффект
- •Лекция 7. Примеры экосистем
- •1. Естественные экосистемы: пруд и луг
- •2. Искусственные (вторичные) экосистемы
- •3. Город как гетеротрофная экосистема
- •4. Агроэкосистемы
- •Тесты для самоконтроля
- •Глоссарий
- •Список литературы Основная литература
- •Дополнительная литература
- •Гайденко Нина Павловна экология
- •454021 Челябинск, ул. Братьев Кашириных, 129
- •4 54021 Челябинск, ул. Молодогвардейцев, 57б
Свет и биологические ритмы
С самого возникновения жизнь на нашей планете осуществляется в условиях ритмически меняющейся среды. Движение Земли вокруг солнца вызывает закономерные и периодические изменения ее освещенности и соответственно обуславливает длительность дня и ночи по сезонам года. Все это требует со стороны живых существ так или иначе приспосабливаться к окружающей среде; им свойственна ритмичность жизнедеятельности. Иными словами, многие организмы способны «измерять время». В качестве датчиков времени могут выступать различные периодически изменяющиеся факторы среды. Но в эволюции большинства живых организмов основное значение имеют закономерные изменения количественных параметров освещенности. Соотношение светлой и темной части суток называется фотопериодом. Свойство организмов воспринимать соотношение длительности дня и ночи получило название фотопериодизма. Только на экваторе, где продолжительность дня и ночи не изменяется по сезонам, и в некоторых особых условиях (глубины моря, пещеры, непрерывный полярный день) ведущее значение в регуляции биологических ритмов приобретают другие факторы.
Суточная периодичность свойственна большинству видов растений и животных. Время открытия и закрытия цветков у высших растений, начала или окончания бодрствования у животных согласовано с суточным ходом освещенности. Животные по отношению к световому фактору подразделяются на дневных, сумеречных и ночных (в зависимости от периода их наибольшей активности). У дневных животных длительность активного периода зависит от продолжительности дня и подвержена сезонным изменениям. Формирование видового стереотипа активности — сложный процесс, отражающий приспособление ко многим факторам среды; при этом условия освещения далеко не всегда имеют отношение к этому процессу. В большинстве случаев общий характер активности животных определяется типом питания, взаимоотношениями с хищниками и конкурентами, суточными изменениями комплекса абиотических факторов и т.п. Так, суточная активность пойкилотермных животных во многом определяется температурным режимом среды. Среди грызунов, обитателей открытых пространств, наиболее выражена ночная активность, когда слабее пресс хищников. Сумеречно-ночной тип активности куньей акулы прямо связан с аналогичным типом активности ее главной пищи — ракообразных.
Режим освещения выступает в роли сигнального фактора, который определяет время начала и окончания активности. У дневных видов утреннее нарастание освещенности по достижении определенного порога стимулирует начало активной деятельности. По отношению к птицам известный орнитолог А.Н. Промптов назвал эту пороговую освещенность пробуждающей яркостью (1940) и установил конкретные ее величины для ряда видов. У ночных видов начало активности соответствует определенной степени снижения освещенности, а утреннее ее повышение определяет окончание активного периода.
Большинство организмов, обитающих в условиях сезонной смены климатических режимов, характеризуется сезонной периодичностью процессов жизнедеятельности. У растений это связано с сезонным характером репродукции и проявляется в согласовании периода цветения и созревания плодов с периодом наиболее активного фотосинтеза. В зависимости от длительности светового периода, необходимого для перехода растений к цветению, выделяют: растения короткого дня, цветение которых происходит при продолжительности светового периода 12 ч. и менее (конопля, капуста, хризантема и др.); растения длинного дня, для успешного цветения и дальнейшего развития которых необходима продолжительность непрерывного светового периода более 12 ч. в сутки (лен, лук, овес, морковь, картофель, пшеница и др.); фотопериодически нейтральные растения, развитие генеративных органов у которых наступает в широком интервале периода освещенности (кроме очень короткой, означающей для растений световое голодание). Это виноград, одуванчик, гречиха, сирень и др.
Продолжительность дня существенно сказывается и на поведении животных. С наступлением весенних дней у оседлых птиц проявляются гнездовые инстинкты, перелетные мигрируют к местам гнездований; у теплокровных зверей происходит линька. Осеннее сокращение дня обуславливает стремление птиц к перелету; у млекопитающих — впадение в спячку, отрастание зимней шерсти; у насекомых — образование зимующих стадий. Уменьшение длительности дня сигнализирует живым организмам о близком наступлении зимнего периода, и они могут заранее подготовиться к нему. В связи с этим возникает возможность искусственного регулирования развития животных и растений. Например, благодаря увеличению в теплицах светового дня до 12–15 ч. зимой выращивают декоративные растения и овощные культуры. Наоборот, при затенении летом у позднецветущих осенних растений быстрее появляются цветки и созревают семена. Продлением за счет искусственного освещения светового периода зимой можно увеличить яйценосность кур, гусей, уток, регулировать размножение пушных зверей на зверофермах.