Суточные и сезонные биоритмы. Сезонные биоритмы растений
9.3. Сезонные биоритмы
Сезонные биоритмы у животных сформировались в ответ на изменения продолжительности светового дня, температуры окружающей среды, кислородного обеспечения, наличия пищи и воды в разные периоды года. По своей сути, они носят адаптивный характер. Примером генетически закрепленного сезонного биоритма у животных служат весенние прилеты и осенние отлеты птиц.
Выраженную сезонную ритмику имеет двигательная активность животных. Так, у мышей продолжительность дневной активности больше весной, чем летом и зимой.
У животных четко выражена зимняя спячка, сезонная линька, сезонность репродуктивных функций. Это, несомненно, связано с метеорологическими факторами, действующими в разные времена года.
У человека, жизнедеятельность которого меньше зависит от изменяющихся метеоусловий, сезонные биоритмы выражены слабее, чем у животных. Тем не менее, имеется ряд достоверных фактов о сезонности функций человека. Так, у детей прибавка роста за 4 недели максимальна весной и ранним летом, а минимальна – зимой. Зимой содержание общих липидов и жирных кислот в плазме и эритроцитах крови больше, чем летом, что имеет существенное энергетическое значение.
Человек не относится к живым существам с выраженным сезонным ритмом размножения. Но все же известно, что половая активность мужчин снижается в конце зимы, и в это же время обнаруживается максимум нежизнеспособных половых клеток. С наступлением весны происходит активирование половой функции. Увеличение концентрации тестостерона (мужского полового гормона) происходит у мужчин в конце лета и начале осени, акрофаза наблюдается в сентябре.
Зимой увеличивается активность симпато-адреналовой и гипофизарно-тиреоидной систем. Более значительная выработка катехоламинов, возбуждение симпатических нервов и повышенная продукция тиреоидных гормонов обеспечивают усиление энергетической базы организма в условиях холодной температуры окружающей среды и, следовательно, способствуют сохранению нормальной температуры тела.
В летнее время как у животных, так и у человека максимальна продукция вазопрессина – нейрогормона, одной из функций которого является сохранение в организме воды. Это предохраняет организм от обезвоживания в жаркое время года.
Система кровообращения человека функционирует наиболее напряженно в холодное время года. С этим связана цикличность протекания сердечно-сосудистой патологии. У жителей северного полушария акрофаза смертности от сердечно-сосудистых заболеваний совпадает с январем. В южном полушарии наибольшая частота сердечно-сосудистых заболеваний приходится на июнь.
Иммунная система организма человека максимально напряжена зимой. Наиболее благоприятна для человека ранняя осень. А. С. Пушкин писал: «И с каждой осенью я расцветаю вновь...». Хотя поэт передавал свое субъективное ощущение, оно, как оказалось, имеет и научную подоплеку. Осенью у человека повышается обмен веществ и потребление кислорода, организм насыщается витаминами, а это улучшает метаболические процессы. Прохлада, наступающая после летней жары, повышает тонус нейроэндокринной регуляции функций. Стимулирующее влияние на человека оказывают факторы среды, воспринимаемые важнейшими анализаторными системами организма: яркие краски осенних растений, «в багрец и золото, одетые леса...» (А. С. Пушкин), их ароматы. Все эти факторы действовали благоприятно еще на наших биологических предков, способствовали их выживанию. От них осенний сезонный ритм функций дошел до Человека разумного.
Кроме сезонной периодичности обнаружены и другие ритмы. Например, установлено, что у спортсменов-мужчин наивысшие результаты достигаются примерно раз в три года, а у женщин-спортсменок – через два года. С другой стороны, известно, что колебания душевного состояния на протяжении всей жизни человека происходят с периодичностью в 6–7 лет. Каждый из этих семилетних периодов характеризуется особым творческим подъемом, усилением духовности. По некоторым данным, такие творческие подъемы для человека характерны в 6–7, 12–13, 18–19, 25–26, 32–33, 37–38, 43–44, 50–51, 56–57 лет и т. д.
И все же самые важные для здоровья человека – околосуточный и сезонный биоритмы.
studfiles.net
Влияние сезонных биоритмов на организм человека
Биологические ритмы в природе играют важную адаптивную роль. Они обеспечивают приспособление организма к окружающей среде. Адаптация - это процесс самосохранения организма, поддержание его устойчивости в окружающей среде, обеспечение жизнеспособности и воспроизведения. Биоритм является орудием адаптации.
Живые системы имеют суточные и сезонные биоритмы, которые являются синхронными с колебаниями средовых факторов и тем самым обеспечивают слаженность их жизнедеятельности с периодическими изменениями меняющихся условий.
Биологические ритмы - это непрерывные изменения, непрерывная динамика состояния организма человека. Именно поэтому непосредственным ее результатом является поддержание равновесия организма с природой. В то же время человек способен активно изменять условия проживания, тем самым вносить разлад в свои взаимоотношения с природой, формируя ту долю конфликта, которая необходима для тренировки механизмов адаптации. Источником такого расстройства является динамичность самого организма. Здесь нужно учитывать возрастной аспект, ярко выраженный в детском и старческом возрасте и рядом с ними - те ритмические процессы, которые не имеют аналогов в периодичности окружающей среды. Эти биоритмы порождают постоянное неравновесие организма и среды, что является выражением активной работы против равновесия, которое является одним из принципов функционирования живых систем.
Для того, чтобы наилучшим образом приноровиться к условиям существования, человек должен сопоставлять ритмы своей жизни с колебаниями внешних факторов. Для этого прежде всего необходимо, чтобы периоды жизненных ритмов были равны или хотя бы приближенные к периодам внешних колебаний. Природа достигла такого равенства, используя механизм естественного отбора. В начале развития жизни на Земле жили примитивные существа, биологические ритмы которых существенно отличались от земных ритмов. Такие существа постепенно исчезли, а на смену им появились новые особи, которые прекрасно приспособились к среде, выживали и давали здоровое потомство. Период их биоритмов был наследственно закреплен. Именно эти организмы стали родителями современных форм жизни, сохранили для нынешних и будущих поколений эту очень важную особенность. Итак, периодичность жизненных функций является внутренним свойством любого организма, иначе говоря - имеет эндогенную природу.
Сезонные колебания биоритмов влияют на здоровье человека. В широтах с отчетливыми сезонными контрастами климата скорость обмена веществ больше чем летом, соответственно и зимой потребляется больше кислорода. В жаркие месяцы артериальное давление обычно ниже, чем в холодные. Это объясняется тем, что летом снижается содержание в крови эритроцитов и гемоглобина по сравнению с зимним периодом. Специалисты считают, что летом производительность физического труда значительно выше, чем зимой. Потому что зимой организм спит и отдыхает - это вполне совпадает с биоритмами природы.
Многие хронические заболевания, как инфекционного так и неинфекционного характера, отмечены обострениями в определенные сезоны года. Чаще всего это весна и осень. Туберкулез, язвенные болезни ЖКТ, холецистит, панкреатит, бронхиты, поллинозы обостряются весной и осенью. Феномен сезонных обострений очень отчетливо проявляется в динамике нервных и психических патологий.
Причины сезонных обострений хронических заболеваний нередко кроются в неблагоприятном для организма сочетании внешних и внутренних факторов. Например, повышенная чувствительность человека к пыльце любого цветущего растения может сопровождаться тяжелыми приступами бронхиальной астмы. Или обострение хронических заболеваний внутренних органов весной всегда совпадает с нехваткой свежих витаминов.
Специалисты давно обратили внимание на связь периодичности в течении заболеваний человека с биоритмами. Эти закономерности лежат в основе периодичности функций и являются ключевыми к пониманию типичных явлений в клинике различных нозологических форм, таких как кризисы, рецидивы, пароксизмы. Экзогенные факторы являются не единственной причиной периодически наступательных хронических обострений. Наряду с ними следует иметь в виду саму природу приспособительных реакций, которые заключаются в волнообразном характере их протекания.
Во все времена весна всегда была тяжелым временем года, самым тяжелым из всех. Инфекционные болезни, эпидемии и пандемии чаще всего начинались весной. Это связано с биоритмами насекомых и грызунов - главными переносчиками инфекций и вирусов в их природных очагах. Кроме того, весной температура воздуха повышается, природа просыпается, а вместе с ним все живые организмы, вредные и безвредные. Болезнетворные микроорганизмы начинают действовать. Ответная реакция человеческого организма на инфекцию характеризуется интенсивностью и выработкой определенного ритма, который наблюдается под действием чрезвычайных факторов. То есть организм вступает в борьбу с инфекционным раздражителем и тратит всю энергию и силы на препятствие патогенным процессам в организме. Когда заканчивается один сезон и начинается другой, различные ритмические процессы перестраиваются при этом с разной скоростью, следствием этого является состояние сезонного десинхроноза. Поскольку биоритмы влияют на человека, то такой десинхроноз провоцирует сезонные обострения целого ряда болезней в придачу к инфекционным заболеваниям. Многие люди страдают весной депрессией, различными невротическими патологиями, бессонницей, повышенной утомляемостью или даже бессилием. Поэтому именно этот весенний сезонный феномен заслуживает специального изучения в интересах клинической медицины. Врачи, которые прекрасно ориентируются в сезонности и биоритмах заболеваний, знают, что патологии имеют периодическое течение, завершение приступа или кризиса не является окончанием болезни и ремиссией - это небольшая передышка, а не выздоровление. Однако врачи в состоянии предупредить и повлиять на реактивность организма, сделать течение болезни спокойным, без рецидивов. Для того, чтобы наука о биоритмах была полезной для дальнейшей разработки проблем этиологии, патогенеза, лечения и профилактики болезней человека, ее необходимо развивать в плане синтеза внешнего и внутреннего, то есть сопоставление ритмов окружающей среды с собственными ритмами организма.
medlibera.ru
medlibera.ru
Сезонные биоритмы человека
Подобно суточным колебаниям происходят и сезонные колебания активности органов. Наибольшую активность физиологические процессы имеют, как правило, в светлое, теплое время года — летом, наименьшую — зимой. Ритмично, в такт сезонным изменениям природы меняется и ритм работы различных органов организма человека. Очень ярко это проявляется на состоянии его кожи и волос. С наступлением зимы все процессы в природе и в живых организмах замедляются; приходит период биологического отдыха и покоя. Человек, будучи существом социальным, зимой не прекращает трудовой деятельности, поэтому его жизненные силы приходится поддерживать как четким режимом сна и бодрствования, так и питанием.
В основе сезонных биоритмов признается изменение по сезонам года климатических и других природных факторов (фотопериодизм, температура воздуха, влажность, электромагнитное поле Земли). Указанные факторы способствуют развитию адаптивных ритмов, что особенно характерно для флоры и фауны. Окологодовые ритмы эволюционно создали возможность выживания при сезонных изменениях среды обитания. Они позволили живым организмам широко распространиться по Земле и занять соответствующие экологические ниши. Побудительными причинами возникновения этих ритмов являются:
► во-первых, сезонные ритмы необходимы для синхронизации биологических явлений с годовым циклом внешних условий, что особенно важно в умеренных и северных широтах с резкой годовой изменчивостью климата.
► во-вторых, сезонные ритмы необходимы для взаимной синхронизации биологических процессов, свойственных разным особям одной популяции, что облегчает половое размножение животных и растений, стайное поведение и миграцию животных.
► в-третьих, сезонные ритмы создают разобщенность во времени несовместимых физиологических процессов и, наоборот, согласуют совместимые процессы, протекающие внутри одного организма. Например, у позвоночных животных несовместимы по времени размножение и линька, наращивание биомассы и зимовка.
Наиболее универсальной основой сезонной цикличности во всех группах живых организмов является последовательная смена биологических состояний, адаптированных к разным сезонам года.
В основе сезонных (циркануальных, или окологодовых) ритмов лежат три группы причин с разным механизмом действия:
• Адаптивные изменения функционального состояния организма, направленные на компенсацию годичных колебаний основных параметров окружающей среды и прежде всего температуры, а также качественного и количественного состава пищи.
• Реакция на сигнальные факторы среды — продолжительность светового дня, напряженность геомагнитного поля, некоторые химические компоненты пищи.
• Эндогенные механизмы сезонных биоритмов. Их действие является адаптивным, обеспечивая полноценное приспособление организма к циклическим изменениям параметров окружающей среды.
В настоящее время наиболее хорошо изучены сезонные колебания возбудимости гемодинамики, возбудимости нервной системы, отношений к холодовой нагрузке. Изменение размеров эритроцитов также подчиняется этим ритмам. Сезонно меняется уровень работоспособности: доказано, что пик приходится на начало осени. Так, при одинаковой интенсивности тренировки наилучшие результаты получаются осенью и весной.
Психическая, мышечная возбудимость, показатели обмена веществ, частота гипертонических кризов максимальны в мае- июне- сентябре, нарушение мозгового кровообращения – в зимние и осенние месяцы, заболевания детородно-полового комплекса – весной и осенью. Известно, что если женщина с раком молочной железы прооперирована в апреле, в течение 5 лет метастазы обнаружатся в 50-75% случаев, а если в июне – только в 30%. Считается, что дети, которые рождены в разные месяцы, имеют предрасположенность к определенным заболеваниям, кроме того, они имеют разную степень здоровья. Дети, родившиеся в период с апреля по июнь – более здоровы, но имеют отклонения психики, зимой – дефекты органов чувств и физические дефекты.
Сезонные ритмы сердечнососудистой системы
Сократительная сила миокарда прямо пропорциональна увеличению углекислого газа и уменьшению солнечной активности.
В течение одиннадцатилетнего солнечного цикла изменяются абсолютные значения сократительной силы левого желудочка, изменяется структура сезонной динамики, абсолютные среднесезонные значения. При максимальной солнечной активности - максимально высокая амплитуда сезонных изменений.
Весна: возрастает интенсивность белково-пластических процессов; возрастает сократительная активность левого желудочка; усиливается липолиз, в результате чего возрастает количество свободных жирных кислот в крови, которые являются основным энергетическим питанием кардиомиоцитов; самое высокое давление в полости левого желудочка; основной воспринимающей субстанцией в сердце, реагирующей на внешние воздействия, является правый желудочек, способный лабильно перестраиваться, а определяющим необходимость адаптивной перестройки является периферическое сопротивление тока крови, реализующее свое влияние через изменения артериальногодавления. Весной в сердце происходят изменения приводящие его от гипертрофии к гипотрофии.
Лето: наиболее благоприятные условия существования. Сердце находится в состоянии гипофункции. Сократительная сила левого желудочка может быть в 1,5 раза ниже, чем весной. Самая низкая концентрация свободных жирных кислот. Снижается амплитуда суточных колебаний сократительной силы правого и левого желудочков. Летом, когда сердце находится в состоянии ультроструктурного «спокойствия», даже незначительное повышение периферического сопротивления приводит к повышению нагрузки на левый желудочек, что ведет к снижению сердечного выброса и некоторого снижения давления в малом круге кровообращения.
Осень: наибольшая нестабильность состояния сердца. Осенью происходят изменения, приводящие сердце от гипотрофии к гипертрофии. За 20 часов до магнитной бури начинается синхронизация суточных колебаний артериального давления. В начале бури и в день её максимума наблюдается резкое падение амплитуды суточных колебаний и десинхронизация показателей артериального давления АД снижается).
Зима: Сердце функционирует на верхней границе нормы с привлечением для этого всего пакета адаптивных реакций. Наблюдается строгая циркадианная повторяемость колебаний сократительной силы сердца и АД, причем амплитуда колебаний имеет высокие значения. Включается следующие механизмы долговременной адаптации:
1. Синхронизация работы левого и правого желудочков;
2. Мобилизация липидного обмена – повышается концентрация свободных жирных кислот в крови;
3. В связи с этим происходит стимуляция внутриклеточного пищеварения;
4. А также усиление белково-пластических процессов в миокарде.
То есть, в зимний период сердце находится в состоянии стресса, так как наступает синхронизация циркадианных ритмов его отделов и АД.
Общие выводы:
1. Морфофункциональное состояние сердца изменяется в течение 11-летнего цикла солнечной активности, достигая своего максимума в период спада активности солнца.
2. Многолетняя ритмичность оказывает влияние на сезонные колебания сократительной силы сердца, изменяя их амплитуду и время наступления акрофаз. Постоянным является зимне-весенний подъем силы сокращения левого желудочка.
3. Выделены стойкие закономерности сезонных изменений ультраструктуры миокарда.
4. Циркадианные ритмы зависят от сезона года.
5. Сердце отвечает типовой реакцией на экстремальные факторы синхронизацией циркадианной ритмики функционирования левого и правого желудочков и АД с увеличением амплитуды колебаний.
6. Летом и частично весной желудочки находятся в состоянии перемежающей активности, когда ритмические изменения, происходящие в левом желудочке, не находятся в состоянии синхронизации с изменениями в правом желудочке и АД (в то время, как один из них находится в максимальной функциональной активности, другой находится в покое или в минимальной функциональной активности).
То есть работа сердца подчиняется закону перемежающей активности функциональных структур.
biofile.ru
Биологические ритмы (Тема) | Экология и охрана окружающей среды
Периодические колебания интенсивности и характера биологических процессов и явлений называются биологическими ритмами (биоритмы), а наука, их изучающая, – биоритмологией или хронобиологией.
Биоритмы поддерживаются внутренними механизмами, позволяющими организмам циклически менять свое состояние (биологические часы). Все организмы обладают способностью довольно точно определять время дня и года. При помощи биологических часов у них устанавливаются суточные, сезонные, годовые и другие ритмы различных физиологических процессов. У животных это связано с выработкой условных рефлексов. Биологические часы управляют биоритмами как организма в целом, так и внутриклеточных процессов.
Биоритмы подразделяются на внутренние (эндогенные), обусловленные физиологическими процессамии и внешние (экзогенные), имеющие геофизическую и космическую природу; те и другие следуют за циклическими изменениями во внешней среде.
Внутренние биоритмы возникли исторически в результате приспособления изменений физиологической активности организмов к колебанием характеристик внешней среды. Это происходило в основном под влиянием трех факторов: вращения Земли вокруг солнца и своей оси; вращения Луны относительно Земли; перемещения звезд по небосводу. Первый фактор определяется солнечными сутками (24 часа), второй – лунными сутками (24,8 часа), третий – звездными сутками (23,9 часа).
Накладываясь друг на друга, эти факторы обусловили ритмику близкую к 24 - часовому периоду, называемую циркадными ритмами, т.е. приближающимися к суточному ритму (от лат. сirca – около и dies – день, сутки). Внешним раздражителем, обусловливающим циркадные ритмы, является периодическая смена дня и ночи. Важность и количество циркадных ритмов возрастают с усложнением организма, так, например, у человека их обнаружено около 300.
У многих животных суточная периодичность интенсивности и характера биологических процессов не сопровождается существенными отклонениями физиологических функций, а проявляется в основном изменениями двигательной активности. Эта периодичность обусловлена экзогенными суточными ритмами и характерна для дневных, сумеречных и ночных животных.
Другим наиболее общим явлением в живой природе является сезонная периодичность, особенно выраженная в умеренных и в северных широтах, где метеорологические условия изменяются значительно от сезона к сезону. Сезонная периодичность в развитии растений, например, всегда осуществляется в следующей последовательности: начало вегетации; бутонизация; цветение; созревание семян; обсеменение; прекращение вегетации. У животных также проявляются ежегодно повторяющиеся сезонные изменения их жизнедеятельности. Следовательно, сезонная периодичность в жизни растений и животных – результат приспособлений их к годичному изменению метеорологических условий. Связь климатических факторов с периодическими сезонными изменениями в жизни растений и животных изучает фенология.
У некоторых организмов выявлена периодичность, равная лунному месяцу, которая наиболее характерна для морских организмов. Предполагается, что лунные ритмы есть у пресноводных и наземных организмов.
Кроме вышерассмотренных биоритмов в природе наблюдается многолетняя периодичность биологических явлений. Она обусловлена изменениями погоды под влиянием закономерной смены солнечной активности и выражается чередованием урожайных и неурожайных лет, лет обилия или малочисленности популяций животных и др. факторов. Различают 5-, 6- и 11 летние, а также вековые (80…90 летние) циклы солнечной активности.
Изменение суточной и сезонной активности жизненных процессов организмов происходит под действием многих факторов, однако, ведущая роль принадлежит свету. Этот важный сигнальный фактор обусловливает периоды замедления и интенсификации жизненных процессов (размножение, миграции, линька и др. биологические явления) у животных и растений, регулируя тем самым ритмику их суточной и сезонной жизни. Так, например, на подготовку к зиме требуется длительное время для физиологической перестройки организма и накопления необходимого запаса энергетических веществ. Сигналом о приближении зимы служит изменение длины дня, связанное с годовым ходом температуры. В течение года длина дня изменяется строго закономерно и не подвержена воздействиям колебаний других экологических факторов.
Реакции организмов на чередование продолжительности светлых и темных периодов суток называются фотопериодизмом. Фотопериодизм свойствен и растениям и животным во всех природных зонах земного шара. Под фотопериодическим контролем находятся практически все метаболические процессы, связанные с развитием и размножением организмов. Почти все физиологические процессы у растений и животных имеют суточный ритм с максимумом активности в определенные часы. Эти реакции основаны не просто на количестве получаемого света, а на закономерном чередовании периодов света и темноты, продолжительности дня и ночи.
Все растения и животные, особенно умеренного климата, эволюционно выработали механизмы приспособления к неблагоприятным сезонным факторам. Так, например, все организмы осенью подготавливаются к зиме, в т. ч. и растения, которым зимой свойственно состояния покоя, характеризующееся прекращением роста и замедлением биологических процессов. Различают органический, глубокий и вынужденный покой растений.
Органический покой характерен для плодов, клубней и почек и заключается в изменении нуклеинового и белкового обменов в эмбриональных клетках и тканях, что обеспечивает возобновление нормального роста весной.
Глубокий покой наступает одновременно с органическим или после него и обусловливает морозоустойчивость растений.
Вынужденный покой заключается в торможении ростовых процессов из-за неблагоприятных условий, чаще всего проявляющихся весной.
У животных приспособления к неблагоприятным сезонным явлениям более многообразны, чем у растений. Для них характерны сезонные биологические циклы, в основе которых лежат сложные физиологические механизмы. Так, одни животные запасают корм, другие нагуливают вес, третьи замедляют метаболизм, четвертые повышают уровень теплообразования и т.п. Некоторые животные сменяют наружный покров. Своеобразным приспособлением к неблагоприятным факторам служит состояние спячки. У многих высших животных распространены миграции, вызываемые сменой условий существования или циклами индивидуального развития.
Особым приспособлением к неблагоприятным сезонам является анабиоз, характерный в основном для простейших одноклеточных животных, круглых червей, спор, лишайников, сухих семян растений.
icolog.ru
Сезонные ритмы у растений
Любая растительная группировка, если следить за ней на протяжении года, испытывает те или иные изменения в своём внешнем виде, иначе говоря — характеризуется различными аспектами в различное время года.
Смена аспектов есть проявление сезонного ритма в жизни данного фитоценоза и отдельных слагающих его индивидуумов, а также представляет собой и неизбежный результат стадийности развития каждого растения.
На первый взгляд смена аспектов, регулярно потворяющаяся из года в год в одних и тех же формах, носит характер не только периодической, но и циклической, т. е. замкнутой в самой себе, смены. На самом же деле и тут нет полной цикличности, полного повторения, потому что, например, хотя лиственное дерево на протяжении многих лет регулярно сбрасывает каждую осень листья, но самое это дерево растёт, развивается и, стало быть, каждую следующую осень представляет собой не то дерево, каким оно было в предыдущую осень. Иными словами, в циклической по форме смене аспектов заключены элементы прогрессивного развития, т. е. элементы необратимые и неповторимые.
Смена аспектов — очень важное и целесообразное приспособление организмов к ритмически изменяющейся природной обстановке, а также — и это необходимо особо подчеркнуть — к совместному существованию организмов. Когда растения самого низкого яруса в фитоценозе быстро развиваются весной, чтобы использовать свет и сделать запасы органического вещества, пока более высокие ярусы ещё не успели развиться и создать теневой полог, — это есть приспособление, вытекающее не столько из давления неорганических условий среды, сколько из факта совместного существования многих растений.
Смена аспектов позволяет растительному миру наиболее полно и интенсивно использовать площадь его местообитания. Если учесть, что расположение растений в фитоценозах ярусами преследует те же цели, то легко согласиться, что смена аспектов — это «ярусность» во времени, в отличие от обычной ярусности в пространстве.
Очевидно, что сезонные ритмы ярче всего там, где смена времён года наиболее отчётлива. В соответствии с этим в экваториальных влажных странах сезонная периодичность мало заметна. В тропиках и субтропиках, где резко выделяются в году сухие и влажные периоды, сезонная смена явлений приурочена к ним. В странах полярных периодичность обусловлена сменой многосуточного дня многосуточной ночью. В умеренных широтах биологические ритмы проявляются наиболее выпукло, в связи с делением года на сильно отличающиеся друг от друга по температурным условиям весну, лето, осень и зиму.
Сезонные явления представляют для географа выдающийся интерес, потому что они есть отражение ритма в развитии географических ландшафтов. Чтобы получить полное представление о географическом ландшафте, надо знать, как и по какой причине он меняется в течение года и какой в результате этой смены он имеет внешний облик.
Учение о закономерностях, сезонного развития природы в настоящее время получило широкое развитие и превратилось в особую отрасль знания — фенологию. Большинство авторов понимает под фенологией науку о сезонном ходе развития только живой природы или подразделяет фенологию на физико-географическую и на биологическую фенологию, но это вряд ли правильно, так как сезонное развитие живой природы неразрывно связано с сезонными явлениями в неживой природе, — с изменением температуры, появлением и сходом снегового покрова, вскрытием и замерзанием водоёмов и т. п. Стало быть, практически фенология должна включать в себя рассмотрение закономерностей сезонного развития природы в целом, иначе говоря — должна быть изучением ритма географического ландшафта, ландшафтной оболочки.
Периодические явления в жизни каждого растения слагаются из цепи последовательных фаз: вегетативная фаза, созревание бутонов (цветочных почек), цветение, созревание семян и плодов, зрелость плодов и обсеменение и, наконец, полное или частичное отмирание растения. Развитие этих фаз в фитоценозе происходит у одних групп растений примерно одинаковыми темпами, у других различными, и в зависимости от сложного сочетания обоих вариантов и возникает смена аспектов, характерная для данного фитоценоза.
В средних широтах СССР растения начинают пробуждаться ещё до схода снега, развиваясь за счёт запасов, накопленных на зиму в корневищах, семенах, клубнях, луковицах. К ранним весенним растениям относятся мать-и-мачеха, голубой подснежник, белая и жёлтая ветреница, калужница, медуница, гусиный лук, гиацинт, тюльпан и др. Почти при снеге расцветают также ольха, орешник, и лишь затем на них набухают листовые почки. За счёт зимних запасов растение выбрасывает лист, после чего, при помощи листьев, переходит к активному созиданию органических веществ.
В конце лета лиственные деревья сбрасывают листву, но перед листопадом происходит смена окраски листьев: у грабов и клёнов они делаются светложёлтыми, у осины оранжевыми, у рябины красными и т. п. Листопад — не только эффектное явление, но и чрезвычайно важное для растения. В Восточной Сибири и Якутии осенью «листва опадает с веток, особенно после сильных утренников, настоящим дождём. От массы падающих листьев в лесу стоит непрерывный шорох, лёгкий шум. На фоне белых и серых стволов берёз и осин непрерывное мелькание падающих жёлтых листьев создаёт картину полос или струй цветного дождя».
Сбрасывая листву, растение теряет много органического вещества; впрочем, листья, разложившись, дадут начало минеральным веществам, которые затем в некоторой части вновь вернутся в растение и восстановят частично утрату. Но зато растение сбрасыванием листвы достигает и двух положительных результатов: оно удаляет вредные продукты обмена, например щавелево-кислую известь, — и с этой точки зрения листопад есть выделительная функция, совершаемая раз в году, но в грандиозном масштабе; кроме того, оно предохраняет себя от высыхания зимой, так как зимой, в связи с низкими температурами почвы, всасывание воды корнями резко уменьшается, а листья (если бы они уцелели) представляют большую площадь испарения.
Листопад — «активное» приспособление растения, а не следствие внешнего физического импульса (морозов). Листопад начинается ещё до морозов, и опадающие листья в момент отделения от дерева уже не содержат ценных продуктов ввиду своевременного их оттока в зимующие органы. Выработанное растением приспособление не утрачивается и в ином климате: на о. Мадейра наши дубы сбрасывают на зиму листья, хотя температура января здесь достигает +15°.
У разных растений листопад продолжается от нескольких дней (гинкго) до нескольких недель. В жарких странах листопад приурочен к периодам засухи, т. е. «целеустремлённость» этого явления — предохранить растение от высыхания — та же, что и в наших странах; в засушливые сезоны одновременно иссушается почва и сильно испаряют листья.
В умеренных широтах зиму растения проводят в покое. Стволы и толстые сучья защищены от испарения и холода мало теплопроводной пробковой тканью. Холодостойкость растения повышается увеличением в клеточном соке содержания сахара (за счёт перехода крахмала в сахар). Снежный покров служит важной защитой растения от холода, — особенно он оберегает подземные органы. Именно потому ствол горной сосны почти стелется по земле; так же ведут себя тундровые и высокогорные кустарники — можжевельник, полярная берёзка, полярные ивы и пр. Впрочем, стелющиеся формы создаются под совокупным действием ряда экологических факторов, потому что стелющееся растение не только легко засыпается снегом, но и оказывается лучше защищённым от ветра, а также получающим больше тепла, так как почва нагрета сильнее, чем воздух.
Травянистые растения, кроме зимнезелёных и вечнозелёных, переживают зиму без надземных органов, — в форме различных видоизменений стебля (т. е. в форме корневищ, луковиц, клубней). Однолетние же растения перезимовывают в виде семян или спор, т. е. в виде зачатков новых поколений.
Очень красочны смены аспектов в нашей степи, вернее в степных заповедниках (поскольку степи распаханы и превращены в поля). Когда под натиском весны сходят снега, появляются эфемеры и эфемероиды — белая крупка, жёлтые гусятники и др. В середине апреля цветёт живородящий мятлик, степная осока, красные тюльпаны, а немного спустя синие и жёлтые ирисы, степная валерьяна, астрагал, лютики, пурпуровые и голубые гиацинты, красные пионы. На май приходится цветение основных степных растений — степной овсяницы, перистых ковылей, тонконога и житняка. Именно в апреле — мае степь наиболее красочна: почва в это время ещё влажная, зелень всюду яркая, испещрённая миллионами цветных точек. Ранней же весной цветут и степные кустарники — бобовник, дикий вишенник, таволга и др.
В начале лета степь подсыхает, а во вторую половину и вовсе выгорает. Как только становится суше, отмирают наиболее нежные травы. В начале лета начинают цвести различные мотыльковые, голубым ковром расстилаются шалфеи, зацветают гвоздики, смолки и т. п. В середине лета серебрится ковыль, и тысячи его стеблей, сгибаемые порывами ветра, производят впечатление волнующегося металлического моря. В седине ковыльных волн яркими пятнами выделяются васильки и колокольчики.
В конце лета ветер по сухой серовато-жёлтой степи гоняет ажурные шары различных перекати-поле, земля растрескивается от засухи и в накалённом воздухе нередки миражи.
Смена аспектов наблюдается и на полях, засеянных культурными растениями. В период появления всходов пшеничное поле, а также поле с посевами проса — зелёные, ячменное поле — сизовато-дымчатое, ржаное — фиолетово-коричневое и т. п. Последующие фазы — кущения злаков, колошения, цветения, налива и созревания зерна — тоже создают свои аспекты. В пору так называемой молочной спелости поле зелёное; при восковой спелости поле жёлтое, но верхние стеблевые узлы злаков сохраняют ещё зелёную окраску; наконец, при полной спелости всё поле становится жёлтым, а зёрна твёрдыми, в отличие от фазы восковой спелости, когда зёрна ещё мягкие.
Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.
www.activestudy.info
Сезонные и суточные биоритмы
Просмотр содержимого документа «Сезонные и суточные биоритмы»
Сезонные и суточные биоритмы в жизни растений, связанные с периодическими изменениями абиотических факторов.
В Кемеровской области, которая занимает юго-восточную часть Западной Сибири в пределах бассейна реки Томи, ярко выражена сезонная периодичность – закономерная смена времён года, обусловленная движением Земли вокруг Солнца. В связи с этим, у каждого вида в природе выработался характерный годичный цикл интенсивного роста и развития, размножения, подготовки к зиме и зимовки – сезонный биоритм. Совпадение каждого периода жизненного цикла с соответствующим временем года имеет решающее значение для существования вида.
Наиболее заметна связь всех физиологических процессов организмов с сезонным ходом температуры. Но опыты показали, что не она служит главным регулятором сезонных явлений в природе. Например, биологические процессы подготовки к зиме у растений начинаются ещё летом, когда температура высока.
Главным фактором, регуляции сезонных циклов у большинства растений и животных является изменение продолжительности световой части суток – дня. Реакция организмов на продолжительность дня получила название фотопериодизма.
Значение фотопериодизма подтверждает опыт с выращиванием берёзы в помещении. При искусственном круглосуточном освещении или продолжительности дня более 15 часов сеянцы берёзы растут непрерывно, не сбрасывая листьев. Но при освещении в течение 10 или 12 часов в сутки рост сеянцев даже летом прекращается, вскоре происходит сбрасывание листьев и наступает зимний покой, как под влиянием короткого осеннего дня.
Продолжительность дня определяет не только наступление зимнего покоя, но и другие сезонные явления у растений.
Так, имеющий большую длину день способствует образованию цветков у большинства наших дикорастущих растений. Такие растения называются длиннодневными. Из культурных к ним относятся рожь, овёс, большинство сортов пшеницы и ячменя, лён.
Однако некоторые растения, преимущественно южного происхождения, например хризантемы, георгины, для цветения нуждаются в коротком дне. Поэтому они зацветают у нас лишь в конце лета или осенью. Растения такого типа называют короткодневными.
Кроме сезонной периодичности в природе наблюдается и суточная периодичность – закономерная смена времени суток, связанная с вращением Земли вокруг своей оси. А с нею связаны суточные биоритмы – процессы жизнедеятельности организмов, связанные с определённым временем суток. Например, одни растения цветут днём, а другие – ночью.
Проследим за растениями цветущими днём. Корзинки одуванчиков при сухой погоде открываются между 5 – 6 часами, а закрываются к 14 – 15 часам. В 6 – 7 часов раскрываются корзинки ястребинки волосистой – закрываются в 15 – 16 часов. Между 6 – 7 часами раскрываются и цветки картофеля и в 14 – 15 часов закрываются. В 6 – 7 часов распускаются голубые цветки льна и к 16 – 17 часам они закрываются. Цветки белой лилии всплывают и раскрываются в 7 часов и закрываются в 17 – 18 часов. В 9 часов распускаются цветки ноготков и закрываются в 15 – 16 часов. У кислицы цветки открываются в 9 – 10 часов и закрываются в 17 – 18 часов.
multiurok.ru
Суточные и сезонные биоритмы
Суточные ритмы также характерны для группировок организмов. Например, массы морских планктонных животных днем передвигаются ближе к поверхности воды, а ночью — опускаются вглубь. Эти миграции вызванные суточными изменениями освещенности, температуры. Вслед за зоопланктоном перемещаются животные, которые им питаются, и хищники, охотящиеся на планктоноидни виды.
Что такое природа — Живая природа; Природа.
Приливно-отливные ритмы обусловлены движением Луны вокруг Земли, который притягивает водные массы. Наиболее отчетливо они выражены у жителей приточно-отливной зоны (литорали). В течение лунных суток (24 ч 50 мин) происходит по два прилива и отливы. Ежесуточно фазы приливов и отливов сдвигаются примерно на 50 мин. При этом дважды в месяц в период нового и полнолуния (примерно каждые 14 суток, когда Земля, Солнце и Луна располагаются на одной линии) приливы становятся максимальными. Таким образом, на суточный ритм приливов и отливов накладывается еще и месячный.
Жизнь это — Как возникла жизнь на Земле? Жизнь как биологическая категория; Понятие жизни и его сущности.
При отливов жители литорали закрывают свои раковины (моллюски), домики (усоногие раки), скрываются в почву (кольчатые черви), меняют свою окраску и тому подобное. Зато на участках, освободившихся от воды, появляются животные — обитатели наземно-воздушной среды (клещи, насекомые, птицы и т.д.), которые находят здесь достаточное количество пищи (скопление водорослей, останки животных и др.). Активность литоральных гидробионтов возобновляется при отливов. С периодами приливов и отливов связаны и периоды размножения животных определенных видов.
Немного о животных: Какие особенности селекции животных? Животные.
Сезонные ритмы связаны с вращением Земли вокруг Солнца, что приводит годовые циклы изменений климатических условий. С определенными сезонами у организмов связаны периоды размножения, развития, состояния зимнего покоя, у животных — также периоды линьки, миграций, спячки и т.д.в листопадных растений — периоды ноября. Итак, в зависимости от определенного сезона у организмов наблюдают значительные изменения интенсивности основных процессов жизнедеятельности, поведения. При этом периоды активного питания, размножения и развития приходятся обычно на благоприятные сезоны, неблагоприятные же разные организмы могут переживать в состоянии покоя (анабиоза и т.д.). Четко сезонные ритмы выражены в высших растений, укоренившихся на определенном участке, и животных, ведущих прикрепленный образ жизни. Сезонные ритмы влияют не только на жизненные процессы организмов, но и на их строение.
Теги: Биоритмы, жизнь, конспект, образование, ответы, реферат, ритм, урокиbagazhznaniy.ru
