Краткое содержание: Параграф § 49 / Биология 11 класс

Биологические ритмы и их значение в приспособлении к условиям среды

Одной из ключевых характеристик живой природы является цикличность протекающих в ней процессов. Жизнь на Земле, от клеток до биосферы, подчинена биологическим ритмам, или биоритмам (от греч. rhythmos — размерность). Эти ритмы можно разделить на внешние, обусловленные циклическими изменениями внешней среды, и внутренние, связанные с жизнедеятельностью самого организма.

Внешние и внутренние ритмы имеют в своей основе геофизическое происхождение, поскольку тесно связаны с движением планеты Земля в Солнечной системе и вокруг своей оси. Эти движения вызывают закономерные изменения абиотических факторов: светового режима, температуры, влажности и других. Также отмечается влияние солнечной активности, что видно, например, на урожайности культур (рис. 217).

Внутренние ритмы представляют собой физиологические и биохимические процессы, протекающие в организме (например, сердечные сокращения, дыхание, биосинтез белков и нуклеиновых кислот). Они носят ритмический характер, достаточно устойчивы к внешним воздействиям и называются эндогенными. Благодаря им организмы могут ориентироваться во времени и заранее подготавливаться к предстоящим изменениям среды. Согласованность внутренних ритмов определяет периодичность процессов жизнедеятельности.

Виды биологических ритмов

• Суточные ритмы, или циркадные (от лат. circa — около и dies — день), имеют продолжительность около суток. Они обусловлены сменой дня и ночи и чётко выражены у большинства растений и животных (дневные птицы, домашние куры, ночные ежи, совы). Эти ритмы сохраняются даже в изолированных помещениях с постоянными внешними условиями, подтверждая их врождённый, генетический характер.
• Годичные ритмы, или цирканнуальные (от лат. circa — около и annus — год), повторяются с годовой периодичностью. Они отражают изменения интенсивности и характера биологических процессов в течение года и также являются врождённым свойством вида.

Приспособления организмов к сезонным изменениям

Приспособление организмов к сезонным изменениям основано на согласовании жизненных циклов с колебаниями температурного и светового режимов (рис. 219). Смена времён года сопровождается значительными изменениями абиотических факторов.

• Весна: Начинается период размножения у многих видов (рыб, земноводных, птиц, млекопитающих).
• Лето: Интенсивная вегетация у растений, образование семян и плодов. С середины лета у растений начинается накопление питательных веществ в запасающих органах (корнях, клубнях, луковицах). У животных, размножающихся летом, молодняк расселяется. Сокращение светового дня во второй половине лета приостанавливает рост растений, способствует созреванию плодов и семян. У перелётных птиц и зверей происходит накопление подкожного жира.
• Осень: У деревьев и кустарников начинается листопад, вызванный оттоком питательных веществ из листьев в запасающие органы. В основании листа образуется пробковый отделительный слой. Листопад сопровождается накоплением криопротекторов в клетках, повышающих морозостойкость. У птиц и млекопитающих происходит линька — летний шерстный покров сменяется зимним, содержащим подшёрсток, который плохо проводит тепло и защищает от переохлаждения (рис. 220).
• Зима: Характеризуется наименее благоприятными условиями в умеренном поясе. Некоторые организмы переживают её в состоянии анабиоза (например, простейшие, мелкие рачки) или спячки (некоторые млекопитающие — суслики, летучие мыши, ежи). Спячка — это снижение интенсивности обмена веществ и переход к пониженной температуре тела, замедлению функций организма (пульс, дыхание). У растений и насекомых оцепенение и зимние стадии нужны для завершения жизненного цикла.

Ранней весной, с потеплением и увеличением светового дня, просыпаются растения-первоцветы (гусиный лук, пролеска) и ветроопыляемые деревья (ольха, берёза). Просыпаются зимовавшие насекомые, прилетают перелётные птицы. Размножение и выращивание молодняка приходится на наиболее благоприятный вегетационный период.