Сезонни човешки биоритми. Видове биологични ритми и часовници

» Въздействие на определени фактори на средата върху организмите

Сезонни ритми

- Това е реакцията на организма към смяната на сезоните. Актуална информация за закупуване на поплавъчен клапан от нас.

И така, с настъпването на кратък есенен ден растенията хвърлят листата си и се подготвят за зимен покой.

Зимен мир

– това са адаптивните свойства на многогодишните растения: спиране на растежа, загиване на надземни издънки (при билки) или опадане на листата (при дървета и храсти), забавяне или спиране на много жизнени процеси.

Животните също изпитват значително намаляване на активността през зимата. Сигнал за масовото излитане на птици е промяната в продължителността на светлата част на деня. Много животни попадат в хибернация

– адаптация за издържане на неблагоприятния зимен сезон.

Поради постоянните ежедневни и сезонни промени в природата, живите организми са развили определени адаптивни механизми.

Топло.

Всички жизнени процеси протичат при определена температура - предимно от 10 до 40 °C. Само няколко организма са адаптирани към живот при по-високи температури. Например някои мекотели живеят в термални извори при температури до 53 °C, синьозелените (цианобактерии) и бактериите могат да живеят при 70–85 °C. Оптималната температура за живот на повечето организми варира в тесни граници от 10 до 30 °C. Обхватът на температурните колебания на сушата обаче е много по-широк (от -50 до 40 °C), отколкото във водата (от 0 до 40 °C), така че границата на температурна поносимост при водните организми е по-тясна, отколкото при сухоземните.

В зависимост от механизмите за поддържане на постоянна телесна температура организмите се делят на пойкилотермни и хомеотермни.

пойкилотермичен,

или студенокръвни,

организмите имат нестабилна телесна температура. повишаване на температурата заобикаляща средапредизвиква у тях силно ускоряване на всички физиологични процеси, изменя активността на поведението. Така гущерите предпочитат температурна зона от около 37 °C. С повишаването на температурите развитието на някои животни се ускорява. Така например при 26 ° C за гъсеницата на зелевата пеперуда периодът от появата от яйцето до какавидирането продължава 10-11 дни, а при 10 ° C се увеличава до 100 дни, т.е. 10 пъти.

Характерно за много студенокръвни животни анабиоза

- временно състояние на организма, при което жизнените процеси се забавят значително и липсват видими признаци на живот. Анабиозата може да възникне при животни както при понижаване на околната температура, така и при повишаване. Например при змиите и гущерите, когато температурата на въздуха се повиши над 45 °C, настъпва вцепенение, а при земноводните - когато температурата на водата падне под 4 °C жизненоважна дейностпрактически липсва.

При насекомите (земни пчели, скакалци, пеперуди) по време на полет телесната температура достига 35–40 °C, но при спиране на полета бързо спада до температурата на въздуха.

хомеотермичен,

или топлокръвен,

животните с постоянна телесна температура имат по-напреднала терморегулация и са по-малко зависими от температурата на околната среда. Способността да се поддържа постоянна телесна температура е важна характеристика на животни като птици и бозайници. Повечето птици имат телесна температура 41–43 °C, докато бозайниците имат телесна температура 35–38 °C. Той остава на постоянно ниво, независимо от колебанията на температурата на въздуха. Например при студ от -40 °C телесната температура на арктическата лисица е 38 °C, а на бялата яребица е 43 °C. При по-примитивните групи бозайници (яйценосни животни, дребни гризачи) терморегулацията е несъвършена (фиг. 93).

Снимка 1 от 1

Да бъдеш плод на въображението слънчева система(и в частност Земята), човешкото тяло естествено изпитва ефектите от смяната на сезоните в своя живот. Освен това основната причина за промените в човешкото тяло е свързана с потока на слънчева енергия към Земята. В допълнение към промените в слънчевия поток, получаван от земната повърхност, други параметри, които зависят от него, също се променят: влажност, аероионизация, частична плътност на кислорода и дебелина на озоновия слой. Установено е, че максимумът на въздушните йони се наблюдава от август до октомври, минимумът от февруари до март. Следователно времето на активност на белите дробове е есенният период. Най-високата частична плътност на кислорода значително влияе върху функционирането на бъбреците, те са най-активни в зимен период.

Нека разгледаме влиянието на сезоните върху общо състояниечовешкото тяло.

Зима. С намаляването на външната температура водата кристализира, всичко изсъхва от вятъра и студа, всичко растителен животспира. Човешкото тяло се намира в най-неблагоприятни външни условия: силна компресия от слънчевата гравитация (Земята е близо до Слънцето в този момент) и външен студ води до различни спазми в тялото - инсулти, инфаркти, скованост на ставите. Някои заболявания са придружени от остри пристъпи и висока температура.

лято. Повишаването на температурата води до значително изпаряване на водата. Всичко това води до интензификация естествени процеси. Силното поглъщане на слънчева енергия от кондензирана вода води до енергиен взрив. В човешкото тяло това се проявява под формата на студени тръпки, придружени от слънчев удар, чревни инфекции и хранителни отравяния. Гравитацията на Слънцето е най-малка, което води до отслабване на собствената гравитация на човека.

Пролет и есенсе комбинират в един „физиологичен сезон“ поради рязката промяна на температурата, влагата и прохладата. По това време се наблюдава увеличаване на настинките. Гравитацията на Слънцето е благоприятна за всички жизнени прояви.

За предотвратяване лошо влияниесезоните на годината върху човешкото тяло, народната мъдрост предписва следването на системата предпазни мерки:

– прочистване на тялото (например гладуване);

– поддържане на определен начин на живот през всеки сезон. Например, през есента и пролетта, когато околната среда е влажна и прохладна, живейте в топла и суха стая, насърчавайте се да водите активен начин на живот, носете дрехи от коприна и памук. През зимата, когато е сухо и студено, трябва да се затоплите на открит огън, да посетите мокра парна баня, да разтривате тялото си с масла, за да не се дехидратира тялото и да задържа топлината, да носите вълнени дрехи. През лятото, когато е горещо, трябва, ако е възможно, да останете в хладно, проветриво помещение, да пръскате ароматни вещества и да не се натоварвате физически; носете дрехи от лен и фин памук;

- ядене на определени храни. Например през пролетта и есента - суха, топла храна, овкусена със сгряващи подправки. През лятото е желателна хладна водниста храна с кисел вкус, която спомага за задържане на влагата и предпазва тялото от прегряване. През зимата се нуждаете от топла, мазна храна, овкусена със сгряващи подправки. Пример за това е богат борш и месо с горчица. Все пак трябва да се отбележи, че обилното хранене трябва да се редува с гладуване.

По материали от http://homosapiens.ru.

Абонирайте се за нашата телеграма и бъдете в крак с всички най-интересни и актуални новини!

Сезонните промени включват дълбоки промени в тялото, повлияни от промени в храненето, околна температура, лъчист слънчев режим и под влияние на периодични промени в жлезите с вътрешна секреция, свързани главно с размножаването на животните. Самият въпрос за факторите на околната среда, определящи сезонната периодичност, е изключително сложен и все още не е напълно разрешен; при формирането на сезонни цикли, промените във функциите на половите жлези стават от голямо значение, щитовидната жлезаи т.н., имащи много стабилен характер. Тези промени, добре установени морфологично, са много стабилни в последователното си развитие за различните видове и значително усложняват анализа на влиянието на физическите фактори, причиняващи сезонна периодичност.

Сезонните промени в тялото включват и поведенчески реакции. Те се състоят или в явленията на миграциите и миграциите (виж по-долу), или в явленията на зимния и летния хибернация, или накрая в различни дейности за изграждане на дупки и убежища. Има пряка връзка между дълбочината на дупките на някои гризачи и спадането на температурата през зимата.

Режимът на осветление е от голямо значение за общата дневна активност на животното. Следователно сезонните периодични издания не могат да се разглеждат без географската ширина на разпространението на организмите. Фигура 22 показва размножителните сезони на птиците на различни географски ширини на северното и южното полукълбо. Времето на възпроизвеждане е ясно изместено към по-ранните месеци при движение от север на юг в Северното полукълбо и почти огледален образ на тези отношения в Южното полукълбо. Подобни зависимости са известни при бозайниците, например овцете. Тук основно разглеждаме

физиологични променив тялото, срещащи се в умерения климат на средните ширини на северното полукълбо. Най-големите промени в организма през сезоните засягат кръвоносната система, общо метаболизъм, терморегулация и отчасти храносмилане. От изключително значение за бореалните организми е натрупването на мазнини като енергиен потенциал, изразходван за поддържане на телесната температура и мускулната активност.

Най-забележими промени в двигателната активност през различните сезони се наблюдават при дневните животни, което несъмнено е свързано с режима на осветление. Тези взаимоотношения са най-добре проучени при маймуни (Щербакова, 1949). При отглеждане на маймуни за през цялата годинапри постоянна температура на околната среда общата дневна активност зависи от продължителността на дневните часове: увеличение на активността се наблюдава през май

и юни. През декември и януари се наблюдава увеличение на общата дневна активност. Последното по никакъв начин не може да се отдаде на влиянието на дневните часове и вероятно е свързано с пролетни прояви в природата в условията на Сухуми (фиг. 23).

Тези проучвания също разкриха значителна сезонна периодичност в телесната температура при маймуни. Най-високата температура в ректума се наблюдава през юни, най-ниската - през януари. Тези промени не могат да се обяснят с промени в температурата на външната среда, тъй като стайната температура остава постоянна. Много вероятно е да е имало ефект на радиационно охлаждане поради понижената температура на стените на помещението.

В естествени условия (Хрусцелевски и Копилова, 1957) брандтовите полевки в югоизточната Забайкалия показват силна сезонна динамика на двигателната активност. Те имат рязък спад в активността - излизат от дупките си през януари, март, ноември и декември. Причините за този модел на поведение са доста сложни. Те са свързани с естеството на бременността при обикновено много активните жени, с времето на изгрев и залез, високи температури през лятото и ниски през зимата. Ежедневната активност, изследвана в природата, е много по-сложна и не винаги отразява картината, получена от изследователя с помощта на актографската техника.

Също толкова сложни взаимоотношения са открити (Леонтиев, 1957) за полевката на Бранд и монголския песчанка в района на Амур.

При норките (Терновски, 1958) се наблюдават значителни промени в двигателната активност в зависимост от сезоните. Най-голямата активност се наблюдава през пролетта и лятото, което очевидно се дължи на продължителността на светлата част на деня. С падането на температурите обаче активността намалява, както и валежите. Всички стадни копитни животни, без изключение, показват сезонни промени в гъстотата на стадата, което е ясно изразено при лосовете. При северните елени стадните взаимоотношения (групиране, следване) са по-забележими през есента, отколкото през лятото или пролетта (Salgansky, 1952).

Сезонните промени в метаболизма (основен метаболизъм) са най-добре проучени. През 1930 г. японският изследовател Ишида (Ишида, 1930) откриват значително увеличение на основния метаболизъм при плъхове през пролетта. След това тези факти бяха потвърдени от множество проучвания (Кайзер, 1939; Продавачи, Скот а. Томас, 1954; Коцарев, 1957; Гелинео а. Херо, 1962). Установено е също, че през зимата основният метаболизъм при плъховете е много по-слаб, отколкото през лятото.

Много поразителни сезонни промени в основния метаболизъм се откриват при животните с ценна кожа. Така основният метаболизъм при арктическите лисици през лятото в сравнение със зимата се увеличава с 34%, а при сребристо-черните лисици - с 50% (Firstov, 1952). Тези явления несъмнено са свързани не само със сезонния цикъл, но и с прегряване, което се случва през лятото (виж гл. V) и отбелязано от различни изследователи при арктическите лисици, миещи мечки кучета(Слоним, 1961). При сивите плъхове в Арктика също е установено повишаване на метаболизма през пролетта и намаляване през есента.

Изследване на химическата терморегулация при полярни видове (арктически лисици, лисици, зайци), зимуващи в условията на Ленинградската зоологическа градина (Исаакян и Акчурин,

1953), показват, при същите условия на задържане, резки сезонни промени в химическата терморегулация при лисици и енотовидни кучета и липса на сезонни промени при арктическата лисица. Това е особено силно изразено през есенните месеци, когато животните са с лятна козина. Авторите обясняват тези различия с реакциите, специфични за арктическите обитатели - арктическите лисици - към промени в осветлението. Арктическите лисици практически нямат химическа терморегулация през есента, въпреки че изолационният слой от вълна все още не е станал зимен по това време. Очевидно тези специфични за полярните животни реакции не могат да се обяснят само с физични свойства кожата: те са резултат от сложни видоспецифични характеристики на нервните и хормонални механизми на терморегулация. Тези реакции в полярни форми се комбинират с топлоизолация (Scholander и сътрудници, виж страница 208).

Голямо количество материали за сезонните промени в газообмена при различни видове гризачи (Калабухов, Ладигина, Майзелис и Шилова, 1951; Калабухов, 1956, 1957; Михайлов, 1956; Скворцов, 1956; Чугунов, Кудряшов и Чугунова, 1956 и др. .) показаха, че при гризачи без зимен сън може да се наблюдава повишаване на метаболизма през есента и намаляване през зимата. Пролетните месеци се характеризират с повишаване на метаболизма, а летните с относително намаление. Същите данни върху много голям материал са получени за обикновената и обикновената полевка в района на Москва.

Сезонната крива на метаболитните промени при бозайници, които не спят зимен сън, може да бъде схематично представена по следния начин. Най-високото ниво на метаболизъм се наблюдава през пролетта по време на сексуалната активност, когато животните след зимно ограничение на храната започват активна дейност за производство на храна. През лятото нивото на метаболизма отново намалява донякъде поради високите температури, а през есента леко се повишава или остава на лятното ниво, като постепенно намалява към зимата. През зимата има лек спад на основния метаболизъм, а до пролетта той отново рязко се повишава. Този общ модел на промени в нивото на газообмен през годината за отделните видове и при отделните условия може да варира значително. Това се отнася особено за селскостопанските животни. По този начин основният метаболизъм при нелактиращи крави (Рицман а. Бенедикт, 1938) през летните месеци, дори на 4-5-ия ден от гладуването, беше по-висока, отколкото през зимата и есента. Освен това е много важно да се отбележи, че пролетното повишаване на метаболизма при кравите не е свързано с бременност и лактация, с условия в бокса или на пасище. При щандове, обменът на газ през пролетта се оказва по-висок, отколкото при паша през есента, въпреки че самата паша увеличава обмена на газ в покой през целия пасищен сезон (Калитаев, 1941).

IN летен периодОбменът на газ при конете (в покой) се увеличава с почти 40% в сравнение със зимата. В същото време съдържанието на еритроцити в кръвта се увеличава (Магидов, 1959).

Много големи разлики (30-50%) в енергийния метаболизъм през зимата и лятото се наблюдават при северните елени (Segal, 1959). При каракулските овце, въпреки бременността през зимата, има значително намаляване на газообмена. Случаите на намален метаболизъм през зимата при северните елени и каракулските овце несъмнено са свързани с диетични ограничения през зимата.

Промените в основния метаболизъм също са придружени от промени в химичната и физическата терморегулация. Последното е свързано с повишена топлоизолация (изолация) палто и пера в зимно време. Намаляването на топлоизолацията през лятото засяга както нивото на критичната точка (виж гл. V), и върху интензивността на химичната терморегулация. Така например стойностите на топлообмена през лятото и зимата при различни животни са: за катерици, като 1: 1; при куче 1: 1,5; в заека 1: 1.7. В зависимост от сезоните на годината преносът на топлина от повърхността на тялото се променя значително поради процесите на линеене и замърсяване със зимна вълна. При птиците електрическа активностскелетните мускули (поради липсата на неконтрактилна термогенеза) не се променят през зимата и лятото; при бозайниците, например сивия плъх, тези разлики са много значителни (фиг. 25).

Бяха открити сезонни промени в метаболитната критична точка напоследъкпри полярни животни в условията на Аляска (Ървинг, Крог а. Монсън, 1955) - за червената лисица са +8° през лятото, -13° през зимата; за катерици - +20°C през лятото и зимата; в бодливо прасе (Erethizoon dorsatum) през лятото +7°, а през зимата -12°С. Авторите също така свързват тези промени със сезонни промени в топлоизолацията на козината.

Метаболизмът при полярните животни през зимата, дори при температура от -40 ° C, се увеличава сравнително слабо: при лисицата и полярното бодливо прасе - не повече от 200% от метаболитното ниво в критичната точка, при катерицата - около 450-500 %. Подобни данни са получени в условията на Ленинградския зоопарк върху арктически лисици и лисици (Olnyanskaya и Slonim, 1947). При сивия плъх през зимата се наблюдава изместване на критичната точка на метаболизма от температура от +30 ° C до + 20 ° C (Sinichkina, 1959).

Проучване на сезонните промени в газообмена в степните райони ( Лагурус лагурус) показват (Bashenina, 1957), че през зимата тяхната критична точка, за разлика от други видове полевки, е необичайно ниска - около 23 ° C. Критичната точка на метаболизма при обедните джербили се измества през различните сезони, но при гребените джербили тя остава постоянна ( Мокриевич, 1957 г.).

Най-високите стойности на консумацията на кислород при температури на околната среда от 0 до 20 ° C се наблюдават при жълтогърли мишки, уловени през лятото, а най-ниските през зимата (Калабухов, 1953). Данните за мишки, уловени през есента, бяха в средна позиция. Същата работа направи възможно откриването на много интересни промени в топлопроводимостта на вълната (взета от животни и изсушени кожи), значително нарастваща през лятото и намаляваща през зимата. Някои изследователи са склонни да приписват на това обстоятелство водеща роля в промените в метаболизма и химичната терморегулация през различните сезони на годината. Разбира се, подобни зависимости не могат да бъдат отречени, но лабораторните животни (бели плъхове) също имат изразена сезонна динамика дори при постоянни температури на околната среда (Isaakyan and Izbinsky, 1951).

При експерименти върху маймуни и диви месоядни животни беше открито (Слоним и Безуевская, 1940), че химическата терморегулация през пролетта (април) е по-интензивна, отколкото през есента (октомври), въпреки факта, че температурата на околната среда е една и съща и в двете случаи (фиг. 26) . Очевидно това е резултат от предишното влияние на зимата и лятото и съответните промени

V ендокринни системитяло. През лятото се наблюдава намаляване на интензивността на химичната терморегулация, а през зимата се засилва.

Специфични сезонни промени в химическата терморегулация са открити при жълтата земна катерица, която зимува през зимата и лятото, и нехиберниращата тънкопръста земна катерица (Калабухов, Нургелдиев и Скворцов, 1958). При земната катерица с тънки пръсти сезонните промени в терморегулацията са по-изразени, отколкото при жълтата земна катерица (разбира се, в състояние на будност). През зимата оборотът на тънкопръстата земна катерица рязко се увеличава. В жълтата земна катерица през лятото химическата терморегулация се нарушава вече при + 15-5 ° C. Сезонните промени в терморегулацията почти липсват и се заменят с дълга зимна и лятна хибернация (виж по-долу). Сезонните промени в терморегулацията в хиберниращата тарбаганка, която зимува през лятото и зимата, са също толкова слабо изразени.

Сравнението на сезонните промени в химическата терморегулация и биологичния цикъл на животните (N.I. Kalabukhov et al.) показа, че сезонните промени са слабо изразени както при зимуващи видове, така и при видове, които прекарват зимата в дълбоки дупки и са малко изложени на нисък външен въздух температури (например голям песчанка).

По този начин сезонните промени в терморегулацията се свеждат главно до повишаване на топлоизолацията през зимата, намаляване на интензивността на метаболитната реакция (химическа терморегулация) и изместване на критичната точка към зона с по-ниски температури на околната среда.

Термичната чувствителност на тялото също се променя донякъде, което очевидно е свързано с промяна на козината. Такива данни са установени от N.I. Kalabukhov за арктически лисици (1950) и жълтогърли мишки (1953).

За сивите плъхове, живеещи в средната зона, предпочитаната температура през зимата е от 21 до 24 ° C, през лятото - 25,9-28,5 ° C, през есента -23,1-26,2 ° C и през пролетта - 24,2 ° C (Sinichkina, 1956). ).

При естествени условия при дивите животни сезонните промени в потреблението на кислород и производството на топлина могат до голяма степен да зависят от хранителните условия. Все още обаче не е налично експериментално потвърждение.

Хематопоетичната функция се променя значително в зависимост от сезоните на годината. Най-ярките промени в това отношение се наблюдават при хората в Арктика. През пролетта може да се наблюдава голямо увеличение на броя на червените кръвни клетки и хемоглобина (Hb) кръв, което се свързва с прехода от полярната нощ към полярния ден, т.е. с промените в слънчевата светлина. Въпреки това, дори при условия на достатъчна инсолация в планините Тиен Шан, човек през зимата изпитва леко намалено количество хемоглобин в кръвта. Рязко увеличение на Hbнаблюдавани през пролетта. Броят на еритроцитите намалява през пролетта и се увеличава през лятото (Авазбакиева, 1959). При много гризачи, например гербили, съдържанието на еритроцити намалява през лятото и се увеличава през пролетта и есента (Калабухов и др., 1958). Механизмът на тези явления все още е неясен. Наблюдават се и промени в храненето, витаминната обмяна, ултравиолетовото облъчване и др. Възможно е влияние и на ендокринни фактори, като особено важна роля има щитовидната жлеза, която стимулира еритропоезата.

Най-голямо значение за поддържане на сезонния ритъм имат хормоналните промени, които представляват както самостоятелни цикли с ендогенен произход, така и такива, свързани с влиянието на най-важния фактор на средата - светлинните условия. В същото време вече се очертава модел на взаимоотношения между хипоталамус - хипофизна жлеза - надбъбречна кора.

Сезонните промени в хормоналните отношения са идентифицирани при диви животни в естествени условия, като се използва примерът за промени в теглото на надбъбречните жлези (които, както е известно, играят голяма роляв адаптациите на организма към специфични и неспецифични условия на "напрежение" - стрес).

Сезонната динамика на теглото и активността на надбъбречните жлези има много сложен произход и зависи както от самото „напрежение“ във връзка с условията на живот (хранене, температура на околната среда), така и от възпроизводството (Schwartz et al., 1968). В тази връзка интересни са данните за промени в относителното тегло на надбъбречните жлези при неразмножаващи се полски мишки (фиг. 27). В периоди на повишено хранене и оптимални температурни условия теглото на надбъбречните жлези се увеличава рязко. През есента със застудяване това тегло започва да намалява, но с установяването на снежна покривка се стабилизира. През пролетта (април) теглото на надбъбречните жлези започва да се увеличава поради растежа на тялото и пубертета (Schwartz, Smirnov, Dobrinsky, 1968).

Морфологичната картина на щитовидната жлеза при много видове бозайници и птици е подложена на значителни сезонни промени. През лятото се наблюдава изчезване на колоидния фоликул, намаляване на епитела и намаляване на теглото на щитовидната жлеза. През зимата се получава обратната връзка (гатанка, Смит а. Бенедикт, 1934; Вацка, 1934; Милър, 1939; Хьон, 1949).

Сезонната променливост във функцията на щитовидната жлеза при северните елени е също толкова ясна. През май и юни се наблюдава нейната хиперфункция с повишена секреторна активност епителни клетки. През зимата, особено през март, секреторната дейност на тези клетки спира. Хиперфункцията е придружена от намаляване на обема на жлезата. Подобни данни са получени при овце, но моделът е много по-слабо изразен.

В момента има множество данни, показващи наличието на стабилни сезонни колебания в съдържанието на тироксин в кръвта. Най-високите нива на тироксин (определени от съдържанието на йод в кръвта) се наблюдават през май и юни, а най-ниските през ноември, декември и януари. Както показват проучванията (Sturm a. Бухолц, 1928; Къртис, Дейвис а. Philips, 1933; Стърн, 1933) има пряк паралелизъм между интензивността на образуване на тироксин и нивото на газообмен при хората през сезоните на годината.

Има индикации за тясна връзка между охлаждането на тялото и производството на хормони на щитовидната жлеза и хипофизния тироид-стимулиращ хормон (Уотила, 1939; Войткевич, 1951). Тези взаимоотношения са много важни и при формирането на сезонна периодика.

Очевидно значителна роля в сезонните периодични издания също принадлежи на такъв неспецифичен хормон като адреналин. Голям брой доказателства сочат, че адреналинът насърчава по-добрата аклиматизация както към жега, така и към студ. Комбинациите от лекарства с тироксин и кортизон са особено мощни (Хермансън а. Хартман, 1945). Животните, добре аклиматизирани към студа, имат високо съдържание аскорбинова киселинав надбъбречната кора (Дугал а. Fortier, 1952; Дугал, 1953).

Адаптирането към ниски температури на околната среда е придружено от повишаване на съдържанието на аскорбинова киселина в тъканите и повишаване на хемоглобина в кръвта (Гелинео и Раевская, 1953; Райевская, 1953).

Напоследък се натрупа голямо количество материал, характеризиращ сезонните колебания в съдържанието на кортикостероиди в кръвта и интензивността на тяхното освобождаване по време на инкубацията на надбъбречната кора инвитро.

Ролята на режима на осветление при формирането на сезонния ритъм се признава от по-голямата част от изследователите. Осветление, както е установено в средата на миналия век (Молешот, 1855), оказва значително влияние върху интензивността на окислителните процеси в организма. Газообменът при хора и животни се увеличава под въздействието на осветление (Moleschott u. Фубини, 1881; Арнаутов и Уелър, 1931).

Въпреки това доскоро въпросът за влиянието на осветлението и затъмняването върху газообмена при животни с различен начин на живот остава напълно неизучен и едва при изучаване на влиянието на интензивността на осветлението върху газообмена при маймуни (Иванов, Макарова и Фуфачева, 1953) стана ясно, че тя винаги е по-висока на светло отколкото на тъмно. Тези промени обаче не са еднакви при всички видове. При хамадриите те са най-силно изразени, следвани от маймуните резус, а ефектът от осветеността има най-слаб ефект върху зелените маймуни. Разликите могат да бъдат разбрани само във връзка с екологичните особености на съществуването на изброените видове маймуни в природата. По този начин хамадриалните маймуни са обитатели на безлесните планини на Етиопия; Резус макаците са обитатели на гори и земеделски обработваеми площи, а зелените маймуни са обитатели на гъсти тропически гори.

Реакцията на светлината се появява сравнително късно в онтогенезата. Например при новородените козлета увеличението на газообмена на светлина в сравнение с тъмнината е много малко. Тази реакция се засилва значително към 20-30-ия ден и още повече към 60-ия (фиг. 28). Може да се мисли, че при животни с дневна активност реакцията на интензитета на светлината има характер на естествен условен рефлекс.

При нощните лемури лорис се наблюдава обратното съотношение. Техният газообмен беше увеличен

на тъмно и намалено на светлина по време на определяне на газообмена в камерата. Намаляването на газообмена на светлина достига 28% при лори.

Фактите за влиянието на дълготрайното осветление или затъмняване върху тялото на бозайниците са установени чрез експериментални изследвания на светлинния режим (дневни часове) във връзка със сезонните влияния на осветлението. Голям брой изследвания са посветени на експерименталното изследване на влиянието на дневната светлина върху сезонните периодични издания. Повечето от данните са събрани за птици, при които увеличаването на светлата част на деня е фактор, стимулиращ половата функция (Светозаров и Щрайх, 1940; Лобашов и Савватеев, 1953),

Получените факти показват както стойността на общата продължителност на дневните часове, така и стойността на изменението на фазите на осветяване и затъмняване.

Добър критерий за влиянието на условията на осветление и светлата част на деня при бозайниците е настъпването на овулация. Въпреки това, точно при бозайниците не може да се установи такова пряко въздействие на светлината върху овулацията при всички видове без изключение. Многобройни данни, получени върху зайци (Смелсер, Уолтън а. Whethem, 1934), морски свинчета (Демпси, Майерс, Млад а. Дженисън, 1934), мишки (Кирхоф, 1937) и върху земни катерици (уелски, 1938), показват, че държането на животни в пълна тъмнина не оказва никакво влияние върху процесите на овулация.

В специални проучвания „зимните условия“ бяха симулирани чрез охлаждане (от -5 до +7 ° C) и поддържането им в пълна тъмнина. Тези условия не оказват влияние върху интензивността на размножаване при обикновената полевка ( Microtus arvalis) и скоростта на развитие на младите животни. Следователно комбинацията от тези основни фактори на околната среда, които определят физическата страна на сезонните влияния, не може да обясни зимното потискане на интензивността на възпроизводството, поне за гризачите от този вид.

При месоядните е установено значително влияние на светлината върху репродуктивната функция (Беляев, 1950). Намаляването на дневните часове води до по-ранно узряване на козината при норките. Промяната на температурния режим не оказва никакво влияние върху този процес. При куниците допълнителното осветление предизвиква началото на периода на чифтосване и раждането на малките 4 месеца по-рано от обикновено. Промяната на режима на осветление не влияе на основния метаболизъм (Беляев, 1958).

Сезонните периодични издания обаче не могат да се представят само като резултат от влиянието на факторите на околната среда, както е посочено от голям бройексперименти. В тази връзка възниква въпросът дали има сезонен период при животните, изолиран от влиянието на природните фактори. При кучета, държани в отопляема стая с изкуствено осветление през цялата година, беше възможно да се наблюдава сезонната периодичност, характерна за кучетата (Майньоне Гийон, 1931). Подобни факти са открити при експерименти върху лабораторни бели плъхове (Izbinsky and Isaakyan, 1954).

Друг пример за изключителната сила на сезонните периодични издания се отнася до животни, донесени от южното полукълбо. Например, австралийският щраус в резервата Аскания Нова снася яйца в нашите зимни условия, въпреки силната слана, директно в снега в сезона, съответстващ на лятото в Австралия (М. М. Завадовски, 1930 г.). Австралийското куче динго ражда в края на декември. Въпреки че тези животни, подобно на щраусите, са били отглеждани в продължение на много десетилетия в северното полукълбо, не са наблюдавани промени в естествения им сезонен ритъм.

При хората промените в метаболизма протичат по същия модел, както при нехиберниращите животни. Има наблюдения, получени в естествена среда с опит за изкривяване на естествения сезонен цикъл. Най-простият метод за такова извращение и най-достоверните факти бяха получени чрез изучаване на движенията от една област в друга. Така, например, преместване през декември - януари от средна зонаСССР на юг (Сочи, Сухуми) предизвиква ефекта на увеличаване на намаления „зимен“ метаболизъм през първия месец на престоя там поради новите условия на юг. При връщане на север през пролетта настъпва вторично пролетно увеличение на обмена. По този начин, по време на зимно пътуване на юг, можете да наблюдавате две пролетни повишения на нивото на метаболизма на едно и също лице през годината. Следователно, нарушаване на сезонния ритъм се случва и при хората, но само при условия на промени в целия комплекс от природни фактори на околната среда (Иванова, 1954).

От особен интерес е формирането на сезонни ритми при хората в Далечния север. При тези условия, особено при живеене на малки станции, сезонната периодичност рязко се нарушава. Недостатъчната мускулна активност поради ограниченото ходене, което често е невъзможно в Арктика, създава почти пълна загуба на сезонен ритъм (Slonim, Olnyanskaya, Ruttenburg, 1949). Опитът показва, че създаването на удобни села и градове в Арктика го възстановява. Сезонният ритъм при хората до известна степен е отражение не само на сезонни фактори, общи за цялото живо население на нашата планета, но, подобно на циркадния ритъм, той служи като отражение на социалната среда, която влияе върху човека. Големи градове и селища в Далечния север с изкуствено осветление, с театри, кина, с целия ритъм на живот, характерен за съвременния човек,

създават условия, при които сезонният ритъм се появява нормално отвъд Арктическия кръг и се разкрива по същия начин, както в нашите географски ширини (Kandror и Rappoport, 1954; Danishevsky, 1955; Kandror, 1968).

В условията на север, където през зимата има голяма липса на ултравиолетова радиация, има значителни метаболитни нарушения, главно фосфорния метаболизъм и липсата на витамин д (Галанин, 1952). Тези явления имат особено тежко въздействие върху децата. Според немски изследователи през зимата има така наречената „мъртва зона“, когато растежът на децата напълно спира (фиг. 29). Интересното е, че в южното полукълбо (Австралия) това явление се случва в месеците, съответстващи на лятото в северното полукълбо. Сега допълнително ултравиолетово облъчванесе счита за един от най-важните методи за коригиране на нормалния сезонен ритъм в северните ширини. При тези условия трябва да говорим не толкова за сезонен ритъм, колкото за специфичен дефицит на този естествен необходим фактор.

Голям интерес за животновъдството представлява и сезонната периодика. Сега учените са склонни да смятат, че значителна част от сезонните периоди трябва да бъдат променени от съзнателното влияние на човека. Говорим преди всичко за сезонно хранене. Ако при дивите животни липсата на храна понякога води до смъртта на значителен брой индивиди, до намаляване на броя на техните представители в дадена област, то по отношение на култивираните селскостопански животни това е напълно неприемливо. Храненето на селскостопанските животни не може да се основава на сезонни ресурси, а трябва да се допълва на базата на икономическата дейност на човека.

Сезонните промени в тялото на птиците са тясно свързани с техния характерен инстинкт за летене и се основават на промени в енергийния баланс. Въпреки това, въпреки миграцията, птиците изпитват както сезонни промени в химическата терморегулация, така и промени в топлоизолационните свойства на покривката на перата (изолацията).

Метаболитните промени при домашното врабче са добре изразени ( Passer domesticus), енергийният баланс на който при ниски температуриподдържана от по-голямо производство на топлина през зимата, отколкото през лятото. Резултатите, получени от измерването на приема на храна и метаболизма, показват сплескан тип крива на химична терморегулация, обикновено открита в случаите, когато производството на топлина се оценява на базата на приема на храна за няколко дни, а не на базата на консумацията на кислород в краткосрочен експеримент.

Напоследък беше установено, че максималното производство на топлина при врабчоподобните птици е по-високо през зимата, отколкото през лятото. В grosbeaks, гълъби Колумба ливия и скорци Стурнус вулгарис времето за оцеляване през студените периоди през зимата е по-голямо, главно в резултат на повишената способност за поддържане на по-високо производство на топлина. Продължителността на периода преди смъртта също се влияе от състоянието на оперението - линеене и продължителността на плен, но сезонният ефект винаги е силно изразен. Тези, които са И.Б. в клетката за птици консумацията на храна през зимата се увеличава с 20-50%. Но приемът на храна през зимата при чинки в клетки ( Fringilla montefringilla) и при домашните врабчета в дивата природа няма увеличение (Раутенберг, 1957).

Значителната нощна хипотермия, наблюдавана през зимата при новозаловените птици, липсва при обикновените клюни и черноглавите пилета. Ървинг (Ървинг, 1960) заключава, че през студените нощи северните птици се охлаждат под телесната си температура през деня до почти същата степен като птиците в умерените региони.

Увеличаването на теглото на оперението, наблюдавано при някои птици през зимата, предполага наличието на изолационни адаптации, които биха могли частично да компенсират метаболитните промени в студа. Въпреки това проучванията на Ървинг върху няколко вида диви птици през зимата и лятото, както и на Дейвис (Дейвис, 1955) и Харт (Харт, 1962) предоставят малко основание за предположението, че повишаването на метаболизма с 1° спад на температурата е различно през тези сезони. Установено е, че производството на топлина при гълъбите, измерено при 15°C, е по-ниско през зимата, отколкото през лятото. Въпреки това, мащабът на тези сезонни промени беше малък и не бяха наблюдавани промени в критичния температурен диапазон. За кардинала са получени данни за изместване на критичното температурно ниво ( Ричмондена кардиналис) ( Лоусън, 1958).

Валгрен (Валгрен, 1954) изследва енергийния метаболизъм при жълтата овесарка ( Emberiza citrinella) при 32,5° C и при -11° C в различно времена годината. Метаболизмът в покой не показва сезонни промени; при -11 0 C през юни и юли обменът беше значително по-висок, отколкото през февруари и март. Тази изолационна адаптация отчасти се обяснява с по-голямата дебелина и „пухкавост“ на оперението и по-голямото свиване на съдовете през зимата (тъй като оперението е най-дебело през септември - след линеене, а максималните промени в метаболизма са през февруари).

Теоретично промените в оперението могат да обяснят намаляването на смъртоносната температура с около 40 ° C.

Проучване, проведено върху черноглава марица ( Parus atricapillus), също така показват наличието на ниско производство на топлина в резултат на адаптиране на топлоизолацията през зимата. Пулсът и честотата на дишане са имали сезонни смени, като през зимата при 6°C намалението е по-голямо, отколкото през лятото. Критичната температура, при която дишането се увеличава рязко, също се измества на по-ниско ниво през зимата.

Увеличаването на базалната скорост на метаболизма при термонеутрални температури, което е изразено при бозайници и птици, изложени на студ в продължение на няколко седмици, не играе съществена роля по време на адаптацията към зимата. Единственото доказателство за значителна сезонна промяна в основния метаболизъм е получено при домашните врабчета, но няма причина да се предполага, че той играе някаква значителна роля при свободно живеещите птици. Повечето изследвани видове не показват никакви промени. Кинг и Фарнър (крал а. ковач, 1961) показват, че високата базална скорост на метаболизма през зимата би била неблагоприятна, тъй като птицата ще трябва да увеличи консумацията на енергийните си резерви през нощта.

Най-характерните сезонни промени при птиците са способността им да променят своята топлоизолация и удивителната способност да поддържат по-високи нива на производство на топлина при студени условия. Въз основа на измерването на приема на храна и екскрецията по време на различни температурии фотопериоди, бяха направени оценки на енергийните нужди за препитание и производствени процеси в различни периоди от годината. За тази цел птиците бяха настанени в отделни клетки, където беше измерена тяхната метаболизирана енергия (максимално вложена енергия минус екскретирана енергия при различни температури и фотопериоди). Най-малко метаболизираната енергия, необходима за съществуване при определени тествани температури и фотопериоди, се нарича "енергия на съществуване". Нейната корелация с температурата е показана от лявата страна на Фигура 30. Потенциалната енергия е максималната метаболизирана енергия, измерена при леталната гранична температура, която е най-ниската температура, при която птицата може да поддържа телесното си тегло. Енергията на производителността е разликата между потенциалната енергия и екзистенциалната енергия.

Дясната страна на Фигура 30 показва различните енергийни категории, изчислени за различни сезони от средните външни температури и фотопериоди. За тези изчисления се приема, че максималната метаболизирана енергия се намира в студени условия, както и за производствени процеси при по-високи температури. При домашното врабче потенциална енергияпретърпява сезонни промени поради сезонни промени в границите на оцеляване. Енергията на съществуване също се променя в зависимост от средната температура извън помещението. Поради сезонните промени в потенциалната енергия и съществуващата енергия, енергията на производителността остава постоянна през цялата година. Някои автори посочват, че способността на домашното врабче да живее в далечни северни ширини се дължи на способността му да разшири максималния си енергиен баланс през зимата и да метаболизира толкова енергия по време на краткия дневен фотопериод през зимата, колкото и по време на дългите фотопериоди през лятото.

В белогушето врабче (З. албикалис) и juncos (Дж. нюанс- молове) при 10-часов фотопериод количеството метаболизирана енергия е по-малко отколкото при 15-часов фотопериод, което е сериозен недостатък на зимното часово време (Зайберт, 1949). Тези наблюдения бяха сравнени с факта, че и двата вида мигрират на юг през зимата.

За разлика от домашното врабче, тропическата синьо-черна чинка ( Вотатиния жакарина) може да поддържа енергиен баланс до приблизително 0°C с 15-часов фотопериод и до 4°C с 10-часов фотопериод. Фотопериодът ограничава енергетиката в по-голяма степен при спадане на температурата, което е разликата между тези птици и домашното врабче. Поради ефектите на фотопериода, потенциалната енергия е най-ниска през зимата, когато енергията на съществуване е най-висока. Следователно енергията за производителност също е била най-ниска по това време на годината. Тези физиологични особености не позволяват този видсъществуват през зимата в северните ширини.

Въпреки че енергийните изисквания за терморегулация са най-големи през студения сезон, различните видове активност на птиците изглежда са разпределени равномерно през годината и следователно кумулативните ефекти са незначителни. Разпределение на установените енергийни изисквания за различни дейностипрез цялата година, най-добре описано за три врабчета С. арборея ( запад, 1960). При този вид най-голямото производство на енергия потенциално се е случило през лятото. Следователно енергоемките дейности като миграция, гнездене и линеене са равномерно разпределени между април и октомври. Допълнителните разходи за свободно съществуване са неизвестното, което може или не може да увеличи теоретичния потенциал. Въпреки това е напълно възможно потенциалната енергия да може да се използва по всяко време на годината, според понеза кратки периоди - за времето на полета.

Реакцията на организмите на сезонните промени в продължителността на деня се нарича фотопериодизъм. Неговото проявление не зависи от интензивността на осветеността, а само от ритъма на редуване на тъмни и светли периоди на деня.

Фотопериодичната реакция на живите организми е от голямо адаптивно значение, тъй като отнема доста време, за да се подготви за изпитване на неблагоприятни условия или, обратно, за най-интензивна жизнена дейност. Способността да се реагира на промените в продължителността на деня осигурява ранни физиологични промени и адаптиране на цикъла към сезонни смениусловия. Ритъмът на деня и нощта действа като сигнал за предстоящи промени в климатичните фактори, които имат силно пряко въздействие върху живия организъм (температура, влажност и др.). За разлика от другите фактори на околната среда, ритъмът на осветлението засяга само тези характеристики на физиологията, морфологията и поведението на организмите, които са сезонни адаптации в техния жизнен цикъл. Образно казано, фотопериодизмът е реакцията на тялото към бъдещето.

Въпреки че фотопериодизмът се среща във всички големи систематични групи, той не е характерен за всички видове. Има много видове с неутрален фотопериодичен отговор, при които физиологичните промени в цикъла на развитие не зависят от продължителността на деня. Такива видове или са разработили други методи за регулиране жизнен цикъл(например зимна толерантност при растенията), или не се нуждаят от нейното прецизно регулиране. Например, където няма ясно изразени сезонни промени, повечето видове не проявяват фотопериодизъм. Цъфтежът, плододаването и умирането на листата при много тропически дървета се удължават във времето и както цветовете, така и плодовете се намират на дървото едновременно. В умерения климат видовете, които успяват бързо да завършат жизнения си цикъл и практически не се намират в активно състояние през неблагоприятните сезони на годината, също не проявяват фотопериодични реакции, например много ефемерни растения.

Има два вида фотопериодична реакция: краткодневна и дългодневна. Известно е, че продължителността на светлия ден, освен от времето на годината, зависи и от географското положение на района. Видовете с къс ден живеят и растат главно в ниски географски ширини, докато видовете с дълъг ден живеят и растат в умерени и високи географски ширини. При видове с обширни ареали северните индивиди могат да се различават по вида на фотопериодизма от южните. По този начин типът фотопериодизъм е екологична, а не систематична характеристика на вида.

При растенията и животните с дълъг ден, увеличаването на пролетните и ранните летни дни стимулира растежните процеси и подготовката за размножаване. Съкращаването на дните през втората половина на лятото и есента причинява инхибиране на растежа и подготовка за зимата. По този начин устойчивостта на замръзване на детелина и люцерна е много по-висока, когато растенията се отглеждат на кратки дни, отколкото на дълги. Дърветата, растящи в градовете в близост до улични лампи, изпитват по-дълги есенни дни, в резултат на което падането на листата се забавя и е по-вероятно да страдат от измръзване.

Проучванията показват, че растенията с кратък ден са особено чувствителни към фотопериода, тъй като продължителността на деня в родината им варира малко през годината и сезонните промени в климата могат да бъдат много значителни. При тропическите видове фотопериодичната реакция ги подготвя за сухия и дъждовния сезон. Някои сортове ориз в Шри Ланка, където общата годишна промяна в продължителността на деня е по-малко от час, улавят дори малки разлики в светлинния ритъм, който определя кога ще цъфтят.

Фотопериодизмът на насекомите може да бъде не само пряк, но и косвен. Например при зелевата коренова муха зимната диапауза възниква под влиянието на качеството на храната, което варира в зависимост от физиологичното състояние на растението.

Продължителността на дневния период, който осигурява прехода към следващата фаза на развитие, се нарича критична продължителност на деня за тази фаза. С увеличаване на географската ширина критичната продължителност на деня се увеличава. Например, преходът към диапауза на ябълковия червей на ширина 32 ° се случва, когато дневният период е 14 часа, 44 ° -16 часа, 52 ° - 18 часа.Критичната продължителност на деня често служи като пречка за географската ширина придвижване на растения и животни и тяхното въвеждане.

Фотопериодизмът на растенията и животните е наследствено фиксирано, генетично обусловено свойство. Фотопериодичната реакция обаче се проявява само при определено влияние на други фактори на околната среда, например в определен температурен диапазон. При определена комбинация от условия на околната среда е възможно естествено разпръскване на видове в необичайни географски ширини, независимо от вида на фотопериодизма. Така във високопланинските тропически райони има много растения имам дълъг ден, хора от умерен климат.

За практически цели продължителността на дневните часове се променя при отглеждане на култури в затворена земя, контролиране на продължителността на осветлението, увеличаване на производството на яйца от пилета и регулиране на възпроизводството на животни, носещи кожа.

Средните дългосрочни периоди на развитие на организмите се определят предимно от климата на района, към тях са адаптирани реакциите на фотопериодизма. Отклоненията от тези дати се определят от метеорологичните условия. Когато метеорологичните условия се променят, времето на отделните фази може да се промени в определени граници. Това е особено изразено при растенията и пойкилотермните животни.“ Така растенията, които не са натрупали необходимото количество ефективни температури, не може да цъфти дори при условия на фотопериод, които стимулират прехода към генеративно състояние. Например в района на Москва брезите цъфтят средно на 8 май, когато сумата от ефективните температури се натрупва до 75 ° C. Въпреки това, при годишни отклонения, времето на цъфтежа му варира от 19 април до 28 май. Хомеотермичните животни реагират на климатичните условия чрез промяна на поведението, датите на гнездене и миграции.

Изследването на закономерностите на сезонното развитие на природата се извършва от специален приложен клон на екологията - фенология (буквален превод от гръцки - наука за явленията).

Според биоклиматичния закон на Хопкинс, който той извежда във връзка с условията на Северна Америка, времето на началото на различни сезонни явления (фенодат) се различава средно с 4 дни за всеки градус географска ширина, за всеки 5 градуса географска дължина и за 120 м надморска височина, т.е. колкото по-на север, изток и по-висок е теренът, толкова по-късно настъпва пролетта и толкова по-рано настъпва есента. Освен това фенологичните дати зависят от местните условия (релеф, изложение, разстояние от морето и др.). В Европа времето на началото на сезонните събития се променя за всеки градус географска ширина не с 4, а с 3 дни. Чрез свързване на точки на картата с еднакви фенодати се получават изолинии, които отразяват фронта на настъпването на пролетта и настъпването на следващите сезонни явления. Това е от голямо значение за планирането на много икономически дейности, по-специално селскостопанска работа.

В процеса на еволюция всеки вид е развил характерен годишен цикъл на интензивен растеж и развитие, размножаване, подготовка за зимуване и зимуване. Това явление се нарича биологичен ритъм. Съвпадението на всеки период от жизнения цикъл със съответното време на годината е решаващо за съществуването на вида.

Най-забележимата връзка от всички физиологични явления в тялото е със сезонните колебания на температурата. Но въпреки че влияе върху скоростта на жизнените процеси, той все още не служи като основен регулатор на сезонните явления в природата. Биологични процесиПодготовката за зимата започва през лятото, когато температурата е висока. При високи температури насекомите все още изпадат в състояние на хибернация, птиците започват да линеят и се появява желание за миграция. Следователно някои други условия, а не температурата, влияят върху сезонното състояние на тялото.

Основният фактор в регулирането на сезонните цикли при повечето растения и животни е промяната в продължителността на деня. Реакцията на организмите към продължителността на деня се нарича фотопериодизъм . Значението на фотопериодизма може да се види от експеримента, показан на Фигура 35. При изкуствено денонощно осветление или продължителност на деня повече от 15 часа, брезовите разсад растат непрекъснато, без да отделят листа. Но когато се осветява за 10 или 12 часа на ден, растежът на разсад спира дори през лятото, скоро листата се изхвърлят и настъпва зимен покой, сякаш под влиянието на кратък есенен ден. Много от нашите широколистни дървесни видове: върба, бяла акация, дъб, габър, бук - при дълги дни стават вечнозелени.

Фигура 35. Ефект на продължителността на деня върху растежа на брезовите разсад.

Продължителността на деня определя не само настъпването на зимния покой, но и други сезонни явления при растенията. По този начин дългите дни насърчават образуването на цветя в повечето от нашите диви растения. Такива растения се наричат ​​растения с дълъг ден. Сред култивираните са ръжта, овесът, повечето сортове пшеница и ечемик, ленът. Въпреки това, някои растения, предимно от южен произход, като хризантеми и далии, изискват кратки дни, за да цъфтят. Следователно те цъфтят тук само в края на лятото или есента. Растенията от този тип се наричат ​​растения с къс ден.

Влиянието на продължителността на деня също оказва силно влияние върху животните. При насекомите и акарите продължителността на деня определя началото на зимния покой. Така, когато гъсениците на зелевите пеперуди се държат при условия на дълъг ден (повече от 15 часа), пеперудите скоро излизат от какавидите и се развиват последователни поколения от поколения без прекъсване. Но ако гъсениците се държат на ден по-кратък от 14 часа, тогава дори през пролетта и лятото се получават зимуващи какавиди, които не се развиват няколко месеца, въпреки достатъчното висока температура. Този тип реакция обяснява защо в природата през лятото, докато дните са дълги, насекомите могат да развият няколко поколения, а през есента развитието винаги спира на етапа на зимуване.

При повечето птици удължените дни на пролетта предизвикват развитието на половите жлези и проявата на инстинктите за гнездене. Скъсяването на дните през есента предизвиква линеене, натрупване на резервни мазнини и желание за миграция.

Продължителността на деня е сигнален фактор, който определя посоката на биологичните процеси. Защо сезонните промени в продължителността на деня са станали толкова важни в живота на живите организми?

Промените в продължителността на деня винаги са тясно свързани с годишните температурни промени. Следователно продължителността на деня служи като точен астрономически предсказател за сезонните промени в температурата и други условия. Това обяснява защо под въздействието на движещите сили на еволюцията различни групи организми в умерените ширини са развили специални фотопериодични реакции - адаптации към климатичните промени през различните периоди от годината.

Фотопериодизъм- Това е обща важна адаптация, която регулира сезонните явления в голямо разнообразие от организми.

Биологичният часовник

Изследването на фотопериодизма при растенията и животните показва, че реакцията на организмите към светлината се основава на редуващи се периоди на светлина и тъмнина с определена продължителност през деня. Реакцията на организмите спрямо продължителността на деня и нощта показва, че те могат да измерват времето, т.е. биологичен часовник . Всички видове живи същества имат тази способност, от едноклетъчните организми до хората.

Биологичните часовници, в допълнение към сезонните цикли, контролират много други биологични явления, чиято природа доскоро оставаше мистериозна. Те определят правилния ежедневен ритъм както на дейността на целия организъм, така и на процесите, протичащи дори на клетъчно ниво, по-специално клетъчното делене.

Управление на сезонното развитие на животните и растенията

Изясняването на ролята на продължителността на деня и регулирането на сезонните явления открива големи възможности за контрол върху развитието на организмите.

За целогодишно отглеждане на зеленчукови култури се използват различни техники за контрол на развитието и декоративни растения, през зимата и ранното форсиране на цветовете, за ускорено производство на разсад. Предсеитбената студена обработка на семената постига класиране на зимните култури по време на пролетната сеитба, както и цъфтежа и плододаването още през първата година на много двугодишни растения. Чрез увеличаване на продължителността на деня е възможно да се увеличи производството на яйца от птици в птицефермите.