Sezonski ljudski bioritmi. Vrste bioloških ritmova i satova

» Utjecaj određenih okolišnih faktora na organizme

Sezonski ritmovi

- Ovo je reakcija organizma na promjenu godišnjih doba. Aktuelne informacije za kupovinu plutajućeg ventila od nas.

Dakle, s početkom kratkog jesenjeg dana biljke opadaju lišće i pripremaju se za zimsko mirovanje.

Zimski mir

– to su adaptivne osobine višegodišnjih biljaka: prestanak rasta, odumiranje nadzemnih izdanaka (kod bilja) ili opadanje lišća (u drveću i grmlju), usporavanje ili zaustavljanje mnogih životnih procesa.

Životinje također doživljavaju značajno smanjenje aktivnosti zimi. Signal za masovni odlazak ptica je promjena dužine dnevne svjetlosti. Mnoge životinje upadaju u hibernacija

– adaptacija na izdržavanje nepovoljne zimske sezone.

Zbog stalnih dnevnih i sezonskih promjena u prirodi, živi organizmi su razvili određene adaptivne mehanizme.

Toplo.

Svi vitalni procesi odvijaju se na određenoj temperaturi – uglavnom od 10 do 40 °C. Samo nekoliko organizama je prilagođeno životu na višim temperaturama. Na primjer, neki mekušci žive u termalnim izvorima na temperaturama do 53 °C, plavo-zelene (cijanobakterije) i bakterije mogu živjeti na 70–85 °C. Optimalna temperatura za život većine organizama varira u uskim granicama od 10 do 30 °C. Međutim, raspon temperaturnih fluktuacija na kopnu je mnogo širi (od -50 do 40 °C) nego u vodi (od 0 do 40 °C), pa je granica temperaturne tolerancije kod vodenih organizama uža nego kod kopnenih.

Ovisno o mehanizmima održavanja stalne tjelesne temperature organizmi se dijele na poikilotermne i homeotermne.

poikilotermni,

ili hladnokrvnih,

organizmi imaju nestabilnu tjelesnu temperaturu. Povećanje temperature okruženje uzrokuje u njima snažno ubrzanje svih fizioloških procesa, mijenja aktivnost ponašanja. Stoga gušteri preferiraju temperaturnu zonu od oko 37 °C. Kako temperatura raste, razvoj nekih životinja se ubrzava. Tako, na primjer, na 26 °C za gusjenicu kupusnog leptira period od nicanja jajeta do pupiranja traje 10-11 dana, a na 10 °C se povećava na 100 dana, odnosno 10 puta.

Karakteristično za mnoge hladnokrvne životinje anabioza

- privremeno stanje organizma u kojem se životni procesi značajno usporavaju i nema vidljivih znakova života. Anabioza se može pojaviti kod životinja i kada se temperatura okoline smanji i kada se ona poveća. Na primjer, kod zmija i guštera, kada temperatura zraka poraste iznad 45 °C, dolazi do tromosti; kod vodozemaca kada temperatura vode padne ispod 4 °C vitalna aktivnost praktično odsutan.

Kod insekata (bumbara, skakavaca, leptira) tokom leta temperatura tijela dostiže 35–40 °C, ali kada prestane let brzo pada na temperaturu zraka.

homeotermni,

ili toplokrvni,

životinje sa konstantnom tjelesnom temperaturom imaju napredniju termoregulaciju i manje zavise od temperature okoline. Sposobnost održavanja stalne tjelesne temperature važna je karakteristika životinja kao što su ptice i sisari. Većina ptica ima tjelesnu temperaturu od 41-43 °C, dok sisari imaju tjelesnu temperaturu od 35-38 °C. Ostaje na konstantnom nivou bez obzira na fluktuacije temperature zraka. Na primjer, u mrazu od -40 °C, tjelesna temperatura arktičke lisice je 38 °C, a bijele jarebice 43 °C. U primitivnijim grupama sisara (životinje sa jajotvorima, mali glodari) termoregulacija je nesavršena (Sl. 93).

Slika 1 od 1

Biti zamisao Solarni sistem(a posebno Zemlja), ljudsko tijelo prirodno doživljava efekte promjena godišnjih doba u svom životu. Štaviše, glavni razlog promjena u ljudskom tijelu povezan je sa protokom sunčeve energije na Zemlju. Osim promjena u sunčevom fluksu koji prima Zemljina površina, mijenjaju se i drugi parametri koji ovise o njoj: vlažnost, aerojonizacija, djelomična gustina kisika i debljina ozonskog omotača. Utvrđeno je da se maksimum zračnih jona bilježi od avgusta do oktobra, a minimum od februara do marta. Stoga je vrijeme aktivnosti pluća jesenji period. Najveća parcijalna gustina kiseonika značajno utiče na rad bubrega, u kojima su oni najaktivniji zimski period.

Razmotrimo uticaj godišnjih doba na opšte stanje ljudsko tijelo.

Zima. Kako se vanjska temperatura smanjuje, voda kristalizira, sve se suši od vjetra i hladnoće, sve biljni život zaustavlja. Ljudsko tijelo je u najnepovoljnijim vanjskim uvjetima: jaka kompresija od sunčeve gravitacije (Zemlja je u ovom trenutku blizu Sunca) i vanjske hladnoće dovode do raznih grčeva u tijelu - moždanog udara, srčanog udara, ukočenosti zglobova. Neke bolesti su praćene akutnim napadima i visokom temperaturom.

Ljeto. Povećanje temperature dovodi do značajnog isparavanja vode. Sve to dovodi do intenziviranja prirodni procesi. Snažna apsorpcija sunčeve energije kondenziranom vodom dovodi do energetske eksplozije. U ljudskom tijelu to se manifestira u obliku zimice, praćene sunčanica, crijevne infekcije i trovanja hranom. Sunčeva gravitacija je najmanja, što dovodi do slabljenja vlastite gravitacije osobe.

Proljeće i jesen spajaju se u jednu "fiziološku sezonu" zbog nagle promjene temperature, vlage i hladnoće. U ovom trenutku dolazi do porasta prehlade. Gravitacija Sunca je povoljna za sve životne manifestacije.

Spriječiti loš uticaj godišnjih doba na ljudskom tijelu, narodna mudrost nalaže praćenje sistema preventivne mjere:

– čišćenje organizma (na primjer, post);

– održavanje određenog načina života u svakom godišnjem dobu. Na primjer, u jesen i proljeće, kada je okolina vlažna i hladna, živite u toploj i suhoj prostoriji, ohrabrujte se na aktivan način života, nosite odjeću od svile i pamuka. Zimi, kada je suvo i hladno, potrebno je zagrijati se na otvorenoj vatri, posjetiti mokru parnu kupelj, utrljati tijelo uljima kako tijelo ne bi dehidriralo i zadržalo toplinu, te nositi vunenu odjeću. Ljeti, kada je vruće, treba, ako je moguće, ostati u hladnoj, ventiliranoj prostoriji, prskati aromatične tvari i ne naprezati se fizički; nositi odjeću od lana i finog pamuka;

- jedenje određene hrane. Na primjer, u proljeće i jesen - suva, topla hrana, aromatizirana toplim začinima. Ljeti je poželjna hladna, vodenasta hrana kiselkastog okusa, koja pomaže u zadržavanju vlage i sprječava pregrijavanje tijela. Zimi vam je potrebna topla, masna hrana, začinjena toplim začinima. Primjer bi bio bogat boršč i meso sa senfom. Ipak, treba napomenuti da obilne obroke treba izmjenjivati ​​s postom.

Na osnovu materijala sa http://homosapiens.ru.

Pretplatite se na naš telegram i budite u toku sa svim najzanimljivijim i najaktualnijim vijestima!

Sezonske promjene uključuju duboke promjene u tijelu pod utjecajem promjene u ishrani, temperature okoline, radijantnog sunčevog režima i pod utjecajem periodičnih promjena u endokrinim žlijezdama, uglavnom povezanih s reprodukcijom životinja. Samo pitanje faktora sredine koji određuju sezonsku periodičnost je izuzetno složeno i još nije dobilo potpuno rješenje; u formiranju sezonskih ciklusa, promjene u funkcijama spolnih žlijezda postaju od velike važnosti, štitne žlijezde itd., veoma stabilnog karaktera. Ove promjene, dobro utvrđene morfološki, vrlo su stabilne u svom sekvencijalnom razvoju za različite vrste i uvelike otežavaju analizu utjecaja fizičkih faktora koji uzrokuju sezonsku periodičnost.

Sezonske promjene u tijelu uključuju i reakcije ponašanja. One se sastoje ili u fenomenima migracija i migracija (vidi dolje), ili u pojavama zimske i ljetne hibernacije, ili, konačno, u raznim aktivnostima za izgradnju jazbina i skloništa. Postoji direktna veza između dubine jame nekih glodara i zimskog pada temperature.

Način osvjetljenja je od velike važnosti za ukupnu dnevnu aktivnost životinje. Stoga se sezonska periodika ne može razmatrati bez geografske distribucije organizama. Slika 22 prikazuje sezone gniježđenja ptica na različitim geografskim širinama sjeverne i južne hemisfere. Vrijeme reprodukcije je jasno pomjereno na ranije mjesece kada se kreće sa sjevera na jug na sjevernoj hemisferi i gotovo zrcalna slika ovih odnosa na južnoj hemisferi. Slične zavisnosti su poznate za sisare, na primjer, ovce. Ovdje uglavnom razmatramo

fiziološke promjene u tijelu, koji se javlja u umjerenoj klimi srednjih geografskih širina sjeverne hemisfere. Najveće promjene u tijelu tokom godišnjih doba tiču ​​se krvnog sistema, općenito metabolizam, termoregulaciju i djelimično probavu. Od izuzetne važnosti za borealne organizme je akumulacija masti kao energetskog potencijala, koja se troši na održavanje tjelesne temperature i mišićnu aktivnost.

Najuočljivije promjene u lokomotornoj aktivnosti u različitim godišnjim dobima mogu se uočiti kod dnevnih životinja, što je nesumnjivo povezano sa režimom osvjetljenja. Ovi odnosi su najbolje proučavani kod majmuna (Shcherbakova, 1949). Prilikom držanja majmuna za tijekom cijele godine pri konstantnoj temperaturi okoline, ukupna dnevna aktivnost zavisila je od dužine dnevnog svetla: povećanje aktivnosti se dogodilo u maju

i jun. U decembru i januaru zabilježen je porast ukupne dnevne aktivnosti. Ovo poslednje se ni na koji način ne može pripisati uticaju dnevnog svetla i verovatno je povezano sa prolećnim manifestacijama u prirodi u uslovima Suhumija (Sl. 23).

Ove studije su također otkrile značajnu sezonsku periodičnost tjelesne temperature kod majmuna. Najviša temperatura u rektumu zabilježena je u junu, a najniža u januaru. Ovi pomaci se ne mogu objasniti promjenama temperature u vanjskom okruženju, jer je sobna temperatura ostala konstantna. Vrlo je vjerovatno da je došlo do efekta radijacijskog hlađenja zbog snižene temperature zidova prostorije.

U prirodnim uslovima (Khrustselevskiy i Kopylova, 1957), Brandtove voluharice u jugoistočnoj Transbaikaliji pokazuju snažnu sezonsku dinamiku lokomotorne aktivnosti. Imaju nagli pad aktivnosti - izlaze iz svojih jazbina u januaru, martu, novembru i decembru. Razlozi ovakvog ponašanja su prilično složeni. One su povezane sa prirodom trudnoće kod obično veoma aktivnih ženki, sa vremenom izlaska i zalaska sunca, visokim temperaturama leti i niskim zimi. Dnevna aktivnost koja se proučava u prirodi mnogo je složenija i ne odražava uvijek sliku koju istraživač dobije aktografskom tehnikom.

Jednako složene veze otkrivene su (Leontiev, 1957) za Brandtovu voluharicu i mongolskog gerbila u regiji Amur.

Kod minka (Ternovsky, 1958) uočavaju se značajne promjene motoričke aktivnosti ovisno o godišnjim dobima. Najveća aktivnost javlja se u proljeće i ljeto, što je očigledno zbog dužine dnevnog vremena. Međutim, kako temperatura pada, aktivnost se smanjuje, kao i padavine. Svi papkari u krdu, bez izuzetka, pokazuju sezonske promjene u gustini stada, što je jasno izraženo kod losa. Kod sobova su odnosi stada (grupiranje, jedno za drugim) uočljiviji u jesen nego u ljeto ili proljeće (Salgansky, 1952).

Sezonske promjene u metabolizmu (bazni metabolizam) su najbolje proučene. Davne 1930. godine japanski istraživač Išida (Ishida, 1930) otkrili su značajno povećanje bazalnog metabolizma kod pacova u proljeće. Ove činjenice su potom potvrđene brojnim istraživanjima (Kayser, 1939; Prodavci, Scott a. Thomas, 1954; Kocarev, 1957; Gelineo a. Heroux, 1962). Također je utvrđeno da je zimi bazalni metabolizam kod pacova znatno niži nego ljeti.

Vrlo upečatljive sezonske promjene u bazalnom metabolizmu nalaze se kod krznarskih životinja. Tako je bazalni metabolizam kod arktičkih lisica ljeti u odnosu na zimu povećan za 34%, a kod srebrno-crnih lisica za 50% (Firstov, 1952). Ove pojave su nesumnjivo povezane ne samo sa sezonskim ciklusom, već i sa pregrijavanjem koje se javlja ljeti (vidi pogl. V) i primijetili su ga različiti istraživači Kod arktičkih lisica, rakunski psi(Slonim, 1961). Kod sivih štakora na Arktiku također je u proljeće utvrđeno povećanje metabolizma, a smanjenje u jesen.

Proučavanje hemijske termoregulacije polarnih vrsta (arktičke lisice, lisice, zečevi) koje zimuju u uslovima Lenjingradskog zoološkog vrta (Isaakyan i Akchurin,

1953), pokazao je, pod istim uslovima zatočeništva, oštre sezonske promjene u hemijskoj termoregulaciji kod lisica i rakunskih pasa i odsustvo sezonskih promjena kod arktičke lisice. To je posebno izraženo u jesenjim mjesecima, kada su životinje u ljetnom krznu. Autori objašnjavaju ove razlike reakcijama specifičnim za arktičke stanovnike - arktičke lisice - na promjene u osvjetljenju. Arktičke lisice u jesen praktički nemaju kemijsku termoregulaciju, iako izolacijski sloj vune u to vrijeme još nije postao zimi. Očigledno, ove reakcije specifične za polarne životinje ne mogu se objasniti samo fizičkim svojstvima kože: rezultat su složenih vrsta specifičnih karakteristika nervnih i hormonalnih mehanizama termoregulacije. Ove reakcije u polarnim oblicima su kombinovane sa toplotnom izolacijom (Scholander i saradnici, vidi stranu 208).

Velika količina materijala o sezonskim promjenama u razmjeni plinova kod raznih vrsta glodara (Kalabukhov, Ladygina, Mayzelis i Shilova, 1951; Kalabukhov, 1956, 1957; Mikhailov, 1956; Skvortsov, 1956; Chugunov, Kudryashov, etc 1956 .) pokazalo je da se kod glodara koji ne hiberniraju može uočiti povećanje metabolizma u jesen i smanjenje zimi. Proljetne mjesece karakteriše povećanje metabolizma, a ljetne mjesece relativni pad. Isti podaci na veoma velikom materijalu dobijeni su za običnu voluharicu i voluharicu u Podmoskovlju.

Sezonska kriva metaboličkih promjena kod sisara koji ne hiberniraju može se shematski prikazati na sljedeći način. Najveći nivo metabolizma se uočava u proljeće u periodu seksualne aktivnosti, kada životinje nakon zimske restrikcije u hrani započinju aktivne aktivnosti proizvodnje hrane. Ljeti se nivo metabolizma opet donekle smanjuje zbog visokih temperatura, a u jesen blago raste ili ostaje na ljetnom nivou, postepeno opadajući prema zimi. Zimi dolazi do blagog smanjenja bazalnog metabolizma, a do proljeća opet naglo raste. Ovaj opšti obrazac promjena u nivou razmjene gasova tokom godine za pojedine vrste iu pojedinačnim uslovima može značajno da varira. Ovo se posebno odnosi na domaće životinje. Dakle, bazalni metabolizam kod krava koje nisu u laktaciji (Ritzman a. Benedikt, 1938) u ljetnim mjesecima, čak i 4-5. dana posta, bila je veća nego zimi i jeseni. Osim toga, veoma je važno napomenuti da proljetni porast metabolizma kod krava nije povezan sa gravidnošću i laktacijom, sa uslovima u štalu ili na pašnjaku. Kod štale, razmjena gasa u proleće je veća nego kod ispaše u jesen, iako sama ispaša povećava razmenu gasa u mirovanju tokom cele sezone ispaše (Kalitaev, 1941).

IN ljetni period Razmjena plinova kod konja (u mirovanju) se povećava za skoro 40% u odnosu na zimu. Istovremeno se povećava sadržaj eritrocita u krvi (Magidov, 1959).

Vrlo velike razlike (30-50%) u energetskom metabolizmu zimi i ljeti uočene su kod sobova (Segal, 1959). Kod karakulskih ovaca, uprkos gravidnosti koja se javlja zimi, dolazi do značajnog smanjenja izmjene plinova. Slučajevi smanjenog metabolizma zimi kod sobova i karakulskih ovaca nesumnjivo su povezani sa ograničenjima u ishrani zimi.

Promjene u bazalnom metabolizmu također su praćene promjenama u kemijskoj i fizičkoj termoregulaciji. Potonje je povezano s povećanom toplinskom izolacijom (izolacija) kaput i perje u zimsko vrijeme. Smanjenje toplinske izolacije ljeti utiče i na nivo kritične tačke (vidi pogl. V), te o intenzitetu hemijske termoregulacije. Tako, na primjer, vrijednosti prijenosa topline ljeti i zimi kod različitih životinja su: za vjeverice, kao 1: 1; kod psa 1: 1,5; u zecu 1: 1.7. Ovisno o godišnjim dobima, prijenos topline s površine tijela značajno se mijenja zbog procesa linjanja i obraštanja zimskom vunom. Kod ptica električna aktivnost skeletni mišići (zbog odsustva nekontraktilne termogeneze) se ne mijenjaju zimi i ljeti; kod sisara, na primjer kod sivog pacova, ove razlike su vrlo značajne (slika 25).

Nađene su sezonske promjene u metaboličkoj kritičnoj tački U poslednje vreme kod polarnih životinja u uslovima Aljaske (Irving, Krogh a. Monson, 1955) - za crvenu lisicu su +8° ljeti, -13° zimi; za vjeverice - +20°C ljeti i zimi; u dikobrazu (Erethizoon dorsatum) ljeti +7°, a zimi -12°S. Ove promjene autori povezuju i sa sezonskim promjenama u toplinskoj izolaciji krzna.

Metabolizam kod polarnih životinja zimi, čak i na temperaturi od -40°C, relativno se malo povećava: kod lisice i polarnog dikobraza - ne više od 200% metaboličkog nivoa na kritičnoj tački, kod vjeverice - oko 450-500 %. Slični podaci dobiveni su u uvjetima Lenjingradskog zoološkog vrta o arktičkim lisicama i lisicama (Olnyanskaya i Slonim, 1947). Promena kritične tačke metabolizma sa temperature od +30°C na +20°C primećena je kod sivog štakora zimi (Sinichkina, 1959).

Proučavanje sezonskih promjena u razmjeni gasova u stepskim šumama ( Lagurus lagurus) pokazao (Bashenina, 1957) da je zimi njihova kritična tačka, za razliku od drugih vrsta voluharica, neobično niska - oko 23°C. Kritična tačka metabolizma kod podnevnih gerbila se pomera u različitim godišnjim dobima, ali kod češljanog gerbila ostaje konstantna ( Mokrievich, 1957).

Najveće vrijednosti potrošnje kisika pri temperaturama okoline od 0 do 20°C uočene su kod žutogrlih miševa uhvaćenih ljeti, a najniže zimi (Kalabukhov, 1953). Podaci za miševe uhvaćene u jesen bili su na srednjoj poziciji. Isti rad omogućio je da se otkriju vrlo zanimljive promjene u toplinskoj provodljivosti vune (uzete od životinja i osušene kože), koje se ljeti jako povećavaju, a zimi smanjuju. Neki istraživači su skloni ovoj okolnosti pripisati vodeću ulogu u promjenama metabolizma i hemijske termoregulacije u različitim godišnjim dobima. Naravno, takve ovisnosti se ne mogu poreći, ali laboratorijske životinje (bijeli pacovi) također imaju izraženu sezonsku dinamiku čak i pri konstantnim temperaturama okoliša (Isaakyan i Izbinsky, 1951).

U eksperimentima na majmunima i divljim mesožderima otkriveno je (Slonim i Bezuevskaya, 1940) da je hemijska termoregulacija u proleće (april) intenzivnija nego u jesen (oktobar), uprkos činjenici da je temperatura okoline bila ista u oba slučajevima (Sl. 26) . Očigledno je to rezultat prethodnog uticaja zime i ljeta i odgovarajućih promjena

V endokrinih sistema tijelo. Ljeti dolazi do smanjenja intenziteta hemijske termoregulacije, a zimi do povećanja.

Neobične sezonske promjene u hemijskoj termoregulaciji pronađene su kod žute vjeverice koja hibernira zimi i ljeti i ne-hibernirajućeg vitkog kopca (Kalabukhov, Nurgeldyev i Skvortsov, 1958). Kod tankoprste vjeverice sezonske promjene termoregulacije su izraženije nego kod žute vjeverice (naravno, u stanju budnosti). Zimi se promet tankoprstog mljevene vjeverice naglo povećava. Kod žute mljevene vjeverice ljeti, hemijska termoregulacija je poremećena već na + 15-5 ° C. Sezonske promjene u termoregulaciji gotovo su odsutne i zamjenjuju se dugom zimskom i ljetnom hibernacijom (vidi dolje). Sezonske promjene termoregulacije kod tarbaganke koja hibernira, koja hibernira ljeti i zimi, jednako su slabo izražene.

Poređenje sezonskih promjena u hemijskoj termoregulaciji i biološkom ciklusu životinja (N.I. Kalabukhov i dr.) pokazalo je da su sezonske promjene slabo izražene i kod vrsta koje hiberniraju i kod vrsta koje zimu provode u dubokim jazbinama i malo su izložene slabom vanjskom zraku. temperature (na primjer, veliki gerbil).

Tako se sezonske promjene termoregulacije svode uglavnom na povećanje toplinske izolacije zimi, smanjenje intenziteta metaboličke reakcije (hemijska termoregulacija) i pomjeranje kritične točke u zonu nižih temperatura okoliša.

Termička osjetljivost tijela se također donekle mijenja, što je očigledno povezano s promjenom dlake. Takve podatke je ustanovio N. I. Kalabukhov za arktičke lisice (1950) i žutogrle miševe (1953).

Za sive štakore koji žive u srednjoj zoni, poželjna temperatura zimi je od 21 do 24 ° C, ljeti - 25,9-28,5 ° C, u jesen -23,1-26,2 ° C i u proljeće - 24,2 ° C (Sinichkina, 1956. ).

U prirodnim uvjetima kod divljih životinja, sezonske promjene u potrošnji kisika i proizvodnji topline mogu u velikoj mjeri ovisiti o uvjetima ishrane. Međutim, eksperimentalna potvrda još nije dostupna.

Hematopoetska funkcija se značajno mijenja s godišnjim dobima. Najupečatljivije promjene u ovom pogledu uočene su kod ljudi na Arktiku. U proljeće se može uočiti veliki porast broja crvenih krvnih zrnaca i hemoglobina (Hb) krv, koja je povezana s prijelazom iz polarne noći u polarni dan, odnosno s promjenama insolacije. Međutim, čak i pod uslovima dovoljne insolacije u planinama Tien Shan, osoba zimi doživljava blago smanjenu količinu hemoglobina u krvi. Oštar porast Hbposmatrano u proleće. Broj eritrocita se smanjuje u proljeće i povećava ljeti (Avazbakieva, 1959). Kod mnogih glodara, na primjer, gerbila, sadržaj eritrocita se smanjuje ljeti, a povećava se u proljeće i jesen (Kalabukhov et al., 1958). Mehanizam ovih pojava je još uvijek nejasan. Dolazi i do promjena u ishrani, metabolizmu vitamina, ultraljubičastom zračenju itd. Moguć je i utjecaj endokrinih faktora, a posebno važnu ulogu ima štitna žlijezda koja stimuliše eritropoezu.

Najveći značaj u održavanju sezonskog ritma imaju hormonalne promene, koje predstavljaju kako nezavisne cikluse endogenog porekla, tako i one povezane sa uticajem najvažnijeg faktora životne sredine – uslova osvetljenja. Istovremeno, već se ocrtava obrazac odnosa između hipotalamusa - hipofize - kore nadbubrežne žlijezde.

Kod divljih životinja u prirodnim uslovima utvrđene su sezonske promjene u hormonskim odnosima na primjeru promjene težine nadbubrežnih žlijezda (koje, kao što je poznato, igraju velika uloga u prilagođavanju organizma specifičnim i nespecifičnim uslovima „napetosti“ – stresa).

Sezonska dinamika težine i aktivnosti nadbubrežnih žlijezda ima vrlo složeno porijeklo i zavisi kako od same „napetosti” u vezi sa životnim uslovima (ishrana, temperatura okoline) i od reprodukcije (Schwartz et al., 1968). S tim u vezi, zanimljivi su podaci o promjenama relativne težine nadbubrežnih žlijezda kod poljskih miševa koji se ne razmnožavaju (slika 27). U periodima povećane ishrane i optimalnih temperaturnih uslova, težina nadbubrežnih žlezda naglo raste. U jesen, sa hladnim vremenom, ova težina počinje da opada, ali se uspostavljanjem snježnog pokrivača stabilizuje. U proljeće (april), težina nadbubrežnih žlijezda počinje da raste zbog rasta tijela i puberteta (Schwartz, Smirnov, Dobrinsky, 1968).

Morfološka slika štitne žlijezde kod mnogih vrsta sisara i ptica podložna je značajnim sezonskim promjenama. Ljeti dolazi do nestanka koloida folikula, smanjenja epitela i smanjenja težine štitne žlijezde. Zimi se javlja suprotan odnos (Riddle, Smith a. Benedikt, 1934; Watzka, 1934; Miller, 1939; Hoehn, 1949).

Sezonska varijabilnost u funkciji štitne žlijezde kod sobova je jednako jasna. U maju i junu uočava se njegova hiperfunkcija sa povećanom sekretornom aktivnošću epitelne ćelije. Zimi, posebno u martu, sekretorna aktivnost ovih ćelija prestaje. Hiperfunkcija je praćena smanjenjem volumena žlijezde. Slični podaci dobiveni su i kod ovaca, ali je obrazac mnogo manje izražen.

Trenutno postoje brojni podaci koji ukazuju na prisutnost stabilnih sezonskih fluktuacija sadržaja tiroksina u krvi. Najviši nivoi tiroksina (određeni sadržajem joda u krvi) primećuju se u maju i junu, a najniži u novembru, decembru i januaru. Kako su studije pokazale (Sturm a. Buchholz, 1928; Curtis, Davis a. Philips, 1933; Stern, 1933) postoji direktan paralelizam između intenziteta stvaranja tiroksina i nivoa razmjene gasova kod ljudi tokom godišnjih doba.

Postoje indikacije o bliskoj povezanosti između hlađenja tijela i proizvodnje hormona štitnjače i tireostimulirajućeg hormona hipofize (Uotila, 1939; Voitkevič, 1951). Ovi odnosi su takođe veoma važni u formiranju sezonske periodike.

Očigledno, značajna uloga u sezonskim časopisima također pripada takvom nespecifičnom hormonu kao što je adrenalin. Veliki broj dokaza sugerira da adrenalin potiče bolju aklimatizaciju i na vrućinu i na hladnoću. Kombinacije lijekova tiroksina i kortizona su posebno moćne (Hermanson a. Hartmann, 1945). Životinje koje su dobro aklimatizovane na hladnoću imaju visok sadržaj askorbinska kiselina u korteksu nadbubrežne žlijezde (Dugal a. Fortier, 1952; Dugal, 1953).

Prilagođavanje niskim temperaturama okoline praćeno je povećanjem sadržaja askorbinske kiseline u tkivima i povećanjem hemoglobina u krvi (Gelineo et Raiewskaya, 1953; Raiewskaya, 1953).

Nedavno je akumulirana velika količina materijala koji karakterizira sezonske fluktuacije sadržaja kortikosteroida u krvi i intenziteta njihovog oslobađanja tokom inkubacije kore nadbubrežne žlijezde. in vitro.

Ulogu režima osvetljenja u formiranju sezonskog ritma prepoznaje velika većina istraživača. Rasveta, kako je ustanovljeno sredinom prošlog veka (Moleschott, 1855), ima značajan uticaj na intenzitet oksidativnih procesa u organizmu. Izmjena plinova kod ljudi i životinja povećava se pod utjecajem svjetla (Moleschott u. Fubini, 1881; Arnautov i Weller, 1931).

Međutim, donedavno je pitanje utjecaja osvjetljenja i zamračenja na izmjenu plinova kod životinja različitih životnih stilova ostalo potpuno neistraženo, a tek kada se proučava utjecaj intenziteta osvjetljenja na razmjenu plinova kod majmuna (Ivanov, Makarova i Fufacheva, 1953.) postalo je jasno da je na svjetlu uvijek više nego u mraku. Međutim, ove promjene nisu bile iste kod svih vrsta. U hamadrijama su bili najizraženiji, zatim rezus majmuni, a efekat osvjetljenja najmanje je uticao na zelene majmune. Razlike su se mogle razumjeti samo u vezi s ekološkim karakteristikama postojanja navedenih vrsta majmuna u prirodi. Dakle, hamadryas majmuni su stanovnici visoravni bez drveća Etiopije; Rhesus makaki su stanovnici šuma i poljoprivrednih obradivih površina, a zeleni majmuni su stanovnici gustih tropskih šuma.

Odgovor na osvjetljenje javlja se relativno kasno u ontogenezi. Na primjer, kod novorođenih koza, povećanje izmjene plinova na svjetlu u odnosu na mrak je vrlo malo. Ova reakcija se značajno povećava do 20-30. dana, a još više do 60. (Sl. 28). Moglo bi se pomisliti da kod životinja s dnevnim aktivnostima reakcija na intenzitet osvjetljenja ima prirodu prirodnog uvjetovanog refleksa.

Kod noćnih loris lemura uočen je suprotan odnos. Njihova razmjena gasa je povećana

u mraku i redukovano na svjetlu tokom određivanja izmjene plina u komori. Smanjenje razmjene gasova na svjetlu dostiglo je 28% kod lorija.

Eksperimentalnim istraživanjima svjetlosnog režima (dnevnih sati) u vezi sa sezonskim utjecajima osvjetljenja utvrđene su činjenice o utjecaju dugotrajnog osvjetljenja ili zamračenja na tijelo sisara. Veliki broj studija posvećen je eksperimentalnom proučavanju uticaja dnevnog svetla na sezonsku periodiku. Većina podataka prikupljena je za ptice, gdje je povećanje dnevnog svjetla faktor koji stimulira seksualnu funkciju (Svetozarov i Streich, 1940; Lobashov i Savvateev, 1953),

Dobijene činjenice ukazuju kako na vrijednost ukupne dužine dnevnog vremena tako i na vrijednost promjene faza osvjetljenja i zamračenja.

Dobar kriterijum za uticaj uslova osvetljenja i dnevnih sati za sisare je pojava ovulacije. Međutim, kod sisara se takav direktan uticaj svjetlosti na ovulaciju ne može utvrditi kod svih vrsta bez izuzetka. Dobijeni brojni podaci o zečevima (Smelser, Walton a. Da li, 1934), zamorci (Dempsey, Meyers, Young a. Jennison, 1934.), miševi (Kirchhof, 1937) i na vjevericama (velški, 1938), pokazuju da držanje životinja u potpunom mraku nema nikakvog utjecaja na procese ovulacije.

U posebnim studijama simulirani su „zimski uslovi“ hlađenjem (od -5 do +7 °C) i držanjem u potpunom mraku. Ovi uslovi nisu uticali na intenzitet razmnožavanja obične voluharice ( Microtus arvalis) i stopu razvoja mladih životinja. Posljedično, kombinacija ovih glavnih okolišnih faktora, koji određuju fizičku stranu sezonskih utjecaja, ne može objasniti zimsko suzbijanje intenziteta razmnožavanja, barem za glodare ove vrste.

Kod mesoždera je otkriven značajan uticaj svetlosti na reproduktivnu funkciju (Beljajev, 1950). Smanjenje dnevnog vremena dovodi do ranijeg sazrijevanja krzna u kune. Promjena temperaturnog režima nema nikakvog utjecaja na ovaj proces. Kod kuna dodatno osvjetljenje uzrokuje početak perioda parenja i rađanje mladunaca 4 mjeseca ranije nego inače. Promjena režima osvjetljenja ne utiče na bazalni metabolizam (Belyaev, 1958).

Međutim, sezonska periodika se ne može zamisliti samo kao rezultat uticaja faktora sredine, na šta ukazuje veliki broj eksperimenti. S tim u vezi postavlja se pitanje da li postoji sezonski period kod životinja izolovan od uticaja prirodnih faktora. Kod pasa koji su držani u grijanoj prostoriji s umjetnim osvjetljenjem tokom cijele godine, bilo je moguće uočiti sezonsku periodičnost karakterističnu za pse (Maignonet Guilhon, 1931). Slične činjenice otkrivene su u eksperimentima na laboratorijskim bijelim pacovima (Izbinsky i Isaakyan, 1954).

Još jedan primjer ekstremne snage sezonskih časopisa tiče se životinja koje su donesene s južne hemisfere. Na primjer, australski noj u rezervatu Askania Nova polaže jaja u našim zimskim uvjetima, uprkos jakom mrazu, direktno u snijeg u sezoni koja odgovara ljetu u Australiji (M. M. Zavadovski, 1930). Australijski pas dingo šteče krajem decembra. Iako se ove životinje, poput nojeva, uzgajaju već desetljećima na sjevernoj hemisferi, nisu uočene promjene u njihovom prirodnom sezonskom ritmu.

Kod ljudi se promjene u metabolizmu odvijaju po istom obrascu kao i kod životinja koje ne hiberniraju. Postoje zapažanja dobijena u prirodnom okruženju sa pokušajem da se iskrivi prirodni sezonski ciklus. Najjednostavniji metod takve perverzije i najpouzdanije činjenice dobijeni su proučavanjem kretanja iz jednog područja u drugo. Tako, na primjer, preseljenje u decembru - januaru iz srednja zona SSSR na jugu (Soči, Suhumi) izaziva efekat povećanja smanjenog „zimskog“ metabolizma tokom prvog meseca boravka tamo zbog novih uslova juga. Po povratku na sjever u proljeće dolazi do sekundarnog proljetnog povećanja zamjene. Tako se tokom zimskog putovanja na jug mogu uočiti dva prolećna povećanja nivoa metabolizma kod iste osobe tokom godine. Shodno tome, i kod ljudi dolazi do izobličenja sezonskog ritma, ali samo u uslovima promene čitavog kompleksa prirodnih faktora sredine (Ivanova, 1954).

Posebno je zanimljivo formiranje sezonskih ritmova kod ljudi na krajnjem sjeveru. U ovim uslovima, posebno kada se živi na malim stanicama, sezonska periodičnost je naglo poremećena. Nedovoljna mišićna aktivnost zbog ograničenog hodanja, što je često nemoguće na Arktiku, stvara gotovo potpuni gubitak sezonskog ritma (Slonim, Olnyanskaya, Ruttenburg, 1949). Iskustvo pokazuje da stvaranje udobnih sela i gradova na Arktiku to obnavlja. Sezonski ritam kod ljudi je u određenoj mjeri odraz ne samo sezonskih faktora zajedničkih cijeloj živoj populaciji naše planete, već, kao i cirkadijalni ritam, služi kao odraz društvenog okruženja koje utječe na osobu. Veliki gradovi i mesta na krajnjem severu sa veštačkim osvetljenjem, sa pozorištima, bioskopima, sa svim ritmom života karakterističnim za savremenog čoveka,

stvaraju uslove pod kojima se sezonski ritam normalno pojavljuje izvan arktičkog kruga i otkriva na isti način kao u našim geografskim širinama (Kandror i Rappoport, 1954; Danishevsky, 1955; Kandror, 1968).

U uslovima severa, gde zimi postoji veliki nedostatak ultraljubičastog zračenja, javljaju se značajni metabolički poremećaji, uglavnom metabolizam fosfora i nedostatak vitamina D (Galanin, 1952). Ove pojave posebno teško utiču na djecu. Prema njemačkim istraživačima, zimi postoji takozvana “mrtva zona”, kada se rast djece potpuno zaustavlja (Sl. 29). Zanimljivo je da se na južnoj hemisferi (Australija) ovaj fenomen javlja u mjesecima koji odgovaraju ljetu na sjevernoj hemisferi. Sada dodatni ultraljubičasto zračenje smatra se jednom od najvažnijih metoda za korekciju normalnog sezonskog ritma u sjevernim geografskim širinama. U ovim uslovima ne treba govoriti toliko o sezonskom ritmu, koliko o specifičnom nedostatku ovog prirodnog neophodnog faktora.

Sezonska periodika je takođe od velikog interesa za stočarstvo. Naučnici su sada skloni vjerovanju da bi značajan dio sezonskih perioda trebao biti promijenjen svjesnim utjecajem čovjeka. Prije svega govorimo o sezonskoj ishrani. Ako za divlje životinje nedostatak ishrane ponekad dovodi do uginuća značajnog broja jedinki, do smanjenja broja njihovih predstavnika na datom području, onda je to u odnosu na uzgajane domaće životinje potpuno neprihvatljivo. Ishrana domaćih životinja ne može se zasnivati ​​na sezonskim resursima, već se mora nadopunjavati na osnovu ljudske ekonomske aktivnosti.

Sezonske promjene u tijelu ptica usko su povezane s njihovim karakterističnim instinktom letenja i temelje se na promjenama u energetskom balansu. Međutim, uprkos migraciji, ptice doživljavaju i sezonske promjene u kemijskoj termoregulaciji i promjene u termoizolacijskim svojstvima perjanog pokrivača (izolacije).

Metaboličke promjene kod kućnog vrapca su dobro izražene ( Passer domesticus), čiji energetski bilans na niske temperature održava se većom proizvodnjom toplote zimi nego ljeti. Rezultati dobiveni mjerenjem unosa hrane i metabolizma pokazuju spljošteni tip krivulje kemijske termoregulacije, koji se obično nalazi u slučajevima kada se proizvodnja topline procjenjuje na osnovu unosa hrane tokom nekoliko dana, a ne na osnovu potrošnje kisika u kratkotrajnom eksperimentu.

Nedavno je utvrđeno da je maksimalna proizvodnja topline kod vrbarica veća zimi nego ljeti. U krupnim kljunovima, golubovi Columba livia i čvorci Sturnus vulgaris vrijeme preživljavanja u hladnim periodima zimi je bilo duže, uglavnom kao rezultat povećane sposobnosti održavanja veće proizvodnje topline. Na trajanje perioda prije smrti utiče i stanje perja - linjanje i trajanje zatočeništva, ali je sezonski efekat uvijek izražen. Oni koji jesu I.B. u kavezu za ptice, potrošnja hrane zimi se povećala za 20-50%. Ali zimski unos hrane u kaveznim zebama ( Fringilla montefringilla) a kod kućnih vrapaca u divljini nije bilo povećanja (Rautenberg, 1957).

Značajna noćna hipotermija uočena zimi kod novouhvaćenih ptica izostaje kod velikih kljunova i crnoglavih pilića. Irving (Irving, 1960) zaključili su da se u hladnim noćima ptice na sjeveru hlade ispod svoje dnevne tjelesne temperature u približno istoj mjeri kao i ptice u umjerenim područjima.

Povećanje težine perja uočeno kod nekih ptica tokom zime sugerira prisustvo izolacijskih adaptacija koje bi mogle djelomično ublažiti metaboličke promjene na hladnoći. Međutim, Irvingova istraživanja o nekoliko vrsta divljih ptica zimi i ljeti, kao i Davisova (Davis, 1955) i Hart (Hart, 1962) daju malo osnova za pretpostavku da je povećanje metabolizma sa padom temperature za 1° bilo drugačije u ovim godišnjim dobima. Utvrđeno je da je proizvodnja topline kod golubova, mjerena na 15°C, niža zimi nego ljeti. Međutim, veličina ovih sezonskih promjena bila je mala i nisu uočeni pomaci u kritičnom temperaturnom rasponu. Za kardinal dobijeni su podaci o pomacima kritičnog temperaturnog nivoa ( Richmondena cardinalis) ( Lawson, 1958).

Valgren (Wallgren, 1954) proučavao energetski metabolizam u žutoj strnadi ( Emberiza citrinella) na 32,5° C i na -11° C in drugačije vrijeme godine. Metabolizam u mirovanju nije pokazao sezonske promjene; na -11 0 C u junu i julu razmjena je bila znatno viša nego u februaru i martu. Ova izolaciona adaptacija se dijelom objašnjava većom debljinom i „puhanjem“ perja i većom vazokonstrikcijom zimi (pošto je perje bilo najdeblje u septembru - nakon linjanja, a maksimalne promjene u metabolizmu bile su u februaru).

Teoretski, promjene u perju mogu objasniti smanjenje smrtonosne temperature za oko 40 ° C.

Istraživanja sprovedena na crnoglavom piletinu ( Parus atricapillus), također ukazuju na prisustvo niske proizvodnje topline kao rezultat adaptacije toplinske izolacije zimi. Puls i brzina disanja imali su sezonske pomake, a zimi na 6°C pad je bio veći nego ljeti. Kritična temperatura pri kojoj se disanje naglo povećava, također se zimi pomjerila na niži nivo.

Povećanje bazalnog metabolizma na termoneutralnim temperaturama, koje je izraženo kod sisara i ptica izloženih hladnoći više sedmica, ne igra značajnu ulogu tokom adaptacije na zimu. Jedini dokaz značajne sezonske promjene u bazalnom metabolizmu dobiven je kod kućnih vrabaca, ali nema razloga za pretpostavku da on igra bilo kakvu značajnu ulogu kod ptica koje žive u slobodnom životu. Većina proučavanih vrsta ne pokazuje nikakve promjene. King i Farner (King a. Farrier, 1961) ukazuju da bi visoka bazalna metabolička stopa zimi bila štetna, jer bi ptica morala povećati potrošnju svojih energetskih rezervi noću.

Najkarakterističnije sezonske promene kod ptica su njihova sposobnost da menjaju svoju toplotnu izolaciju i neverovatna sposobnost održavanja većeg nivoa proizvodnje toplote u hladnim uslovima. Na osnovu merenja unosa i izlučivanja hrane tokom različite temperature i fotoperioda, napravljene su procjene energetskih potreba za život i proizvodne procese u različito doba godine. U tu svrhu ptice su bile smještene u pojedinačne kaveze, gdje je mjerena njihova metabolizirana energija (maksimalni unos energije minus energija izlučena na različitim temperaturama i fotoperiodu). Najmanje metabolizirana energija potrebna za postojanje na određenim temperaturama i testiranim fotoperiodima naziva se "energija postojanja". Njena korelacija sa temperaturom prikazana je na lijevoj strani slike 30. Potencijalna energija je maksimalna metabolizirana energija mjerena na smrtonosnoj graničnoj temperaturi, koja je najniža temperatura na kojoj ptica može izdržati svoju tjelesnu težinu. Energija produktivnosti je razlika između potencijalne i egzistencijalne energije.

Desna strana slike 30 prikazuje različite energetske kategorije izračunate za različita godišnja doba iz prosječnih vanjskih temperatura i fotoperioda. Za ove proračune pretpostavlja se da se maksimalna metabolizirana energija nalazi u hladnim uvjetima, kao i za produktivne procese na višim temperaturama. Kod kuće vrabac potencijalna energija prolazi kroz sezonske promjene zbog sezonskih promjena granica preživljavanja. Energija postojanja takođe se menja u skladu sa prosečnom temperaturom van prostorije. Zbog sezonskih promjena potencijalne energije i energije postojanja, energija produktivnosti ostaje konstantna tijekom cijele godine. Neki autori ukazuju da je sposobnost kućnog vrapca da živi na krajnjim sjevernim geografskim širinama posljedica njegove sposobnosti da produži svoj maksimalni energetski bilans tokom zime i metabolizira onoliko energije tokom kratkog dnevnog fotoperioda zimi kao i tokom dugih fotoperioda ljeti.

U vrapcu bijelog grla (Z. albicallis) i juncos (J. nijansa- tržni centri) sa fotoperiodom od 10 sati, količina metabolizirane energije je manja nego sa fotoperiodom od 15 sati, što je ozbiljan nedostatak zimskog računanja vremena (Seibert, 1949). Ova zapažanja su upoređena s činjenicom da obje vrste zimi migriraju na jug.

Za razliku od kućnog vrapca, tropske plavo-crne zebe ( Votatinia jacarina) može održavati energetski balans do približno 0°C sa 15-satnim fotoperiodom i do 4°C sa 10-satnim fotoperiodom. Fotoperiod je u većoj mjeri ograničavao energiju kada je temperatura pala, što je razlika između ovih ptica i kućnog vrapca. Zbog efekata fotoperioda potencijalna energija je bila najniža zimi, kada je energija postojanja najveća. Posljedično, energija produktivnosti je također bila najniža u to doba godine. Ove fiziološke karakteristike ne dozvoljavaju ovu vrstu postoje zimi u sjevernim geografskim širinama.

Iako su energetski zahtjevi za termoregulaciju najveći tokom hladne sezone, čini se da su različite vrste aktivnosti ptica ravnomjerno raspoređene tokom cijele godine i stoga su kumulativni efekti zanemarljivi. Raspodjela utvrđenih energetskih potreba za razne aktivnosti tokom cijele godine najbolje opisano za tri vrapca S. arborea ( Zapad, 1960). Kod ove vrste najveća količina proizvodnje energije potencijalno se dogodila tokom ljeta. Stoga su energetski intenzivne aktivnosti poput migracije, gniježđenja i linjanja ravnomjerno raspoređene između travnja i listopada. Dodatni troškovi slobodnog postojanja su nepoznanica koja može, ali i ne mora povećati teorijski potencijal. Međutim, sasvim je moguće da se potencijalna energija može iskoristiti u bilo koje doba godine, prema najmanje za kratke periode - za vrijeme trajanja leta.

Reakcija organizama na sezonske promjene dužine dana naziva se fotoperiodizam. Njegova manifestacija ne ovisi o intenzitetu osvjetljenja, već samo o ritmu izmjenjivanja tamnih i svijetlih perioda dana.

Fotoperiodična reakcija živih organizama je od velike adaptivne važnosti, jer je potrebno dosta vremena da se pripreme za doživljavanje nepovoljnih uslova ili, obrnuto, za najintenzivniju životnu aktivnost. Sposobnost reagovanja na promjene u dužini dana osigurava rane fiziološke promjene i prilagođavanje ciklusa sezonske smjene uslovima. Ritam dana i noći djeluje kao signal nadolazećih promjena klimatskih faktora koji imaju snažan direktan utjecaj na živi organizam (temperatura, vlažnost itd.). Za razliku od drugih faktora okoline, ritam osvjetljenja utiče samo na one karakteristike fiziologije, morfologije i ponašanja organizama koje su sezonske adaptacije u njihovom životnom ciklusu. Slikovito rečeno, fotoperiodizam je reakcija tijela na budućnost.

Iako se fotoperiodizam javlja u svim velikim sistematskim grupama, on nije karakterističan za sve vrste. Postoje mnoge vrste s neutralnim fotoperiodičnim odgovorom, kod kojih fiziološke promjene u ciklusu razvoja ne zavise od dužine dana. Takve vrste su ili razvile druge metode regulacije životni ciklus(na primjer, zimska tolerancija kod biljaka), ili im nije potrebna njegova precizna regulacija. Na primjer, tamo gdje nema izraženih sezonskih promjena, većina vrsta ne pokazuje fotoperiodizam. Cvjetanje, plodonošenje i odumiranje lišća kod mnogih tropskih stabala se produžavaju tokom vremena, a i cvijeće i plodovi se nalaze na drvetu u isto vrijeme. U umjerenim klimatskim uvjetima, vrste koje uspijevaju brzo završiti svoj životni ciklus i praktički se ne nalaze u aktivnom stanju u nepovoljnim godišnjim dobima također ne pokazuju fotoperiodične reakcije, na primjer, mnoge efemerne biljke.

Postoje dvije vrste fotoperiodičnih odgovora: kratkodnevni i dugodnevni. Poznato je da dužina dnevnog svetla, pored godišnjeg doba, zavisi i od geografskog položaja područja. Vrste kratkog dana žive i rastu uglavnom na niskim geografskim širinama, dok vrste dugog dana žive i rastu u umjerenim i visokim geografskim širinama. Kod vrsta s velikim rasponom, sjeverne jedinke mogu se razlikovati po tipu fotoperiodizma od južnih. Dakle, tip fotoperiodizma je ekološka, ​​a ne sistematska karakteristika vrste.

Kod biljaka i životinja dugog dana sve veći proljetni i rani ljetni dani stimuliraju procese rasta i pripreme za razmnožavanje. Skraćivanje dana druge polovine ljeta i jeseni uzrokuje inhibiciju rasta i pripremu za zimu. Dakle, otpornost na mraz djeteline i lucerne je mnogo veća kada se biljke uzgajaju u kratkim danima nego u dugim danima. Drveće koje raste u gradovima u blizini uličnih svjetiljki doživljavaju duže jesenje dane, zbog čega je opadanje lišća odloženo i veća je vjerovatnoća da će patiti od promrzlina.

Istraživanja su pokazala da su biljke kratkog dana posebno osjetljive na fotoperiod, budući da dužina dana u njihovoj domovini malo varira tokom godine, a sezonske klimatske promjene mogu biti vrlo značajne. U tropskim vrstama, fotoperiodični odgovor ih priprema za sušne i kišne sezone. Neke sorte pirinča na Šri Lanki, gdje je ukupna godišnja promjena dužine dana manja od jednog sata, uočavaju čak i minutne razlike u ritmu svjetlosti, što određuje kada cvjetaju.

Fotoperiodizam insekata može biti ne samo direktan, već i indirektan. Na primjer, kod kupusove muhe zimska dijapauza nastaje pod uticajem kvaliteta hrane, koja varira u zavisnosti od fiziološkog stanja biljke.

Dužina dnevnog perioda, koja osigurava prelazak u sljedeću fazu razvoja, naziva se kritičnom dužinom dana za ovu fazu. Kako se geografska širina povećava, kritična dužina dana se povećava. Na primjer, prijelaz u dijapauzu jabučnog pupoljka na geografskoj širini od 32° događa se kada je dnevni svijet 14 sati, 44°-16 sati, 52°-18 sati.Kritična dužina dana često služi kao prepreka za geografsku širinu. kretanje biljaka i životinja i njihovo unošenje.

Fotoperiodizam biljaka i životinja je nasljedno fiksirano, genetski određeno svojstvo. Međutim, fotoperiodična reakcija se manifestira samo pod određenim utjecajem drugih faktora okoline, na primjer, u određenom temperaturnom rasponu. Pod određenom kombinacijom okolišnih uvjeta moguće je prirodno širenje vrsta u neuobičajene geografske širine, uprkos tipu fotoperiodizma. Dakle, u visokoplaninskim tropskim područjima ima mnogo biljaka imati dug dan, ljudi iz umjerene klime.

U praktične svrhe, dužina dnevnog svjetla se mijenja pri uzgoju usjeva u zatvorenom tlu, kontrolisanju trajanja osvjetljenja, povećanju proizvodnje jaja pilića i regulaciji reprodukcije krznarskih životinja.

Prosječni dugoročni periodi razvoja organizama determinirani su prvenstveno klimom područja, njima su prilagođene reakcije fotoperiodizma. Odstupanja od ovih datuma su određena vremenskim prilikama. Kada se vremenski uslovi promene, vremenski raspored pojedinih faza se može promeniti u određenim granicama. To je posebno izraženo kod biljaka i poikilotermnih životinja.’ Dakle, biljke koje nisu dobile potrebnu količinu efektivne temperature, ne mogu cvjetati čak ni u uvjetima fotoperioda koji stimuliraju prijelaz u generativno stanje. Na primjer, u moskovskoj regiji, breze cvjetaju u prosjeku 8. maja kada se zbir efektivnih temperatura akumulira na 75 °C. Međutim, u godišnjim odstupanjima, vrijeme njegovog cvjetanja varira od 19. aprila do 28. maja. Homeotermne životinje reagiraju na vremenske uvjete promjenom ponašanja, datuma gniježđenja i migracijama.

Proučavanje obrazaca sezonskog razvoja prirode provodi posebna primijenjena grana ekologije - fenologija (doslovni prijevod s grčkog - nauka o pojavama).

Prema Hopkinsovom bioklimatskom zakonu, koji je on izveo u odnosu na uslove Sjeverne Amerike, vrijeme nastanka raznih sezonskih pojava (fenodata) se u prosjeku razlikuje za 4 dana za svaki stepen geografske širine, za svakih 5 stepeni geografske dužine i za 120 m nadmorske visine, tj. što je teren sjevernije, istočnije i viši, to je proljeće kasnije, a jesen prije. Osim toga, fenološki datumi ovise o lokalnim uvjetima (reljef, ekspozicija, udaljenost od mora, itd.). U Evropi se vrijeme početka sezonskih događaja mijenja za svaki stepen geografske širine ne za 4, već za 3 dana. Povezivanjem tačaka na karti sa istim fenodatima dobijaju se izolinije koje odražavaju front napredovanja proljeća i početak narednih sezonskih pojava. Ovo je od velikog značaja za planiranje mnogih privrednih aktivnosti, posebno poljoprivrednih.

U procesu evolucije svaka vrsta je razvila karakterističan godišnji ciklus intenzivnog rasta i razvoja, razmnožavanja, pripreme za zimu i zimovanja. Ovaj fenomen se naziva biološki ritam. Podudarnost svakog perioda životnog ciklusa sa odgovarajućim doba godine je ključna za postojanje vrste.

Najuočljivija veza svih fizioloških pojava u tijelu je sa sezonskim variranjem temperature. Ali iako utječe na brzinu životnih procesa, još uvijek ne služi kao glavni regulator sezonskih pojava u prirodi. Biološki procesi Pripreme za zimu počinju ljeti, kada su visoke temperature. Na visokim temperaturama insekti i dalje padaju u stanje hibernacije, ptice počinju linjati i pojavljuje se želja za migracijom. Shodno tome, neki drugi uslovi, a ne temperatura, utiču na sezonsko stanje organizma.

Glavni faktor u regulaciji sezonskih ciklusa kod većine biljaka i životinja je promjena dužine dana. Reakcija organizama na dužinu dana naziva se fotoperiodizam . Važnost fotoperiodizma može se vidjeti iz eksperimenta prikazanog na slici 35. Pod vještačkim danonoćnim osvjetljenjem ili dužinom dana dužeg od 15 sati, sadnice breze rastu kontinuirano bez osipanja lišća. Ali kada se osvjetljava 10 ili 12 sati dnevno, rast sadnica prestaje čak i ljeti, ubrzo opada lišće i nastupa zimsko mirovanje, kao pod utjecajem kratkog jesenjeg dana. Mnoge od naših listopadnih vrsta drveća: vrba, bijeli bagrem, hrast, grab, bukva - sa dugim danima postaju zimzeleni.

Slika 35. Uticaj dužine dana na rast sadnica breze.

Dužina dana određuje ne samo početak zimskog mirovanja, već i druge sezonske pojave u biljkama. Dakle, dugi dani potiču formiranje cvijeća u većini naših divljih biljaka. Takve biljke se nazivaju biljke dugog dana. Među kultivisanim, to su raž, ovas, većina sorti pšenice i ječma, te lan. Međutim, neke biljke, uglavnom južnog porijekla, kao što su krizanteme i dalije, zahtijevaju kratke dane za cvjetanje. Stoga ovdje cvjetaju tek krajem ljeta ili jeseni. Biljke ovog tipa nazivaju se biljke kratkog dana.

Uticaj dužine dana takođe ima snažan uticaj na životinje. Kod insekata i grinja dužina dana određuje početak zimskog mirovanja. Dakle, kada se gusjenice leptira kupusa drže u uslovima dugog dana (više od 15 sati), leptiri uskoro izlaze iz kukuljica i razvijaju se uzastopne generacije generacija bez prekida. Ali ako se gusjenice drže na danu kraćem od 14 sati, tada se čak i u proljeće i ljeto dobivaju kukuljice koje prezimljuju koje se ne razvijaju nekoliko mjeseci, unatoč dovoljnoj količini. visoke temperature. Ova vrsta reakcije objašnjava zašto u prirodi, ljeti, dok su dani dugi, insekti mogu razviti nekoliko generacija, a u jesen razvoj uvijek prestaje u fazi zimovanja.

Kod većine ptica produženje proljetnih dana uzrokuje razvoj spolnih žlijezda i ispoljavanje instinkta gniježđenja. Skraćivanje dana u jesen uzrokuje linjanje, nakupljanje rezervnih masti i želju za migracijom.

Dužina dana je signalni faktor koji određuje smjer bioloških procesa. Zašto su sezonske promjene dužine dana postale toliko važne u životu živih organizama?

Promjene u dužini dana uvijek su usko povezane sa godišnjom temperaturom. Dužina dana stoga služi kao tačan astronomski prediktor sezonskih promjena temperature i drugih uslova. To objašnjava zašto su, pod utjecajem pokretačkih snaga evolucije, različite grupe organizama u umjerenim geografskim širinama razvile posebne fotoperiodične reakcije - prilagođavanja na klimatske promjene u različito doba godine.

Fotoperiodizam- Ovo je uobičajena važna adaptacija koja reguliše sezonske pojave u širokom spektru organizama.

Biološki sat

Proučavanje fotoperiodizma kod biljaka i životinja pokazalo je da se reakcija organizama na svjetlost zasniva na naizmjeničnim periodima svjetlosti i tame određenog trajanja tokom dana. Reakcija organizama na dužinu dana i noći pokazuje da su sposobni da mjere vrijeme, odnosno da imaju biološki sat . Tu sposobnost imaju sve vrste živih bića, od jednoćelijskih organizama do ljudi.

Biološki satovi, pored sezonskih ciklusa, kontrolišu i mnoge druge biološke pojave, čija je priroda donedavno ostala tajanstvena. Oni određuju ispravan dnevni ritam kako aktivnosti čitavih organizama, tako i procesa koji se odvijaju čak i na ćelijskom nivou, posebno deobe ćelija.

Upravljanje sezonskim razvojem životinja i biljaka

Pojašnjavanje uloge dužine dana i regulacije sezonskih pojava otvara velike mogućnosti za kontrolu razvoja organizama.

Za cjelogodišnji uzgoj povrtarskih kultura koriste se različite tehnike kontrole razvoja ukrasnih biljaka, tokom zime i ranog tjeranja cvijeća, za ubrzanu proizvodnju rasada. Predsetvenim hladnim tretmanom semena postiže se zaglavljivanje ozimih useva tokom prolećne setve, kao i cvetanje i plodonošenje već u prvoj godini mnogih dvogodišnjih biljaka. Povećanjem dužine dana moguće je povećati proizvodnju jaja ptica na peradarskim farmama.