Szezonális emberi bioritmusok. Biológiai ritmusok és órák típusai

» Egyes környezeti tényezők hatása az élőlényekre

Szezonális ritmusok

- Ez a szervezet reakciója a változó évszakokra. Aktuális információk úszószelep vásárlásához tőlünk.

Így egy rövid őszi nap beköszöntével a növények lehullatják leveleiket, és felkészülnek a téli nyugalomra.

Téli béke

– ezek az évelő növények alkalmazkodó tulajdonságai: a növekedés leállása, a föld feletti hajtások elpusztulása (fűszernövényeknél) vagy a lombhullás (fákban és cserjékben), számos életfolyamat lelassulása vagy leállása.

Télen az állatok aktivitása is jelentősen csökken. A madarak tömeges távozásának jele a nappali órák hosszának megváltozása. Sok állat beleesik hibernálás

– alkalmazkodás a kedvezőtlen téli időszak elviseléséhez.

A természet folyamatos napi és évszakos változásai miatt az élő szervezetek bizonyos adaptációs mechanizmusokat fejlesztettek ki.

Meleg.

Minden létfontosságú folyamat egy bizonyos hőmérsékleten megy végbe - főleg 10 és 40 °C között. Csak néhány élőlény alkalmazkodott a magasabb hőmérsékletű élethez. Például egyes puhatestűek termálforrásokban akár 53 °C-on, a kékeszöldek (cianobaktériumok) és baktériumok 70–85 °C-on élnek. A legtöbb élőlény életének optimális hőmérséklete szűk határok között, 10 és 30 °C között változik. A hőmérséklet-ingadozás tartománya azonban a szárazföldön jóval szélesebb (-50-40 °C), mint a vízben (0-tól 40 °C-ig), így a vízi élőlények hőmérséklet-tűrési határa szűkebb, mint a szárazföldi élőlényeké.

Az állandó testhőmérséklet fenntartásának mechanizmusaitól függően az organizmusokat poikilotermikusra és homeotermikusra osztják.

Poikilotermikus,

vagy hidegvérű,

Az élőlények testhőmérséklete instabil. Hőmérséklet emelkedés környezet minden élettani folyamat erős felgyorsulását okozza bennük, megváltoztatja a viselkedés aktivitását. Így a gyíkok a 37 °C körüli hőmérsékleti zónát részesítik előnyben. A hőmérséklet emelkedésével egyes állatok fejlődése felgyorsul. Így például a káposztalepke hernyójának 26 °C-on a tojásból való kiemelkedéstől a bábozásig 10-11 napig tart, 10 °C-on pedig 100 napra, azaz 10-szeresére nő.

Sok hidegvérű állatra jellemző anabiózis

- a test átmeneti állapota, amelyben az életfolyamatok jelentősen lelassulnak, és nincsenek látható életjelek. Az anabiózis állatokban akkor fordulhat elő, ha a környezeti hőmérséklet csökken, és amikor az emelkedik. Például a kígyóknál és gyíkoknál, ha a levegő hőmérséklete 45 °C fölé emelkedik, torpor lép fel, kétéltűeknél, ha a víz hőmérséklete 4 °C alá süllyed. létfontosságú tevékenység gyakorlatilag hiányzik.

A rovaroknál (poszméhek, sáskák, lepkék) repülés közben a testhőmérséklet eléri a 35-40 °C-ot, de a repülés leállásakor gyorsan a levegő hőmérsékletére süllyed.

Homeoterm,

vagy melegvérű,

Az állandó testhőmérsékletű állatok hőszabályozása fejlettebb, és kevésbé függenek a környezeti hőmérséklettől. Az állandó testhőmérséklet fenntartásának képessége az állatok, például a madarak és az emlősök fontos jellemzője. A legtöbb madár testhőmérséklete 41–43 °C, míg az emlősöké 35–38 °C. A levegő hőmérséklet-ingadozásától függetlenül állandó szinten marad. Például -40 °C-os fagyban a sarki róka testhőmérséklete 38 °C, a fehér fogolyé pedig 43 °C. Az emlősök primitívebb csoportjaiban (peteszelő állatok, kis rágcsálók) a hőszabályozás tökéletlen (93. ábra).

1/1. fotó

Agyszüleménye lévén Naprendszer(és különösen a Föld) az emberi szervezet természetesen megtapasztalja életében az évszakok változásának hatásait. Sőt, az emberi testben végbemenő változások fő oka a napenergia áramlása a Föld felé. A Föld felszínére érkező napenergia áramlásának változása mellett más, ettől függő paraméterek is változnak: a páratartalom, az aeroionizáció, a részleges oxigénsűrűség és az ózonréteg vastagsága. Azt találták, hogy a légionok maximumát augusztustól októberig, a minimumot februártól márciusig figyelték meg. Ezért a tüdő aktivitásának ideje az őszi időszak. Az oxigén legnagyobb parciális sűrűsége jelentősen befolyásolja a vesék működését, ezek a legaktívabbak téli időszak.

Nézzük meg az évszakok hatását általános állapot emberi test.

Téli. A külső hőmérséklet csökkenésével a víz kikristályosodik, a széltől és a hidegtől minden kiszárad, minden növényi élet megáll. Az emberi szervezet a legkedvezőtlenebb külső körülmények között van: a napgravitáció erős összenyomása (a Föld ilyenkor közel van a Naphoz) és a külső hideg különböző görcsökhöz vezet a szervezetben - szélütés, szívroham, ízületi merevség. Egyes betegségeket akut rohamok és magas láz kísérik.

Nyár. A hőmérséklet emelkedése a víz jelentős elpárolgásához vezet. Mindez felerősödéshez vezet természetes folyamatok. A napenergia erős elnyelése a kondenzvíz által energiarobbanáshoz vezet. Az emberi szervezetben ez hidegrázás formájában nyilvánul meg, melyet kísér napszúrás, bélfertőzések és ételmérgezések. A Nap gravitációja a legkisebb, ami az ember saját gravitációjának gyengüléséhez vezet.

Tavasz és ősz a hőmérséklet, a nedvesség és a hidegség éles változása miatt egyetlen „fiziológiai évszakba” egyesülnek. Ilyenkor megnövekszik a megfázás. A Nap gravitációja minden életmegnyilvánulásnak kedvez.

Megelőzni rossz hatásévszakok az emberi szervezetre, a népi bölcsesség a rendszer követését írja elő megelőző intézkedések:

– a szervezet tisztítása (például böjt);

– egy bizonyos életmód fenntartása minden évszakban. Például ősszel és tavasszal, amikor a környezet nyirkos és hűvös, éljen meleg és száraz helyiségben, ösztönözze magát aktív életmódra, viseljen selyemből és pamutból készült ruhákat. Télen, amikor száraz és hideg van, fel kell melegedni a nyílt tűz mellett, meg kell látogatni a nedves gőzfürdőt, kenni kell testünket olajokkal, hogy a test ne száradjon ki és megtartsa a hőt, valamint gyapjúruhát kell viselni. Nyáron, amikor meleg van, lehetőleg hűvös, szellőző helyiségben tartózkodjon, permetezzen aromás anyagokat, és ne erőltesse meg magát; viseljen vászonból és finom pamutból készült ruhákat;

- bizonyos ételek fogyasztása. Például tavasszal és ősszel - száraz, meleg étel, melegítő fűszerekkel ízesítve. Nyáron a hűvös, vizes, savanykás ízű étel kívánatos, amely segít megtartani a nedvességet és megakadályozza a szervezet túlmelegedését. Télen meleg, zsíros ételekre van szükség, melengető fűszerekkel ízesítve. Példa erre a gazdag borscs és a mustáros hús. Figyelembe kell azonban venni, hogy a bőséges étkezést böjttel kell váltogatni.

A http://homosapiens.ru anyagai alapján.

Iratkozzon fel táviratunkra, és naprakész legyen a legérdekesebb és legaktuálisabb hírekkel!

A szezonális változások magukban foglalják a szervezetben végbemenő mélyreható változásokat, amelyeket a táplálkozási változások, a környezeti hőmérséklet, a sugárzó napsugárzás és a belső elválasztású mirigyek időszakos változásainak hatása alatt, amelyek főként az állatok szaporodásával járnak. Maga a szezonális periodicitást meghatározó környezeti tényezők kérdése rendkívül összetett és még nem kapott teljes körű megoldást; a szezonális ciklusok kialakulásában nagy jelentőséggel bírnak az ivarmirigyek funkcióinak eltolódásai, pajzsmirigy stb., amelyek nagyon stabil karakterrel rendelkeznek. Ezek a morfológiailag jól megalapozott változások nagyon stabilak a különböző fajok szekvenciális fejlődésében, és nagymértékben megnehezítik a szezonális periodicitást okozó fizikai tényezők hatásának elemzését.

A szervezet szezonális változásai közé tartoznak a viselkedési reakciók is. Ezek vagy a vándorlási és vándorlási jelenségekből állnak (lásd alább), vagy a téli és nyári hibernáció jelenségeiből, vagy végül különféle odúk és menedékek építésére irányuló tevékenységekből. Közvetlen kapcsolat van egyes rágcsálók odúinak mélysége és a téli hőmérséklet-csökkenés között.

A világítási mód nagy jelentőséggel bír az állat teljes napi tevékenysége szempontjából. Ezért a szezonális folyóiratokat nem lehet figyelembe venni az élőlények szélességi eloszlása ​​nélkül. A 22. ábra az északi és a déli félteke különböző szélességi fokain lévő madarak költési időszakait mutatja be. A szaporodás időzítése egyértelműen a korábbi hónapokra tolódik el, amikor az északi féltekén északról délre haladunk, és szinte tükörképe e kapcsolatoknak a déli féltekén. Hasonló függőségek ismertek emlősöknél, például juhoknál. Itt elsősorban figyelembe vesszük

fiziológiai változások a testben, az északi félteke középső szélességi körének mérsékelt éghajlatán fordul elő. A szervezetben az évszakok során a legnagyobb változások a vérrendszert érintik, általános anyagcsere, hőszabályozás és részben emésztés. A boreális élőlények számára rendkívül fontos a zsír felhalmozódása, mint energiapotenciál, amelyet a testhőmérséklet és az izomtevékenység fenntartására fordítanak.

A mozgásszervi aktivitás legszembetűnőbb változása a különböző évszakokban a nappali állatoknál figyelhető meg, ami kétségtelenül összefügg a világítási rendszerrel. Ezeket a kapcsolatokat a legjobban majmokon tanulmányozták (Shcherbakova, 1949). Amikor majmokat tartanak azért egész évbenállandó környezeti hőmérséklet mellett a teljes napi aktivitás a nappali órák hosszától függött: májusban aktivitásnövekedés következett be.

és június. Decemberben és januárban a teljes napi aktivitás növekedése volt megfigyelhető. Ez utóbbi semmiképpen nem tudható be a nappali órák hatásának, és valószínűleg a természet tavaszi megnyilvánulásaihoz köthető Szuhumi körülményei között (23. ábra).

Ezek a vizsgálatok jelentős szezonális periodicitást is feltártak a majmok testhőmérsékletében. A végbél legmagasabb hőmérsékletét júniusban figyelték meg, a legalacsonyabbat januárban. Ezek az eltolódások nem magyarázhatók a külső környezet hőmérsékletének változásával, mivel a helyiség hőmérséklete állandó maradt. Nagyon valószínű, hogy a helyiség falainak lecsökkent hőmérséklete miatt sugárhűtés hatása volt.

Természetes körülmények között (Khrustselevskiy és Kopylova, 1957) a Transbajkália délkeleti részén élő Brandt pocok mozgási aktivitása erős szezonális dinamikát mutat. Élesen visszaesett az aktivitásuk – januárban, márciusban, novemberben és decemberben hagyják el odúikat. Ennek a viselkedésmintának az okai meglehetősen összetettek. Általában nagyon aktív nőstényeknél a vemhesség természetével, a napkelte és napnyugta időzítésével, a nyári magas hőmérséklettel és télen az alacsony hőmérséklettel kapcsolatosak. A természetben vizsgált napi tevékenység sokkal összetettebb, és nem mindig tükrözi azt a képet, amelyet a kutató az aktográfiai technikával kapott.

Hasonlóan összetett kapcsolatokat fedeztek fel (Leontiev, 1957) a Brandt-pocok és a mongol futóegér esetében az Amur régióban.

A nyérceknél (Ternovsky, 1958) az évszakoktól függően jelentős változások figyelhetők meg a motoros aktivitásban. A legnagyobb aktivitás tavasszal és nyáron jelentkezik, ami nyilvánvalóan a nappali órák hosszának köszönhető. A hőmérséklet csökkenésével azonban csökken az aktivitás, ahogy a csapadék is. Kivétel nélkül minden csorda patás állománysűrűség szezonális változást mutat, ami egyértelműen kifejeződik a jávorszarvasban. A rénszarvasoknál a csordakapcsolatok (csoportosulás, egymás követése) jobban észrevehetők ősszel, mint nyáron vagy tavasszal (Salgansky, 1952).

Az anyagcsere (alapanyagcsere) szezonális változásait a legjobban tanulmányozták. 1930-ban Ishida japán kutató (Ishida, 1930) tavasszal szignifikáns növekedést fedeztek fel az alapmetabolizmusban patkányokban. Ezeket a tényeket aztán számos tanulmány megerősítette (Kayser, 1939; Eladók, Scott a. Tamás, 1954; Kocarev, 1957; Gelineo a. Heroux, 1962). Azt is megállapították, hogy télen a bazális anyagcsere patkányokban sokkal alacsonyabb, mint nyáron.

Nagyon feltűnő szezonális változások a bazális anyagcserében a prémes állatokban. Így a sarki rókák alapanyagcseréje nyáron a télhez képest 34% -kal, az ezüst-fekete rókákban pedig 50% -kal nő (Firstov, 1952). Ezek a jelenségek kétségtelenül nemcsak a szezonális ciklushoz kapcsolódnak, hanem a nyáron fellépő túlmelegedéshez is (lásd a fejezetet). V) és különböző kutatók feljegyezték a sarki rókáknál, mosómedve kutyák(Slonim, 1961). Az Északi-sarkvidéken élő szürke patkányoknál tavasszal szintén fokozódott az anyagcsere, ősszel pedig csökkent.

A Leningrádi Állatkert (Isaakyan és Akchurin) körülményei között telelő sarki fajok (sarkróka, róka, mezei nyúl) kémiai hőszabályozásának vizsgálata,

1953), ugyanazon fogva tartási körülmények között éles szezonális változásokat mutatott ki a rókák és mosómedve kutyák kémiai hőszabályozásában, és a sarkvidéki rókánál a szezonális változások hiányát. Ez különösen hangsúlyos az őszi hónapokban, amikor az állatok nyári szőrben vannak. A szerzők ezeket a különbségeket a sarkvidéki lakosokra – a sarki rókákra – jellemző reakciókkal magyarázzák a világítás változásaira. A sarki rókáknak gyakorlatilag nincs kémiai hőszabályozása ősszel, bár a gyapjú szigetelő rétege ekkorra még nem lett tél. Nyilvánvaló, hogy ezek a poláris állatokra jellemző reakciók nem magyarázhatók csak a fizikai tulajdonságokkal bőr: a hőszabályozás idegi és hormonális mechanizmusainak összetett fajspecifikus jellemzőinek eredménye. Ezeket a poláris formájú reakciókat hőszigeteléssel kombinálják (Scholander és munkatársai, lásd 208. oldal).

Nagy mennyiségű anyag a gázcsere szezonális változásairól különböző rágcsálófajokban (Kalabukhov, Ladygina, Mayzelis és Shilova, 1951; Kalabukhov, 1956, 1957; Mihailov, 1956; Skvortsov, 1956; Chugunov, Kudryashov, stb.1 és Chugunova, stb. .) kimutatta, hogy a Nem hibernált rágcsálókban ősszel az anyagcsere fokozódása, télen pedig csökkenése figyelhető meg. A tavaszi hónapokat az anyagcsere fokozódása, a nyári hónapokat pedig a relatív csökkenés jellemzi. Ugyanezeket az adatokat igen nagy anyagon kaptuk a moszkvai vidéki közönséges pocok és pocok esetében is.

A nem hibernált emlősök metabolikus változásainak szezonális görbéje a következőképpen ábrázolható sematikusan. A legmagasabb szintű anyagcsere tavasszal, a szexuális aktivitás időszakában figyelhető meg, amikor az állatok a téli táplálékkorlátozás után aktív élelmiszer-termelő tevékenységbe kezdenek. Nyáron a magas hőmérséklet hatására ismét valamelyest csökken az anyagcsere szintje, ősszel pedig enyhén emelkedik, vagy a nyári szinten marad, tél felé fokozatosan csökken. Télen az alapanyagcsere enyhén csökken, tavaszra pedig ismét meredeken emelkedik. A gázcsere szintjének egész évben bekövetkező változásának általános mintázata az egyes fajok és az egyedi körülmények között jelentősen változhat. Ez különösen vonatkozik a haszonállatokra. Így a nem laktáló tehenek alapanyagcseréje (Ritzman a. Benedek, 1938) a nyári hónapokban, még a böjt 4-5. napján is magasabb volt, mint télen és ősszel. Ezenkívül nagyon fontos megjegyezni, hogy a tehenek anyagcseréjének tavaszi növekedése nem kapcsolódik a vemhességhez és a laktációhoz, sem az istállóban vagy a legelőn uralkodó körülményekhez. Istálló esetén a tavaszi gázcsere magasabb, mint az őszi legeltetésnél, bár maga a legeltetés fokozza a gázcserét nyugalomban a teljes legeltetési szezonban (Kalitaev, 1941).

BAN BEN nyári időszak A lovak gázcseréje (nyugalmi állapotban) csaknem 40%-kal nő a télhez képest. Ugyanakkor a vér vörösvértest-tartalma nő (Magidov, 1959).

Nagyon nagy (30-50%) különbségek figyelhetők meg a téli és nyári energiaanyagcserében a rénszarvasoknál (Segal, 1959). A karakul juhoknál a télen előforduló vemhesség ellenére jelentősen csökken a gázcsere. A rénszarvasok és karakul juhok téli csökkent anyagcseréjének esetei kétségtelenül összefüggésbe hozhatók a téli táplálkozási korlátozásokkal.

A bazális anyagcsere változásait a kémiai és fizikai hőszabályozás eltolódásai is kísérik. Ez utóbbi fokozott hőszigeteléssel jár (szigetelés) kabát és toll be téli idő. A hőszigetelés csökkenése nyáron mind a kritikus pontszintet érinti (lásd a fejezetet). V), valamint a kémiai hőszabályozás intenzitását. Így például a hőátadás értékei nyáron és télen a különböző állatoknál a következők: mókusoknál 1: 1; 1. kutyánál: 1,5; a nyúlban 1: 1.7. Az évszakoktól függően a test felszínéről érkező hőátadás jelentősen megváltozik a vedlési és szennyeződési folyamatok miatt a téli gyapjúval. A madarakban elektromos tevékenység a vázizmok (a nem összehúzódó termogenezis hiánya miatt) nem változnak télen és nyáron; emlősökben, például a szürke patkányban ezek a különbségek igen jelentősek (25. ábra).

Szezonális változásokat találtak az anyagcsere kritikus pontjában Utóbbi időben sarki állatoknál alaszkai körülmények között (Irving, Krogh a. Monson, 1955) - a vörös róka esetében nyáron +8°, ​​télen -13°; mókusoknál - +20°C nyáron és télen; egy sertésben (Erethizoon dorsatum) nyáron +7°, télen -12°С. A szerzők ezeket a változásokat a szőrme hőszigetelésének szezonális változásaival is összefüggésbe hozzák.

A sarki állatok anyagcseréje télen, még -40 ° C-os hőmérsékleten is viszonylag kismértékben megnövekszik: a róka és a sarki disznó esetében - a kritikus ponton a metabolikus szint legfeljebb 200% -a, a mókusban - körülbelül 450-500 %. Hasonló adatokat kaptunk a leningrádi állatkert körülményei között sarki rókákról és rókákról (Olnyanskaya és Slonim, 1947). Szürke patkányoknál télen az anyagcsere kritikus pontjának eltolódását figyelték meg +30°C-ról +20°C-ra (Sinichkina, 1959).

A gázcsere évszakos változásainak vizsgálata sztyeppei mólókban ( Lagurus lagurus) kimutatta (Bashenina, 1957), hogy télen a kritikus pontjuk, más pocokfajtákkal ellentétben, szokatlanul alacsony - körülbelül 23°C. A déli futóegér esetében az anyagcsere kritikus pontja különböző évszakokban eltolódik, de a fésült futóegérben állandó marad ( Mokrievich, 1957).

A legmagasabb oxigénfogyasztási értékeket 0 és 20 °C közötti környezeti hőmérsékleten a nyáron fogott sárgatorkú egereknél figyelték meg, a legalacsonyabbat pedig télen (Kalabukhov, 1953). Az ősszel befogott egerek adatai a középső helyzetben voltak. Ugyanez a munka lehetővé tette a gyapjú (állatokból és szárított bőrökből vett) hővezető képességének igen érdekes változását, amely nyáron jelentősen megnő, télen pedig csökken. Egyes kutatók hajlamosak ennek a körülménynek tulajdonítani vezető szerepet az anyagcsere és a kémiai hőszabályozás változásaiban az év különböző évszakaiban. Természetesen az ilyen függőségek nem tagadhatók, de a laboratóriumi állatok (fehér patkányok) is kifejezett szezonális dinamikával rendelkeznek még állandó környezeti hőmérséklet mellett is (Isaakyan és Izbinsky, 1951).

A majmokon és a vadon élő húsevőkön végzett kísérletek során felfedezték (Slonim és Bezuevskaya, 1940), hogy a tavaszi (április) kémiai hőszabályozás intenzívebb, mint ősszel (októberben), annak ellenére, hogy a környezeti hőmérséklet mindkét országban azonos volt. esetek (26. ábra) . Nyilvánvalóan ez a tél és a nyár korábbi befolyásának és az ennek megfelelő változásoknak az eredménye

V endokrin rendszerek test. Nyáron a kémiai hőszabályozás intenzitása csökken, télen pedig fokozódik.

A kémiai hőszabályozásban sajátos szezonális változásokat találtak a télen-nyáron áttelelő sárga ürge és a nem hibernált karcsúujjú ürge esetében (Kalabukhov, Nurgeldyev és Skvortsov, 1958). A vékonyujjú ürgében a hőszabályozás szezonális változásai kifejezettebbek, mint a sárga ürgében (természetesen ébrenléti állapotban). Télen a vékonyujjú ürge forgalma erősen megnövekszik. A sárga földi mókusban nyáron a kémiai hőszabályozás már + 15-5 ° C-on megszakad. A hőszabályozás szezonális változásai szinte hiányoznak, és ezeket a hosszú téli és nyári hibernáció váltja fel (lásd alább). Ugyanilyen gyengén fejeződik ki a hőszabályozás szezonális változása a nyáron és télen áttelelő tarbagan fiókában.

A kémiai hőszabályozás szezonális változásainak és az állatok biológiai ciklusának összehasonlítása (N. I. Kalabukhov et al.) azt mutatta, hogy a szezonális változások gyengén fejeződnek ki mind a hibernált fajoknál, mind azoknál a fajoknál, amelyek mély odúkban telelnek, és kevés külső levegőnek vannak kitéve. hőmérséklet (például egy nagy futóegér).

Így a hőszabályozás szezonális változásai főként a téli hőszigetelés növekedésére, a metabolikus reakció intenzitásának csökkenésére (kémiai hőszabályozás) és a kritikus pont alacsonyabb környezeti hőmérsékletű zónába való eltolódására vezethetők vissza.

A test hőérzékenysége is megváltozik valamelyest, ami nyilvánvalóan a szőrzet megváltozásával jár. Ilyen adatokat N. I. Kalabukhov állított fel sarki rókákra (1950) és sárgatorkú egerekre (1953).

A középső zónában élő szürke patkányok számára az előnyös hőmérséklet télen 21-24 °C, nyáron -25,9-28,5 °C, ősszel -23,1-26,2 °C és tavasszal -24,2 °C (Sinichkina, 1956). ).

A vadon élő állatoknál természetes körülmények között az oxigénfogyasztás és a hőtermelés szezonális változásai nagymértékben függhetnek a táplálkozási körülményektől. Kísérleti megerősítés azonban még nem áll rendelkezésre.

A hematopoietikus funkció jelentősen változik az évszakok függvényében. A legszembetűnőbb változások ebben a tekintetben az Északi-sarkvidéken élő embereknél figyelhetők meg. Tavasszal a vörösvértestek és a hemoglobin számának jelentős növekedése figyelhető meg (Hb) vér, amely a sarki éjszakából a sarki nappal való átmenethez, azaz a besugárzás változásaihoz kapcsolódik. Azonban a Tien Shan-hegységben még megfelelő besugárzás mellett is télen az ember enyhén csökkent hemoglobinszintet tapasztal a vérében. A H éles növekedésebtavasszal figyelték meg. Az eritrociták száma tavasszal csökken, nyáron pedig nő (Avazbakieva, 1959). Sok rágcsálónál, például futóegérnél, nyáron csökken az eritrocita-tartalom, tavasszal és ősszel pedig nő (Kalabukhov és mtsai, 1958). E jelenségek mechanizmusa máig tisztázatlan. Változások vannak a táplálkozásban, a vitamin-anyagcserében, az ultraibolya sugárzásban stb. Az endokrin faktorok befolyása is lehetséges, különösen fontos szerepet játszik a pajzsmirigy, amely serkenti az eritropoézist.

A szezonális ritmus fenntartásában a legnagyobb jelentőséggel bírnak a hormonális változások, amelyek mind az endogén eredetű független ciklusokat, mind a legfontosabb környezeti tényező - a fényviszonyok - hatásával összefüggő ciklusokat képviselik. Ugyanakkor már körvonalazódik a hipotalamusz - agyalapi mirigy - mellékvesekéreg közötti kapcsolatok mintája.

A hormonális kapcsolatok szezonális változásait vadon élő állatoknál természetes körülmények között azonosították a mellékvesék súlyváltozásának példájával (ami, mint ismeretes, játék nagy szerepet a test alkalmazkodásában a „feszültség” - stressz - specifikus és nem specifikus feltételeihez).

A mellékvesék súlyának és aktivitásának szezonális dinamikája nagyon összetett eredetű, és mind magától az életkörülményekkel (táplálkozás, környezeti hőmérséklet) kapcsolatos „feszültségtől”, mind a szaporodástól függ (Schwartz et al., 1968). Ebből a szempontból érdekesek a nem szaporodó mezei egerek mellékvesék relatív tömegének változására vonatkozó adatok (27. ábra). A fokozott táplálkozás és az optimális hőmérsékleti viszonyok időszakában a mellékvesék súlya meredeken növekszik. Ősszel, hideg időben ez a súly csökkenni kezd, de a hótakaró kialakulásával stabilizálódik. Tavasszal (áprilisban) a testnövekedés és a pubertás miatt a mellékvesék súlya növekedni kezd (Schwartz, Smirnov, Dobrinsky, 1968).

Számos emlős- és madárfaj pajzsmirigyének morfológiai képe jelentős évszakos változásoknak van kitéve. Nyáron a tüszőkolloid eltűnése, a hám csökkenése, a pajzsmirigy súlyának csökkenése következik be. Télen az ellenkezője fordul elő (találós kérdés, Smith a. Benedek, 1934; Watzka, 1934; Molnár, 1939; Hoehn, 1949).

A rénszarvasok pajzsmirigyfunkcióinak szezonális változékonysága szintén egyértelmű. Májusban és júniusban hiperfunkciója fokozott szekréciós aktivitással figyelhető meg hámsejtek. Télen, különösen márciusban, ezeknek a sejteknek a szekréciós tevékenysége leáll. A hiperfunkciót a mirigy térfogatának csökkenése kíséri. Hasonló adatokat kaptunk juhoknál, de a minta sokkal kevésbé hangsúlyos.

Jelenleg számos adat áll rendelkezésre a vér tiroxin-tartalmának stabil szezonális ingadozására. A tiroxin legmagasabb szintje (amelyet a vér jódtartalma határoz meg) májusban és júniusban, a legalacsonyabb novemberben, decemberben és januárban figyelhető meg. Amint azt a vizsgálatok kimutatták (Sturm a. Buchholz, 1928; Curtis, Davis a. Philips, 1933; zord, 1933) közvetlen párhuzam van a tiroxinképződés intenzitása és az emberben a gázcsere szintje között az évszakokban.

Vannak arra utaló jelek, hogy szoros kapcsolat van a test lehűlése, valamint a pajzsmirigyhormon és az agyalapi mirigy pajzsmirigy-stimuláló hormon termelése között.Uotila, 1939; Voitkevich, 1951). Ezek a kapcsolatok nagyon fontosak a szezonális folyóiratok kialakításában is.

Úgy tűnik, a szezonális folyóiratokban jelentős szerepe van egy olyan nem specifikus hormonnak is, mint az adrenalin. Számos bizonyíték utal arra, hogy az adrenalin elősegíti a jobb akklimatizációt mind a meleghez, mind a hideghez. A tiroxin és kortizon gyógyszerek kombinációi különösen hatásosak (Hermanson a. Hartmann, 1945). A hideghez jól akklimatizált állatok magas tartalommal rendelkeznek C-vitamin a mellékvesekéregben (Dugal a. Fortier, 1952; Dugal, 1953).

Az alacsony környezeti hőmérséklethez való alkalmazkodás a szövetek aszkorbinsav-tartalmának növekedésével és a vér hemoglobinszintjének emelkedésével jár.Gelineo és Raiewskaya, 1953; Raiewskaya, 1953).

Az utóbbi időben nagy mennyiségű anyag halmozódott fel, amely jellemzi a vér kortikoszteroid-tartalmának szezonális ingadozásait és felszabadulásuk intenzitását a mellékvesekéreg inkubációja során. in vitro.

A világítási rendszer szerepét a szezonális ritmus kialakításában a kutatók túlnyomó többsége elismeri. A múlt század közepén kialakult világítás (Moleschott, 1855), jelentős hatással van a szervezetben zajló oxidatív folyamatok intenzitására. A gázcsere emberekben és állatokban megnövekszik a világítás hatására (Moleschott u. Fubini, 1881; Arnautov és Weller, 1931).

Mindazonáltal egészen a közelmúltig a megvilágítás és a sötétítés gázcserére gyakorolt ​​hatásának kérdése a különböző életmódot folytató állatoknál teljesen tanulmányozatlan maradt, és csak a megvilágítás intenzitásának a gázcserére gyakorolt ​​hatását tanulmányozva majmokban (Ivanov, Makarova és Fufacheva, 1953) derült ki. világossá vált, hogy fényben mindig magasabb, mint sötétben. Ezek a változások azonban nem voltak azonosak minden fajnál. A hamadryákban ezek voltak a legkifejezettebbek, ezt követték a rhesus majmok, és a megvilágítás hatását a zöld majmok befolyásolták legkevésbé. A különbségeket csak a felsorolt ​​majomfajok természetben való létezésének ökológiai sajátosságai kapcsán lehetett megérteni. Így a hamadryas majmok Etiópia fák nélküli hegyvidékének lakói; A rhesus makákók az erdők és a mezőgazdasági művelt területek lakói, a zöld majmok pedig a sűrű trópusi erdők lakói.

A világításra adott válasz viszonylag későn jelenik meg az ontogenezis során. Például az újszülött kecskéknél a fényben a sötéthez képest nagyon kicsi a gázcsere növekedése. Ez a reakció jelentősen fokozódik a 20-30. napra, és még inkább a 60. napra (28. ábra). Azt gondolhatnánk, hogy a nappali tevékenységet folytató állatokban a világítás intenzitására adott reakció természetes kondicionált reflex.

Az éjszakai loris makiknál ​​az ellenkező kapcsolatot figyelték meg. Gázcseréjük fokozódott

sötétben és csökkentett fényben a kamrában a gázcsere meghatározása során. A gázcsere csökkenése a fényben elérte a 28%-ot lorisban.

A hosszú távú megvilágítás vagy sötétedés emlősök testére gyakorolt ​​hatásának tényeit a fényviszonyok (nappali órák) kísérleti vizsgálatai határozták meg a megvilágítás szezonális hatásaival összefüggésben. Számos tanulmányt szenteltek a nappali órák szezonális folyóiratokra gyakorolt ​​hatásának kísérleti vizsgálatának. A legtöbb adatot madarakra gyűjtötték, ahol a nappali órák növekedése a szexuális funkciót serkentő tényező (Svetozarov és Streich, 1940; Lobashov és Savvateev, 1953),

A kapott tények mind a nappali órák teljes hosszának értékét, mind a megvilágítási és sötétedési fázisok változásának értékét jelzik.

Az emlősöknél a fényviszonyok és a nappali órák befolyásának jó kritériuma az ovuláció előfordulása. Az emlősöknél azonban nem állapítható meg kivétel nélkül minden fajnál ilyen közvetlen fényhatás az ovulációra. Számos adat nyert nyulakról (Smelser, Walton a. Akár, 1934), tengerimalacok (Dempsey, Meyers, Fiatal a. Jennison, 1934), egerek (Kirchhof, 1937) és ürgén (walesi, 1938), azt mutatják, hogy az állatok teljes sötétben tartása nincs hatással az ovulációs folyamatokra.

Speciális vizsgálatok során a „téli körülményeket” hűtéssel (-5 és +7 °C között) szimulálták és teljes sötétségben tartották. Ezek a körülmények nem befolyásolták a közönséges pocok szaporodási intenzitását ( Microtus arvalis) valamint a fiatal állatok fejlődési üteme. Ebből következően e főbb, a szezonális hatások fizikai oldalát meghatározó környezeti tényezők kombinációja nem magyarázza a szaporodási intenzitás téli visszafojtását, legalábbis e fajhoz tartozó rágcsálók esetében.

Húsevőknél a fénynek a szaporodási funkcióra gyakorolt ​​jelentős hatását fedezték fel (Belyaev, 1950). A nappali órák csökkentése a nyérceknél korábbi szőréréshez vezet. A hőmérsékleti rendszer megváltoztatása nincs hatással erre a folyamatra. Nyesteknél a kiegészítő világítás a párzási időszak kezdetét és a kölykök születését a szokásosnál 4 hónappal korábban okozza. A világítási rendszer megváltoztatása nem befolyásolja a bazális anyagcserét (Belyaev, 1958).

A szezonális folyóiratok azonban nem képzelhetők el pusztán a környezeti tényezők hatásának eredményeként, amint azt jelzi nagyszámú kísérletek. Ezzel kapcsolatban felmerül a kérdés, hogy van-e szezonális időszak a természeti tényezők hatásától elszigetelt állatokban. Azon kutyáknál, amelyeket egész évben mesterséges megvilágítású, fűtött helyiségben tartottak, megfigyelhető volt a kutyákra jellemző szezonális periodicitás (Maignonet Guilhon, 1931). Hasonló tényeket fedeztek fel laboratóriumi fehér patkányokon végzett kísérletek során (Izbinsky és Isaakyan, 1954).

A szezonális folyóiratok rendkívüli erejére egy másik példa a déli féltekéről hozott állatokat érinti. Például az Askania Nova Természetvédelmi Területen található ausztrál strucc a mi téli körülményeink között, a súlyos fagy ellenére, közvetlenül a hóba tojik az ausztráliai nyárnak megfelelő szezonban (M. M. Zavadovsky, 1930). Az ausztrál dingó kutya december végén kölykök. Bár ezeket az állatokat a struccokhoz hasonlóan hosszú évtizedek óta tenyésztik az északi féltekén, természetes évszaki ritmusukban nem figyeltek meg változást.

Emberben az anyagcsere változásai ugyanazon minta szerint mennek végbe, mint a nem hibernált állatokban. Vannak olyan megfigyelések, amelyeket természetes környezetben végeztek, és megpróbálják eltorzítani a természetes szezonális ciklust. Az ilyen perverzió legegyszerűbb módszerét és a legmegbízhatóbb tényeket az egyik területről a másikra történő mozgások tanulmányozásával kaptuk. Így például decemberben - januárban költözik középső zóna Szovjetunió délen (Szocsi, Sukhumi) azt a hatást váltja ki, hogy az ott tartózkodás első hónapjában az új déli viszonyok miatt a csökkent „téli” anyagcsere fokozódik. Amikor tavasszal visszatérünk északra, másodlagos tavaszi cserenövekedés következik be. Így egy téli déli utazás során ugyanazon embernél két tavaszi anyagcsere-növekedés figyelhető meg az év során. Következésképpen a szezonális ritmus torzulása az emberben is előfordul, de csak akkor, ha a természetes környezeti tényezők teljes komplexuma megváltozik (Ivanova, 1954).

Különösen érdekes a szezonális ritmusok kialakulása az emberekben a Távol-Északon. Ilyen körülmények között, különösen, ha kis állomásokon élünk, a szezonális periodicitás élesen felborul. A korlátozott járás miatti elégtelen izomtevékenység, ami az Északi-sarkon gyakran lehetetlen, a szezonális ritmus szinte teljes elvesztését idézi elő (Slonim, Olnyanskaya, Ruttenburg, 1949). A tapasztalatok azt mutatják, hogy a kényelmes falvak és városok létrehozása az Északi-sarkon helyreállítja azt. Az emberben a szezonális ritmus bizonyos mértékig nemcsak a bolygónk teljes élő lakosságára jellemző szezonális tényezőket tükrözi, hanem a cirkadián ritmushoz hasonlóan az embert befolyásoló társadalmi környezet tükröződéseként is szolgál. Távol-Észak nagyvárosai mesterséges világítással, színházakkal, mozikkal, a modern emberre jellemző életritmussal,

olyan feltételeket teremtenek, amelyek között a szezonális ritmus normálisan megjelenik az északi sarkkörön túl, és ugyanúgy feltárul, mint a mi szélességi fokainkon (Kandror és Rappoport, 1954; Danishevsky, 1955; Kandror, 1968).

Az északi viszonyok között, ahol télen nagy az ultraibolya sugárzás hiánya, jelentős anyagcserezavarok, elsősorban foszfor-anyagcsere és vitaminhiány lép fel. D (Galanin, 1952). Ezek a jelenségek különösen nehéz hatással vannak a gyermekekre. Német kutatók szerint télen van egy úgynevezett „holt zóna”, amikor a gyermekek növekedése teljesen leáll (29. ábra). Érdekes módon a déli féltekén (Ausztrália) ez a jelenség az északi féltekén a nyárnak megfelelő hónapokban fordul elő. Most további ultraibolya besugárzás az egyik legfontosabb módszer a normál szezonális ritmus korrigálására az északi szélességeken. Ilyen körülmények között nem annyira a szezonális ritmusról kell beszélnünk, hanem ennek a természetes szükséges tényezőnek egy sajátos hiányáról.

A szezonális folyóiratok az állattenyésztés számára is nagy érdeklődésre tartanak számot. A tudósok ma már hajlamosak azt hinni, hogy a szezonális időszakok jelentős részét az ember tudatos befolyásának kell megváltoztatnia. Elsősorban szezonális táplálkozásról beszélünk. Ha a vadon élő állatok esetében a táplálékhiány időnként jelentős számú egyed pusztulásához, képviselőik számának csökkenéséhez vezet egy adott területen, akkor a termesztett haszonállatok vonatkozásában ez teljesen elfogadhatatlan. A haszonállatok takarmányozását nem lehet szezonális erőforrásokra alapozni, hanem az emberi gazdasági tevékenység alapján kell kiegészíteni.

A madarak szervezetének szezonális változásai szorosan összefüggnek jellegzetes repülési ösztönükkel, és az energiaegyensúly változásán alapulnak. A vándorlás ellenére azonban a madarak szezonális változást tapasztalnak a kémiai hőszabályozásban és a tolltakaró (szigetelés) hőszigetelő tulajdonságaiban egyaránt.

A házi veréb anyagcsere-változásai jól kifejeződnek ( Passer domesticus), amelynek energiamérlegét at alacsony hőmérsékletek télen nagyobb hőtermelés tartja fenn, mint nyáron. A táplálékfelvétel és az anyagcsere mérése során kapott eredmények lapított típusú kémiai hőszabályozási görbét mutatnak, általában olyan esetekben, amikor a hőtermelést a több napos táplálékfelvétel alapján becsülik meg, nem pedig az oxigénfogyasztás alapján egy rövid távú kísérletben.

A közelmúltban azt találták, hogy a verébmadarak maximális hőtermelése télen magasabb, mint nyáron. Csórkában, galambokban Columba livia és seregélyek Sturnus vulgaris A túlélési idő a téli hideg időszakokban nagyobb volt, elsősorban a magasabb hőtermelés fenntartási képességének megnövekedése miatt. A halál előtti időszak időtartamát a tollazat állapota - vedlés és a fogság időtartama is befolyásolja, de a szezonális hatás mindig hangsúlyos. Akik azok I.B. a madárketrecben a téli táplálékfogyasztás 20-50%-kal nőtt. De a téli táplálékfelvétel ketrecben tartott pintyekben ( Fringilla montefringilla) és a házi verebeknél a vadonban nem volt növekedés (Rautenberg, 1957).

Az újonnan befogott madaraknál télen megfigyelt jelentős éjszakai hipotermia hiányzik a csirkefélékben és a feketefejű csirkékben. Irving (Irving, 1960) arra a következtetésre jutott, hogy hideg éjszakákon az északi madarak nappali testhőmérsékletük alá körülbelül ugyanolyan mértékben hűlnek le, mint a mérsékelt égövi madarak.

A tollazat súlyának egyes madaraknál télen megfigyelt növekedése olyan szigetelő adaptációk jelenlétére utal, amelyek részben ellensúlyozhatják a hidegben bekövetkező metabolikus változásokat. Azonban Irving tanulmányai több vadon élő madárfajon télen és nyáron, valamint Davis (Davis, 1955) és Hart (Szarvasbika, 1962) kevés alapot adnak arra a feltételezésre, hogy az anyagcsere-növekedés 1°-os hőmérséklet-eséssel eltérő volt ezekben az évszakokban. Megállapították, hogy a galambok hőtermelése 15°C-on mérve télen alacsonyabb volt, mint nyáron. Az évszakos változások mértéke azonban kicsi volt, és a kritikus hőmérsékleti tartományban nem figyeltek meg eltolódást. A kritikus hőmérsékleti szint eltolódásaira vonatkozó adatokat a kardinálisra kaptuk ( Richmondena cardinalis) ( Lawson, 1958).

Valgren (Wallgren, 1954) a sárga sármány energiaanyagcseréjét tanulmányozták ( Emberiza citrinella) 32,5 °C-on és -11 °C-on in más idő az év ... ja. A nyugalmi anyagcsere nem mutatott szezonális változást; júniusi és júliusi -11 0 C-on az árfolyam lényegesen magasabb volt, mint februárban és márciusban. Ezt a szigetelő alkalmazkodást részben a tollazat nagyobb vastagsága és „bolyhosodása”, valamint télen nagyobb érszűkület magyarázza (mivel a tollazat szeptemberben volt a legvastagabb - vedlés után, az anyagcsere legnagyobb változása pedig februárban volt).

Elméletileg a tollazat változásai magyarázhatják a halálos hőmérséklet körülbelül 40 °C-os csökkenését.

A feketefejű csirkehúson végzett kutatás ( Parus atricapillus), a téli hőszigetelési adaptáció következtében alacsony hőtermelés jelenlétét is jelzik. A pulzusszám és a légzésszám szezonális eltolódást mutatott, télen 6°C-on nagyobb volt a csökkenés, mint nyáron. A kritikus hőmérséklet, amelynél a légzés erősen megnövekedett, szintén alacsonyabb szintre tolódott télen.

A télhez való alkalmazkodás során nem játszik jelentős szerepet a termoneutrális hőmérsékleten tapasztalható bazális anyagcsere-növekedés, amely a több hétig tartó hidegnek kitett emlősökben és madarakban kifejezett. A bazális anyagcsere jelentős évszakos változására csak házi verebeknél kaptunk bizonyítékot, de nincs okunk feltételezni, hogy a szabadon élő madarakban jelentős szerepet játszana. A legtöbb vizsgált faj egyáltalán nem mutat változást. Király és Farner (Király a. Patkolókovács, 1961) azt mutatják, hogy a téli magas alapanyagcsere hátrányos lenne, mivel a madárnak éjszaka növelnie kellene energiatartalékait.

A madarak legjellemzőbb évszakos eltolódásai a hőszigetelés megváltoztatásának képessége és az a csodálatos képesség, hogy hideg körülmények között magasabb hőtermelést tudnak fenntartani. A táplálékfelvétel és -kiválasztás mérése alapján különböző hőmérsékletekés fotoperiódusok, becslések készültek a megélhetési és termelési folyamatok energiaigényére az év különböző időszakaiban. Ebből a célból a madarakat külön ketrecekben helyeztük el, ahol mértük metabolizált energiájukat (maximális energiabevitel mínusz különböző hőmérsékleteken és fotoperiódusokon kiürült energia). Azt a legkevésbé metabolizált energiát, amely bizonyos hőmérsékleteken és vizsgált fotoperiódusokon a létezéshez szükséges, „létezési energiának” nevezik. A hőmérséklettel való összefüggése a 30. ábra bal oldalán látható. A potenciális energia a halálos határhőmérsékleten mért maximális metabolizált energia, amely az a legalacsonyabb hőmérséklet, amelyen a madár el tudja tartani a testsúlyát. A termelékenységi energia a potenciális energia és az egzisztenciális energia különbsége.

A 30. ábra jobb oldalán az átlagos külső hőmérséklet és a fotoperiódusok alapján a különböző évszakokra számított különböző energiakategóriák láthatók. Ezekhez a számításokhoz azt feltételezzük, hogy a maximális metabolizált energia hideg körülmények között, valamint magasabb hőmérsékletű termelési folyamatok esetén érhető el. A házi verébnél helyzeti energia szezonális változásokon megy keresztül a túlélési határok szezonális változásai miatt. A létezés energiája a helyiségen kívüli átlaghőmérséklet szerint is változik. A potenciális energia és a létezési energia szezonális változásai miatt a termelékenységi energia egész évben állandó marad. Egyes szerzők azt állítják, hogy a házi veréb a távoli északi szélességi körökben annak köszönhető, hogy maximális energiaegyensúlyát képes meghosszabbítani a tél folyamán, és annyi energiát lebontani a rövid napi fotoperiódus alatt télen, mint a hosszú fényperiódusok során nyáron.

A fehértorkú verébben (Z. albicallis) és a juncók (J. színárnyalat- bevásárlóközpontok) 10 órás fotoperiódussal kevesebb a metabolizált energia mennyisége, mint 15 órás fotoperiódusnál, ami a téli időszámítás komoly hátránya (Seibert, 1949). Ezeket a megfigyeléseket összehasonlították azzal a ténnyel, hogy mindkét faj délre vándorol télen.

A házi verébtől eltérően a trópusi kék-fekete pinty ( Votatinia jacarina) 15 órás fotoperiódussal körülbelül 0°C-ig, 10 órás fotoperiódussal pedig 4°C-ig tudta fenntartani az energiaegyensúlyt. A fényperiódus nagyobb mértékben korlátozta az energetikát, amikor a hőmérséklet lecsökkent, ez a különbség ezeknél a madaraknál és a házi verébnél. A fotoperiódus hatásai miatt a potenciális energia télen volt a legalacsonyabb, amikor a létezés energiája a legmagasabb. Következésképpen a termelékenységi energia is ebben az évszakban volt a legalacsonyabb. Ezek a fiziológiai jellemzők nem teszik lehetővé ezt a fajt télen léteznek az északi szélességi körökön.

Bár a hőszabályozás energiaigénye a hideg évszakban a legnagyobb, a madártevékenység különböző fajtái egyenletesen oszlanak meg az év során, így a kumulatív hatások elhanyagolhatóak. A megállapított energiaigények elosztása a különféle tevékenységek egész évben a legjobban három verébre írható le S. arborea ( nyugat, 1960). Ennél a fajnál a legnagyobb energiatermelés a nyár folyamán történt. Ezért az olyan energiaigényes tevékenységek, mint a vándorlás, a fészkelés és a vedlés egyenletesen oszlanak meg április és október között. A szabad létezés többletköltségei az ismeretlenek, amelyek növelik vagy nem növelik az elméleti potenciált. Az azonban nagyon valószínű, hogy az év bármely szakában felhasználható a potenciális energia legalább rövid időszakokra - a repülés időtartamára.

Az élőlények válaszát a naphossz évszakos változásaira fotoperiodizmusnak nevezzük. Megnyilvánulása nem a megvilágítás intenzitásától függ, hanem csak a sötét és világos napszakok váltakozásának ritmusától.

Az élő szervezetek fotoperiodikus reakciója nagy adaptációs jelentőséggel bír, hiszen meglehetősen jelentős időbe telik a felkészülés a kedvezőtlen körülmények tapasztalására, vagy éppen ellenkezőleg, a legintenzívebb élettevékenységre. A naphossz változásaira való reagálási képesség biztosítja a korai élettani változásokat és a ciklus alkalmazkodását szezonális műszakok körülmények. A nappal és éjszaka ritmusa jelzi az éghajlati tényezők közelgő változásait, amelyek erős közvetlen hatással vannak az élő szervezetre (hőmérséklet, páratartalom stb.). Más környezeti tényezőktől eltérően a világítás ritmusa az élőlények fiziológiájának, morfológiájának és viselkedésének csak azokat a jellemzőit érinti, amelyek életciklusukban szezonális alkalmazkodást jelentenek. Képletesen szólva, a fotoperiodizmus a szervezet reakciója a jövőre.

Bár a fotoperiodizmus minden nagy szisztematikus csoportban előfordul, nem minden fajra jellemző. Számos semleges fotoperiodikus reakciójú faj létezik, amelyeknél a fejlődési ciklus élettani változásai nem függnek a nap hosszától. Az ilyen fajok vagy más szabályozási módszereket fejlesztettek ki életciklus(például a növények téltűrése), vagy nincs szükségük ennek pontos szabályozására. Például ahol nincsenek kifejezett évszakos változások, a legtöbb faj nem mutat fotoperiodizmust. A virágzás, a termés és a levelek pusztulása sok trópusi fában az idő múlásával meghosszabbodik, és a virágok és a gyümölcsök egyszerre találhatók a fán. Mérsékelt éghajlaton azok a fajok, amelyek gyorsan befejezik életciklusukat, és az év kedvezőtlen évszakaiban gyakorlatilag nem fordulnak elő aktív állapotban, szintén nem mutatnak fotoperiodikus reakciókat, például sok efemer növény.

A fotoperiodikus válasznak két típusa van: rövid napos és hosszú napos. Ismeretes, hogy a napfény hossza az évszakon kívül a terület földrajzi elhelyezkedésétől is függ. A rövidnappali fajok főként az alacsony szélességi körökön élnek és nőnek, míg a hosszúnappali fajok a mérsékelt és a magas szélességeken élnek és nőnek. A kiterjedt elterjedési területtel rendelkező fajok esetében az északi egyedek a fotoperiodizmus típusában eltérhetnek a déliektől. Így a fotoperiodizmus típusa ökológiai, és nem szisztematikus jellemzője a fajnak.

A hosszú napos növényekben és állatokban a tavaszi és kora nyári napok növekedése serkenti a növekedési folyamatokat és a szaporodásra való felkészülést. A nyár második felének és az ősznek rövidülő napjai növekedésgátlást és a télre való felkészülést okozzák. Így a lóhere és a lucerna fagyállósága jóval magasabb, ha a növényeket rövid napokon neveljük, mint a hosszú napokon. A városokban az utcai lámpák közelében növekvő fák hosszabb őszi napokat élnek át, aminek következtében a lombhullás késik, és nagyobb eséllyel szenvednek fagyhaláltól.

Tanulmányok kimutatták, hogy a rövidnappali növények különösen érzékenyek a fényperiódusra, mivel szülőföldjükön a nappalok hossza egész évben alig változik, és a szezonális éghajlatváltozás igen jelentős lehet. A trópusi fajokat a fotoperiodikus reakció készíti fel a száraz és esős évszakra. Egyes rizsfajták Srí Lankán, ahol a teljes éves naphossz-változás kevesebb, mint egy óra, akár percnyi különbséget is észlelnek a fényritmusban, ami meghatározza, hogy mikor virágoznak.

A rovarok fotoperiodizmusa nemcsak közvetlen, hanem közvetett is lehet. Például a káposztagyökérlégyben a téli diapauza a táplálékminőség hatására következik be, ami a növény élettani állapotától függően változik.

A nappali világos időszak hosszát, amely biztosítja a fejlődés következő fázisába való átmenetet, e szakasz kritikus naphosszának nevezzük. A szélességi fok növekedésével a kritikus naphossz növekszik. Például a 32°-os szélességi fokon az almabimbóféreg diapauzába való átmenete akkor következik be, amikor a nappali világos időszak 14 óra, 44°-16 óra, 52°-18 óra. növények és állatok mozgása és betelepítése .

A növények és állatok fotoperiodizmusa örökletesen rögzített, genetikailag meghatározott tulajdonság. A fotoperiodikus reakció azonban csak más környezeti tényezők bizonyos befolyása alatt nyilvánul meg, például egy bizonyos hőmérsékleti tartományban. A környezeti feltételek bizonyos kombinációja mellett a fajok természetes elterjedése szokatlan szélességi körökre lehetséges, a fotoperiodizmus típusa ellenére. Így a magas hegyvidéki trópusi régiókban sok növény található legyen hosszú napod, mérsékelt éghajlatról származó emberek.

Gyakorlati okokból a nappali órák hosszát módosítják zárt talajon történő termesztésnél, a világítás időtartamának szabályozásában, a csirkék tojástermelésének növelésében és a prémes állatok szaporodásának szabályozásában.

Az élőlények átlagos hosszú távú fejlődési periódusait elsősorban a terület klímája határozza meg, ehhez alkalmazkodnak a fotoperiodizmus reakciói. Az ettől a dátumtól való eltérést az időjárási viszonyok határozzák meg. Az időjárási viszonyok változása esetén az egyes fázisok időzítése bizonyos határokon belül változhat. Ez különösen hangsúlyos a növényeknél és a poikiloterm állatoknál.’ Így azok a növények, amelyek nem hízták fel a szükséges mennyiséget hatékony hőmérsékletek, még a generatív állapotba való átmenetet serkentő fotoperiódusos körülmények között sem tud virágozni. Például a moszkvai régióban a nyírfák átlagosan május 8-án virágoznak, amikor az effektív hőmérsékletek összege 75 °C-ra halmozódik fel. Éves eltérésekkel azonban virágzásának időpontja április 19-től május 28-ig változik. A homeoterm állatok viselkedésük megváltoztatásával, fészkelési dátumokkal és vándorlással reagálnak az időjárási viszonyokra.

A természet szezonális fejlődési mintáinak tanulmányozását az ökológia egy speciális alkalmazott ága - a fenológia (szó szerinti fordítás görögről - a jelenségek tudománya) végzi.

Hopkins bioklimatikus törvénye szerint, amelyet az észak-amerikai viszonyokra vonatkozóan vezetett le, a különböző szezonális jelenségek (fenodátum) megjelenésének időpontja átlagosan 4 nappal tér el szélességi fokonként, 5 hosszúsági fokonként és 120 m tengerszint feletti magasságra, azaz minél északabbra, keletebbre és magasabban van a terep, annál később kezdődik a tavasz és minél korábban kezdődik az ősz. Ezenkívül a fenológiai dátumok a helyi viszonyoktól is függenek (dombormű, kitettség, tengertől való távolság stb.). Európában a szezonális események kezdetének időpontja szélességi fokonként nem 4, hanem 3 nappal változik. Ha a térkép pontjait ugyanazokkal a fenodátumokkal kapcsoljuk össze, olyan izolonokat kapunk, amelyek tükrözik a tavasz előrehaladásának elejét és a következő szezonális jelenségek kezdetét. Ennek nagy jelentősége van számos gazdasági tevékenység, különösen a mezőgazdasági munkák tervezésénél.

Az evolúció során minden fajban kialakult az intenzív növekedés és fejlődés, a szaporodás, a télre való felkészülés és a telelésre jellemző éves ciklus. Ezt a jelenséget biológiai ritmusnak nevezik. Az életciklus egyes időszakainak egybeesése az év megfelelő időszakával döntő jelentőségű a faj létezése szempontjából.

A test összes fiziológiai jelenségének legszembetűnőbb kapcsolata a hőmérséklet évszakos változásával van. De bár befolyásolja az életfolyamatok sebességét, mégsem szolgál a természet szezonális jelenségeinek fő szabályozójaként. Biológiai folyamatok A télre való felkészülés nyáron kezdődik, amikor magas a hőmérséklet. Magas hőmérsékleten a rovarok még mindig hibernált állapotba kerülnek, a madarak vedleni kezdenek, és megjelenik a vándorlási vágy. Következésképpen néhány egyéb körülmény, és nem a hőmérséklet befolyásolja a szervezet szezonális állapotát.

A legtöbb növénynél és állatnál a szezonális ciklusok szabályozásának fő tényezője a nappalok hosszának változása. Az élőlények reakcióját a nap hosszára ún fotoperiodizmus . A fotoperiodizmus jelentősége a 35. ábrán látható kísérletből is kitűnik. Mesterséges éjjel-nappali megvilágítás mellett, vagy 15 óránál hosszabb nappal a nyírfacsemeték folyamatosan nőnek, lombhullás nélkül. Napi 10-12 órás megvilágítás esetén azonban nyáron is leáll a palánták növekedése, hamarosan lehullanak a levelek, és beáll a téli nyugalom, mintha egy rövid őszi nap hatására. Számos lombhullató fafajunk: fűz, fehér akác, tölgy, gyertyán, bükk - hosszú nappalok örökzöldekké válnak.

35. ábra A nappalok hosszának hatása a nyírfacsemeték növekedésére.

A nap hossza nemcsak a téli nyugalom kezdetét határozza meg, hanem a növények egyéb szezonális jelenségeit is. Így a hosszú nappalok a legtöbb vadon élő növényünkben elősegítik a virágképződést. Az ilyen növényeket hosszúnapos növényeknek nevezzük. A termesztettek közül ide tartozik a rozs, a zab, a legtöbb búza- és árpafajta, valamint a len. Egyes, főleg déli eredetű növények, például a krizantém és a dáliák azonban rövid napokat igényelnek a virágzáshoz. Ezért itt csak nyár végén vagy ősszel virágoznak. Az ilyen típusú növényeket rövidnapos növényeknek nevezzük.

A nappalok hosszának hatása az állatokra is erősen hat. A rovaroknál és atkáknál a nap hossza határozza meg a téli nyugalom kezdetét. Így, ha a káposztalepke hernyókat hosszú nappali körülmények között (több mint 15 órán át) tartják, a lepkék hamar kibújnak a bábokból, és megszakítás nélkül fejlődik ki a nemzedékek sorozata. De ha a hernyókat 14 óránál rövidebb napon tartják, akkor még tavasszal és nyáron is keletkeznek áttelelő bábok, amelyek több hónapig nem fejlődnek, annak ellenére, hogy elegendő. magas hőmérsékletű. Ez a fajta reakció magyarázza, hogy a természetben nyáron, míg a nappalok hosszúak, a rovarok több generációt is kifejlődhetnek, ősszel pedig a fejlődés mindig a telelő szakaszban áll meg.

A legtöbb madárnál a hosszabbodó tavaszi napok okozzák az ivarmirigyek fejlődését és a fészkelő ösztönök megnyilvánulását. Az őszi nappalok rövidülése vedlést, tartalékzsírok felhalmozódását és vándorlási vágyat okoz.

A naphossz a biológiai folyamatok irányát meghatározó jelzőtényező. Miért váltak olyan fontossá a nappalok hosszának évszakos változásai az élő szervezetek életében?

A nappalok hosszának változása mindig szorosan összefügg az éves hőmérséklet-ingadozással. A naphossz tehát pontos csillagászati ​​előrejelzője a hőmérséklet és egyéb körülmények évszakos változásainak. Ez megmagyarázza, hogy az evolúció mozgatórugóinak hatására a mérsékelt övi szélességi körökben élőlények különböző csoportjai sajátos fotoperiodikus reakciókat – az év különböző időszakaiban bekövetkező éghajlati változásokhoz való alkalmazkodást – fejlesztettek ki.

Fotoperiodizmus- Ez egy gyakori fontos alkalmazkodás, amely szabályozza a szezonális jelenségeket sokféle organizmusban.

A biológiai óra

A növények és állatok fotoperiodizmusának vizsgálata kimutatta, hogy az élőlények fényre adott reakciója a nap folyamán bizonyos időtartamú váltakozó fény- és sötétségi periódusokon alapul. Az élőlények reakciója a nappal és az éjszaka hosszára azt mutatja, hogy képesek mérni az időt, vagyis van némi biológiai óra . Minden típusú élőlény rendelkezik ezzel a képességgel, az egysejtű szervezetektől az emberekig.

A biológiai órák a szezonális ciklusokon kívül számos más biológiai jelenséget is irányítanak, amelyek természete egészen a közelmúltig titokzatos maradt. Meghatározzák mind a teljes élőlények tevékenységének, mind a sejtszinten is lezajló folyamatoknak, különösen a sejtosztódásnak a helyes napi ritmusát.

Az állatok és növények szezonális fejlődésének irányítása

A naphossz szerepének tisztázása és a szezonális jelenségek szabályozása nagy lehetőségeket nyit meg az élőlények fejlődésének szabályozásában.

Különféle fejlődésszabályozási technikákat alkalmaznak a zöldségnövények egész évben történő termesztésére és dísznövények, télen és korai virágzás során, a palántanevelés felgyorsítására. A vetőmagok vetés előtti hidegkezelése a tavaszi vetés során eléri a téli vetemények kijutását, valamint számos kétéves növény virágzását és termését már az első évben. A naphossz növelésével lehetőség nyílik a baromfitelepeken a madarak tojástermelésének növelésére.