Modificări sezoniere ale funcțiilor fiziologice. Cum afectează toamna o persoană

Răspunsul organismelor la schimbările sezoniere ale duratei zilei se numește fotoperiodism. Manifestarea sa nu depinde de intensitatea iluminării, ci doar de ritmul alternanței perioadelor întunecate și luminoase ale zilei.

Reacția fotoperiodică a organismelor vii are o importanță adaptativă deosebită, deoarece este nevoie de o perioadă destul de semnificativă de timp pentru a se pregăti pentru a experimenta condiții nefavorabile sau, dimpotrivă, pentru cea mai intensă activitate de viață. Capacitatea de a răspunde la modificări ale duratei zilei asigură schimbări fiziologice timpurii și adaptarea ciclului la schimbările sezoniere ale condițiilor. Ritmul zilei și al nopții acționează ca un semnal al schimbărilor viitoare ale factorilor climatici care au un impact direct puternic asupra unui organism viu (temperatură, umiditate etc.). Spre deosebire de alți factori de mediu, ritmul luminii afectează doar acele caracteristici ale fiziologiei, morfologiei și comportamentului organismelor care sunt adaptări sezoniere în ciclul lor de viață. Figurat vorbind, fotoperiodismul este reacția corpului la viitor.

Deși fotoperiodismul apare în toate grupurile sistematice mari, nu este caracteristic tuturor speciilor. Există multe specii cu un răspuns fotoperiodic neutru, în care modificările fiziologice ale ciclului de dezvoltare nu depind de lungimea zilei. Astfel de specii fie au dezvoltat alte metode de reglare a ciclului de viață (de exemplu, iernarea la plante), fie nu au nevoie de reglementarea precisă a acestuia. De exemplu, acolo unde nu există schimbări sezoniere pronunțate, majoritatea speciilor nu prezintă fotoperiodism. Înflorirea, fructificarea și moartea frunzelor la mulți copaci tropicali sunt extinse în timp și atât florile, cât și fructele se găsesc pe copac în același timp. În climatele temperate, specii care reușesc să se completeze rapid ciclu de viațăși practic nu se găsesc într-o stare activă în timpul anotimpurilor nefavorabile ale anului, de asemenea, nu prezintă reacții fotoperiodice, de exemplu, multe plante efemere.

Există două tipuri de răspuns fotoperiodic: de zi scurtă și de zi lungă. Se știe că lungimea luminii zilei, pe lângă perioada anului, depinde de locația geografică a zonei. Speciile de zi scurtă trăiesc și cresc în principal la latitudini joase, în timp ce speciile de zi lungă trăiesc și cresc la latitudini temperate și înalte. La speciile cu raze extinse, indivizii nordici pot diferi ca tip de fotoperiodism de cei sudici. Astfel, tipul de fotoperiodism este o caracteristică ecologică și nu sistematică a speciei.

La plantele și animalele de zile lungi, creșterea zilelor de primăvară și de începutul verii stimulează procesele de creștere și pregătirea pentru reproducere. Scurtarea zilelor din a doua jumătate a verii și toamna provoacă inhibarea creșterii și pregătirea pentru iarnă. Astfel, rezistența la îngheț a trifoiului și lucernă este mult mai mare atunci când plantele sunt cultivate în zile scurte decât în ​​zilele lungi. Copacii care cresc în orașele din apropiere lămpile stradale, ziua de toamnă se dovedește a fi prelungită, ca urmare, căderea frunzelor este întârziată și sunt expuși mai des la degerături.

Studiile au arătat că plantele de zi scurtă sunt deosebit de sensibile la fotoperioadă, deoarece durata zilei în patria lor variază puțin pe parcursul anului, iar schimbările climatice sezoniere pot fi foarte semnificative. La speciile tropicale, răspunsul fotoperiodic le pregătește pentru anotimpurile uscate și ploioase. Unele soiuri de orez din Sri Lanka, unde variația anuală totală a duratei zilei este mai mică de o oră, observă diferențe chiar și minuscule de ritm al luminii, care determină momentul în care înfloresc.

Fotoperiodismul insectelor poate fi nu numai direct, ci și indirect. De exemplu, la musca rădăcină de varză, diapauza de iarnă apare prin influența calității alimentelor, care variază în funcție de starea fiziologică a plantei.

Durata perioadei de lumină naturală, care asigură trecerea la următoarea fază de dezvoltare, se numește durata critică a zilei pentru această fază. Pe măsură ce latitudinea crește, lungimea zilei critice crește. De exemplu, trecerea la diapauză a viermilor mugurii de măr la o latitudine de 32 ° are loc atunci când perioada de lumină este de 14 ore, 44 ° -16 ore, 52 ° -18 ore.Lungimea critică a zilei servește adesea ca un obstacol în calea latitudinale. mișcarea plantelor și animalelor și introducerea lor .

Fotoperiodismul plantelor și animalelor este o proprietate fixată ereditar, determinată genetic. Cu toate acestea, reacția fotoperiodică se manifestă numai sub o anumită influență a altor factori de mediu, de exemplu, într-un anumit interval de temperatură. Într-o anumită combinație de condiții de mediu, dispersarea naturală a speciilor în latitudini neobișnuite este posibilă, în ciuda tipului de fotoperiodism. Astfel, în regiunile tropicale muntoase înalte există multe plante sa ai o zi lunga, oameni din climă temperată.

În scopuri practice, durata orelor de lumină se modifică atunci când se cultivă culturi în teren închis, se controlează durata de iluminare, se crește producția de ouă a găinilor și se reglează reproducerea animalelor purtătoare de blană.

Perioadele medii de dezvoltare pe termen lung ale organismelor sunt determinate în primul rând de clima zonei; la acestea sunt adaptate reacțiile fotoperiodismului. Abaterile de la aceste date sunt determinate de condițiile meteorologice. Când condițiile meteorologice se schimbă, sincronizarea fazelor individuale se poate modifica în anumite limite. Acest lucru este deosebit de pronunțat la plante și animale poikiloterme.’ Astfel, plantele care nu au câștigat cantitatea necesară temperaturi efective, nu poate înflori nici măcar în condiții de fotoperioadă care stimulează trecerea la o stare generativă. De exemplu, în regiunea Moscovei, mesteacănii înfloresc în medie pe 8 mai, când suma temperaturilor efective se acumulează la 75 °C. Cu toate acestea, în abaterile anuale, momentul înfloririi sale variază între 19 aprilie și 28 mai. Animalele homeoterme răspund la condițiile meteorologice prin schimbarea comportamentului, a datelor de cuibărit și a migrațiilor.

Studiul modelelor de dezvoltare sezonieră a naturii este realizat de o ramură aplicată specială a ecologiei - fenologie (traducere literală din greacă - știința fenomenelor).

Conform legii bioclimatice a lui Hopkins, pe care a derivat-o în raport cu condițiile din America de Nord, momentul declanșării diferitelor fenomene sezoniere (fenodat) diferă în medie cu 4 zile pentru fiecare grad de latitudine, pentru fiecare 5 grade de longitudine și pentru 120 m altitudine, adică cu cât terenul este mai la nord, la est și mai înalt, cu atât începe mai târziu primăvara și cu atât debutul toamnei mai devreme. În plus, datele fenologice depind de condițiile locale (relief, expunere, distanța față de mare etc.). În Europa, momentul declanșării evenimentelor sezoniere se schimbă pentru fiecare grad de latitudine nu cu 4, ci cu 3 zile. Prin conectarea punctelor de pe hartă cu aceleași fenodați se obțin izolinii care reflectă frontul înaintării primăverii și declanșarea următoarelor fenomene sezoniere. Are mare importanță pentru planificarea multor activități economice, în special lucrări agricole.

Schimbările climatice sezoniere afectează funcționarea organismului. Să ne uităm la cum să ne ocupăm de asta.

Starea emoțională depinde direct de vreme, așa că toamna și iarna, când zilele devin mai scurte și sunt din ce în ce mai puține zile însorite, este ușor să cazi în depresie.

Cum să te descurci cu blues-ul de toamnă

Principalul lucru este să nu fii agățat de o dispoziție proastă. Vitaminele (fructe, legume) și activitatea fizică vor veni în ajutor. Pentru a-ți menține corpul în formă, sunt suficiente plimbările zilnice: 30 de minute înainte de serviciu și 1,5 ore după - acesta este un exemplu :) Doar coboară cu o oprire mai devreme sau mergi până la metrou. Acest lucru este deosebit de important dacă vă petreceți cea mai mare parte a zilei de lucru stând la un computer.

Bioritmuri umane toamna

Datorită scurtării orelor de lumină, corpul „se pierde în timp” și experimentează stres. Ca urmare, apar schimbări sezoniere - slăbiciune, somnolență și apatie.

Ce să fac: Sunt zile în care este absolut imposibil să te ridici din pat. Și dacă reușești, atunci toată ziua ești atras de somn incontrolabil. O modalitate eficientă de a te trezi este să respiri încet și profund de 10 ori, să faci gimnastică și să bei un pahar de legume proaspăt stoarse sau suc de fructe. Sângele transportă oxigenul către toate celulele corpului, iar glucoza activează activitatea creierului.

Vigoarea și starea bună depind și de fluxul limfatic adecvat. Limfa se deplasează prin vase și capilare datorită contracției musculare, eliberând organismul de toxine. Puteți stimula fluxul limfatic prin masaj. Când faceți un duș, frecați-vă corpul cu mișcări de jos în sus - de la picioare până la șolduri, de la oase la umeri, de la talie până la gât.

Boli digestive

Organismul se pregătește intens pentru iarnă și acumulează rezerve de grăsime. Mulți oameni experimentează un sentiment constant de foame în acest moment, iar unii suferă de tulburări de stomac.

Prevenirea

Pentru a evita exacerbarea bolilor gastrointestinale, exclude din dieta ta alimentele picante, sarate, grase, bauturile carbogazoase si condimentele. Este recomandat să mănânci des, dar în porții mici. Este mai bine să gătiți feluri de mâncare la abur. Dacă stomacul tău este deosebit de sensibil, treci la piure pentru un timp. În plus, este recomandat să consumați o mână de nuci și fructe uscate (înmuiate în prealabil în apă peste noapte), acestea au un efect benefic asupra muncii sistem digestiv, dacă este consumat cu moderație, desigur.

Boli de inimă

La fel ca restul corpului, inima sistem vascularîn perioada de toamnă se lucrează în regim intensiv. Modificările tensiunii arteriale pot fi o îngrijorare, iar pacienții cu inimă sunt, în general, expuși riscului.

Prevenirea

Este necesar să te limitezi în anumite alimente. De exemplu, este recomandat să renunți la sare și la alimentele sărate în general - hering, caviar, măsline, castraveți, pește uscat etc. Ele contribuie la îngroșarea sângelui și pot provoca un accident vascular cerebral sau un atac de cord. Dar puteți mânca o mulțime de nuci, fructe uscate și legume - acestea conțin substanțe care întăresc mușchiul inimii. Se recomanda inceperea zilei cu un pahar cu apa si mic dejun sanatos- fructe sau salata de fructe.

Schimbarea anotimpurilor se produce destul de des și pentru fiecare dintre noi asta înseamnă, cel puțin, nevoia de a ne reactualiza garderoba. Maximul este dorința naturală a organismului de a adapta toate organele și sistemele la noul sezon climatic, de a întări sistemul imunitar, de a activa anumite zone ale creierului, de a începe sau încetini anumite procese. Bioritmurile umane sezoniere sunt responsabile pentru toate acestea.

Procese ale bioritmurilor sezoniere

Schimbarea anotimpurilor are un impact semnificativ asupra unei persoane, asupra activității sale de viață și asupra gândirii, deși astăzi o persoană practic nu observă schimbările, adică pur și simplu nu le acordă atenție și nu le corelează în mod specific cu tranziția iarnă la vară, toamnă la iarnă etc. Între timp, aproape fiecare celulă a corpului nostru așteaptă schimbarea orelor de lumină, modul în care vântul și ciclonii climatici își vor schimba mișcarea, cât de mult va deveni mai rece și multe, multe altele.

Procesele care se supun cursului natural al anotimpurilor determină abilitățile de adaptare ale unei persoane la mediul său, nu numai naturale, ci și sociale - bioritmurile sezoniere determină rezistența la stres a unei persoane și predispoziția sa intelectuală.

Următorul model poate fi luat ca bază pentru influența bioritmurilor sezoniere asupra activității umane: în perioada primăvară-vară, sistemul nervos este mai sensibil și mai excitat, răspunde rapid la schimbări, dar în perioada toamnă-iarnă, o inversare. are loc o reacție a sistemului nervos, activitatea organelor scade, iar abilitățile intelectuale sunt tocite. În timpul iernii, oamenii sunt adesea predispuși la depresie pe termen lung, sunt mai susceptibili la îmbolnăviri și își revin mai greu după oboseala cronică. Primăvara, putem observa o creștere a funcțiilor de protecție ale organismului și o producție mai activă de hormoni, inclusiv hormonul „fericirii” și hormonii sexuali.

Activitatea tuturor organelor și sistemelor depinde de fenomenul bioritmurilor sezoniere și de cât de ușor sau greu este tolerat de persoana însăși. Chiar și ritmurile circadiene de bază, care au o importanță centrală pentru dezvoltarea și funcționarea umană, sunt, de asemenea, foarte dependente de cursul ritmurilor sezoniere.

De ce este important să luăm în considerare influența bioritmurilor sezoniere?

Există mulți factori care confirmă dependența directă a influenței schimbărilor sezoniere ale naturii asupra modificărilor din organism, inclusiv cele mecanice, adică cele făcute de alte persoane. În funcție de sezonul climatic:

Sunt din ce în ce mai bine sau mai rău? interventii chirurgicale;
medicamentele sunt absorbite sau nu, efectul lor asupra organismului se înrăutățește;
Bolile, precum și modificările legate de vârstă, trec rapid sau cu complicații;
pot apărea izbucniri emoţionale, atât pozitive cât şi caracter negativ;
poate fi ridicat cea mai buna perioada pentru sarcină și naștere;
există şansa de a găsi o perioadă favorabilă pentru persoană anumeîn sfera profesională şi personală.

Consecințele asupra sănătății generale din cauza perturbării bioritmurilor sezoniere

Deoarece procesele bioritmurilor sezoniere din corpul uman sunt responsabile pentru aproape orice, consecințele încălcării acestor fenomene biologice afectează aproape toate organele și sistemele. La rândul său, nu trebuie să așteptați mult timp pentru „defecțiuni” din sistemul de bioritm, care este facilitat de viața în lumea civilizată, într-o societate care a uitat de mult ce înseamnă să urmezi chemarea naturii.

În ciuda faptului că iarna este o perioadă de așteptare și de adunare a forțelor pentru corpul nostru, îl folosim fără milă la locul de muncă, îl umplem cu o abundență de alimente inutile în timpul sărbătorilor, agravând cursul multor boli. În acest moment, se intensifică și stresul, se acumulează oboseala, ceea ce duce în cele din urmă la depresie prelungită deja primăvara și vara.

Dar acestea sunt doar probleme superficiale. Dacă ne uităm puțin mai profund, vom vedea că chiar și nerespectarea parțială a bioritmurilor sezoniere, dorința de a-și „rupe” nevoile naturale, duce la perturbări în funcționarea celulelor și la transmiterea codului genetic. Acest lucru, la rândul său, afectează abilitățile de adaptare ale generațiilor viitoare. De aceea este foarte importantă monitorizarea schimbărilor în propria stare în timpul anotimpurilor în schimbare, la fel cum este importantă viața însăși. Sarcina principală a unei persoane care caută să-și păstreze abilitățile naturale ale corpului său de a proteja, dezvolta și reproduce este sensibilitatea față de sine, fizică și stare de spirit. Întocmirea programelor individuale de activitate va veni în ajutor.

În timpul înghețurilor și vântului puternic, 200-300 și, uneori, 500 de pinguini se adună într-o mulțime și, îndreptându-se la înălțimea lor completă, se apasă strâns unul împotriva celuilalt, formând așa-numita „broaște țestoasă” - un cerc dens. Acest cerc se rotește lent, dar continuu în jurul centrului, păsările înghesuite încălzindu-se reciproc. După furtună, pinguinii se împrăștie. Oamenii de știință francezi au fost uimiți de această termoreglare „socială”. Măsurând temperatura din interiorul „țestoasei” și de-a lungul marginilor acesteia, ei erau convinși că la 19° sub zero, temperatura păsărilor din centru ajungea la 36° Celsius, iar până la măsurarea temperaturii, păsările muriseră de foame. timp de aproximativ 2 luni. Singur, un pinguin pierde peste 200 g în greutate în fiecare zi, iar într-o „țestoasă” pierde aproximativ 100 g, adică „arde” jumătate din combustibil.

Vedem că caracteristicile adaptării sunt de mare importanță pentru supraviețuirea unei specii. În lunile mai - iunie, când este iarnă în Antarctica, pinguinii împărați depun ouă cu o greutate de aproximativ 400-450 g. Femela ține post până în ziua în care este depus ouul. Apoi femelele pinguini pleacă la o vânătoare de 2 luni după mâncare, iar masculii nu mănâncă nimic în acest timp, încălzind oul. De regulă, puii eclozează din ou după ce mama se întoarce. Puii sunt crescuți de mama lor din iulie până în decembrie.

În primăvara antarctică, sloturile de gheață încep să se topească și să se despartă. Aceste bancuri de gheață transportă pinguini tineri și adulți în larg, unde bebelușii sunt în cele din urmă formați în membri independenți ai uimitoarei societăți de pinguini. Această sezonalitate se manifestă de la an la an.

Modificări sezoniere în procesele fiziologice sunt observate și la om. S-au acumulat numeroase informații despre aceasta. Observațiile oamenilor de știință indică faptul că „asimilarea ritmului” (A. A. Ukhtomsky) are loc nu numai în micro-intervale de timp, ci și în macro-intervale. Cel mai strălucitor dintre temporar modificări ciclice procesele fiziologice sunt schimbări sezoniere anuale, strâns legate de ciclurile meteorologice sezoniere, și anume o creștere a metabolismului bazal în primăvară și o scădere în toamnă și iarnă, o creștere a procentului de hemoglobină în primăvară și vară, o modificare a excitabilității centrul respirator primăvara și vara. Oamenii de știință au descoperit că conținutul de hemoglobină și numărul de celule roșii din sângele uman în timpul iernii sunt cu 21% mai mari decât vara. Tensiunea arterială maximă și minimă crește de la lună la lună pe măsură ce se răcește. Diferența dintre nivelul tensiunii arteriale de vară și iarnă ajunge la 16%. Sistemul vascular și sângele sunt deosebit de sensibile la schimbările sezoniere. Tensiunea arterială maximă și minimă vara este mai mică decât iarna. Numărul de globule roșii la bărbați este puțin mai mare vara și mai mic la femei decât iarna, iar indicatorul de hemoglobină, dimpotrivă, este mai mic la bărbați vara și mai mare la femei decât în ​​alte anotimpuri. Indicele de culoare al sângelui vara este mai scăzut decât în ​​alte anotimpuri.

A.D. Slonim și colegii săi au obținut date oarecum diferite atunci când au observat oamenii care trăiau în nord. Ei au descoperit că cel mai mare procent de hemoglobină din sânge a fost observat în lunile de vară, iar cel mai scăzut în iarna și primăvara. O mare cantitate de material experimental privind studiul dinamicii sezoniere a eritrocitelor, hemoglobinei, tensiunii arteriale, pulsului, reacției de sedimentare a eritrocitelor (ERS) a fost acumulată de M. F. Avazbakieva în condiții Asia Centralași Kazahstan. Au fost examinate aproximativ 3.000 de persoane (2.000 de bărbați și 1.000 de femei). S-a demonstrat că ROE la bărbați se accelerează oarecum vara, dar la sosirea la munte în toate anotimpurile anului, de regulă, încetinește. Oamenii de știință cred că modificările ROE observate la munți se datorează acțiunii radiației solare. Aceste schimbări indică un efect general benefic al climei de munte înalte asupra oamenilor și o scădere a defalcării proteinelor în timpul aclimatizării.

Într-un cadru de laborator, expunerea unei persoane la razele ultraviolete poate provoca modificări similare cu cele observate în conditii naturale zonele înalte. În mod regulat, pe o perioadă lungă de timp, examinând 3.746 de oameni care locuiesc în Kiev, V.V. Kovalsky a constatat că conținutul maxim de hemoglobină din sângele bărbaților are loc primăvara (în principal în martie), iar la femei - iarna (cel mai adesea în ianuarie). ). Conținutul minim de hemoglobină se observă la bărbați în august, la femei - în iulie.

La maimuțele inferioare (babuini Hamadryas), fluctuațiile sezoniere ale unor parametri biochimici ai sângelui cum ar fi zahărul, colesterolul, azot rezidual, proteine, acid adenozin trifosforic. A descoperit că în timp de iarna nivelul zahărului din sânge a scăzut și conținutul de acid adenozin trifosforic și colesterol a crescut comparativ cu perioada de vară. S-a constatat că, dacă în zona de mijloc nivelul metabolismului bazal iarna scade semnificativ și acest lucru se datorează probabil faptului că iarna stimularea luminii (zile scurte) este redusă și activitatea fizică a unei persoane scade, atunci când o persoană se mută în iarna din zona de mijloc la condițiile subtropicalelor Abhaziei, el și-ar transfera corpul din condițiile de iarnă în condițiile de primăvară și vară. În aceste cazuri schimbul crește, coeficientul respirator practic nu se modifică în lunile de iarnă și rămâne același ca și vara. Autorul consideră aceste schimbări ca un caz unic de perversiune a ritmului sezonier la om.

Potrivit unor cercetători, variabilitatea sezonieră a proceselor fiziologice observate de-a lungul anului își repetă într-o oarecare măsură periodicitatea zilnică, iar starea organismelor vara și iarna coincide într-o oarecare măsură cu starea lor în timpul zilei și al nopții. Studiind comportamentul liliecilor din peștera Adzaba de lângă Sukhumi, A.D. Slonim observă că schimbările periodice zilnice ale termoreglării coincid cu zborul șoarecilor din peșteră - perioada activității lor seara și noaptea, iar acest ritm este cel mai bine exprimat în primavara si vara.

Primavara, primavara... Fiecare primavara ne entuziasmeaza din nou. o În primăvară toți, indiferent de vârstă, avem acel sentiment incitant când suntem gata să repetăm ​​după poeți și foarte tineri: totul în această primăvară este special. Primăvara pune omul într-o dispoziție specială, pentru că primăvara este, în primul rând, dimineața, trezirea devreme. Totul în jur este reînnoit în natură. Dar omul este și o parte a naturii, iar primăvara are loc în fiecare dintre noi. Primăvara nu este doar o perioadă de speranță, ci și o perioadă de anxietate.

Întrebați orice fermier, iar el vă va răspunde că în primăvară o persoană care și-a legat viața de pământ este mai preocupată ca niciodată. Trebuie să apreciem toate anotimpurile, toate cele douăsprezece luni. Nu este toamna minunată! Toamna este bogată în recolte bogate în grădini, câmpuri și livezi, culori strălucitoare și cântece de nuntă. De pe vremea lui Pușkin, se obișnuiește să se considere această perioadă a anului drept acel moment minunat în care o persoană vine inspirația, când vine un val de forță creativă („Și în fiecare toamnă înfloresc din nou...”). Toamna Boldino a lui Pușkin este cea mai bună dovadă în acest sens. Farmecele atotputernice ale toamnei. Dar „cum să explic asta?” – se întrebă poetul.

Pasiunea unei persoane pentru un anumit sezon este de obicei subiectivă. Și totuși, oamenii de știință au observat că în toamnă metabolismul unei persoane și tonusul general al corpului cresc, procesele de viață se intensifică, se observă o creștere a funcțiilor vitale și crește consumul de oxigen. Toate acestea sunt o reacție naturală de adaptare, pregătind organismul pentru o iarnă lungă și grea. În plus, culorile toamnei - galben, roșu - au un efect incitant asupra unei persoane. După căldura verii, aerul răcoros revigorează. Imaginile naturii care se estompează, la început propice tristeții și reflecției, activează ulterior activitatea unei persoane sănătoase.

Celelalte anotimpuri - iarna și vara - nu au farmecul lor? Nu există pauze între anotimpuri - viața este continuă. Oricât de puternice ar fi gerurile, oricât de groasă este iarna afară, tot se termină cu topirea zăpezii. Iar claritatea răsăritului de primăvară lasă loc unei zile fierbinți de vară. Relația dintre funcția corpului și anotimpuri, observată pentru prima dată de Hipocrate și Avicenna, pentru o lungă perioadă de timp nu a găsit nicio bază științifică.

S-a stabilit acum că unul dintre sincronizatorii ritmurilor sezoniere, precum și a ritmurilor zilnice, este durata orelor de lumină. Date cercetare experimentală arata ca inaltimea ritmului endogen atinge maximul in perioada primavara-vara, iar minimul in perioada toamna-iarna. Analiza datelor experimentale indică faptul că trăsătură caracteristică schimbări sezoniere în reactivitatea organismului - absența schimbărilor unidirecționale în diferitele sale componente. Acest lucru dă motive să credem că schimbările sezoniere depind de fezabilitatea biologică a fiecăreia dintre componentele sale, asigurând constanța. mediu intern corp. Maximul funcțional de primăvară-vară este probabil asociat cu stadiul reproductiv al vieții corpului. Întărirea simultană a funcției diferitelor glande endocrine observată în această perioadă servește ca un indicator clar al unei caracteristici fixate filogenetic a organismului, care vizează îmbunătățirea proceselor metabolice în timpul perioadei de reproducere.

Frecvența sezonieră a activității vitale a organismului - manifestare generală adaptarea organismului la condițiile de mediu. Sincronizarea ritmurilor biologice cu ciclurile geofizice ale Pământului, care favorizează diferențierea speciilor de plante și animale, nu și-a pierdut semnificația pentru oameni. S-a stabilit dependența frecvenței cazurilor de diferite boli de perioada anului. Un studiu al datelor date și al ratelor de spitalizare în diferite anotimpuri ale anului pentru pacienții din trei clinici mari din Leningrad indică faptul că diferite boli au sezonalitate diferită. Iarna este perioada cea mai nefavorabilă pentru pacienți hipertensiune. Pentru pacienții cu boală coronariană, toamna s-a dovedit a fi un anotimp deosebit de periculos. Este această perioadă care se caracterizează prin cel mai mare număr de vizite ale medicilor de urgență la pacienții cu infarct miocardic și angină pectorală. Față de alte anotimpuri ale anului, primăvara s-a înregistrat cel mai mare numărîncălcări circulatia cerebrala, iar cea mai mică vara.

Primavara si intr-o masura mai mica perioade de toamnă- cel mai puțin amenințat pentru apariția bolilor infecțioase. Studiul suplimentar al frecvenței sezoniere a bolilor ne va permite să dezvoltăm măsuri terapeutice și preventive bazate științific.

Schimbările sezoniere includ schimbări profunde în organism influențate de modificări nutriționale, temperatura ambiantă, regimul solar radiant și sub influența modificărilor periodice ale glandelor endocrine, asociate în principal cu reproducerea animalelor. Problema însăși a factorilor de mediu care determină periodicitatea sezonieră este extrem de complexă și nu a primit încă o rezolvare completă; în formarea ciclurilor sezoniere, schimbările în funcțiile gonadelor devin de mare importanță, glanda tiroida etc., având un caracter foarte stabil. Aceste modificări, bine stabilite morfologic, sunt foarte stabile în dezvoltarea lor secvențială pentru diferite specii și complică foarte mult analiza influenței factorilor fizici care determină periodicitatea sezonieră.

Schimbările sezoniere din organism includ și reacții comportamentale. Ele constau fie în fenomenele de migrații și migrații (vezi mai jos), fie în fenomenele de hibernare de iarnă și de vară, fie, în final, în diverse activități de construcție de vizuini și adăposturi. Există o relație directă între adâncimea vizuinilor unor rozătoare și scăderea temperaturii de iarnă.

Modul de iluminare este de mare importanță pentru activitatea zilnică totală a animalului. Prin urmare, periodicele sezoniere nu pot fi luate în considerare fără distribuția latitudinală a organismelor. Figura 22 prezintă sezoanele de reproducere ale păsărilor la diferite latitudini ale emisferelor nordice și sudice. Momentul de reproducere este în mod clar mutat la lunile anterioare când se deplasează de la nord la sud în emisfera nordică și o imagine aproape în oglindă a acestor relații în emisfera sudică. Dependențe similare sunt cunoscute pentru mamifere, de exemplu, oi. Aici luăm în considerare în principal

modificări fiziologiceîn corp, care apar în climatul temperat al latitudinilor mijlocii ale emisferei nordice. Cele mai mari schimbări în organism în timpul anotimpurilor se referă la sistemul sanguin, metabolismul general, termoreglarea și parțial digestia. De o importanță excepțională pentru organismele boreale este acumularea de grăsime ca potențial energetic, cheltuită pentru menținerea temperaturii corpului și a activității musculare.

Cele mai vizibile modificări ale activității locomotorii în diferite anotimpuri pot fi observate la animalele diurne, ceea ce este legat, fără îndoială, de regimul de iluminare. Aceste relații au fost cel mai bine studiate la maimuțe (Shcherbakova, 1949). Când ţin maimuţe pt pe tot parcursul anului la o temperatură constantă a mediului, activitatea zilnică totală depindea de durata orelor de lumină: o creștere a activității a avut loc în mai

și iunie. O creștere a activității zilnice totale a fost observată în decembrie și ianuarie. Acesta din urmă nu poate fi în niciun fel atribuit influenței orelor de lumină și este probabil asociat cu manifestările de primăvară în natură în condițiile Sukhumi (Fig. 23).

Aceste studii au relevat, de asemenea, o periodicitate sezonieră semnificativă a temperaturii corpului la maimuțe. Cea mai ridicată temperatură în rect a fost observată în iunie, cea mai scăzută - în ianuarie. Aceste schimbări nu pot fi explicate prin schimbările de temperatură din mediul extern, deoarece temperatura camerei a rămas constantă. Este foarte probabil să fi existat un efect de răcire prin radiații din cauza temperaturii reduse a pereților încăperii.

În condiții naturale (Khrustselevskiy și Kopylova, 1957), voleii lui Brandt din sud-estul Transbaikaliei prezintă o puternică dinamică sezonieră a activității locomotorii. Au o scădere bruscă a activității - părăsind vizuinile lor în ianuarie, martie, noiembrie și decembrie. Motivele acestui tipar de comportament sunt destul de complexe. Ele sunt asociate cu natura sarcinii la femelele de obicei foarte active, cu momentul răsăritului și apusului soarelui, cu temperaturi ridicate vara și scăzute iarna. Activitatea zilnică studiată în natură este mult mai complexă și nu reflectă întotdeauna tabloul obținut de cercetător folosind tehnica actografică.

Relații la fel de complexe au fost descoperite (Leontiev, 1957) pentru voleul lui Brandt și gerbilul mongol din regiunea Amur.

La nurci (Ternovsky, 1958), se observă modificări semnificative ale activității motorii în funcție de anotimpuri. Cea mai mare activitate are loc primăvara și vara, ceea ce se datorează aparent duratei orelor de lumină. Cu toate acestea, pe măsură ce temperaturile scad, activitatea scade, la fel ca și precipitațiile. Toate ungulatele de turmă, fără excepție, prezintă modificări sezoniere ale densității turmei, care se exprimă clar în elan. La reni, relațiile de turmă (grupare, succesiune) sunt mai vizibile toamna decât vara sau primăvara (Salgansky, 1952).

Modificările sezoniere ale metabolismului (metabolismul bazal) au fost cel mai bine studiate. În 1930, cercetătorul japonez Ishida (Ishida, 1930) a descoperit o creștere semnificativă a metabolismului bazal la șobolani în primăvară. Aceste fapte au fost apoi confirmate de numeroase studii (Kayser, 1939; Vânzători, Scott a. Thomas, 1954; Kocarev, 1957; Gelineo a. Heroux, 1962). De asemenea, s-a stabilit că iarna metabolismul bazal la șobolani este mult mai scăzut decât vara.

Schimbări sezoniere foarte izbitoare ale metabolismului bazal se găsesc la animalele purtătoare de blană. Astfel, metabolismul bazal la vulpile arctice vara comparativ cu iarna este crescut cu 34%, iar la vulpile argintii-negru - cu 50% (Firstov, 1952). Aceste fenomene sunt, fără îndoială, asociate nu numai cu ciclul sezonier, ci și cu supraîncălzirea care are loc vara (vezi cap. V) și remarcat de diferiți cercetători la vulpile arctice și la câinii raton (Slonim, 1961). La șobolanii cenușii din Arctica s-a constatat o creștere a metabolismului și primăvara și o scădere în toamnă.

Studiul termoreglării chimice la speciile polare (vulpi arctice, vulpi, iepuri de câmp) iernate în condițiile Grădinii Zoologice Leningrad (Isaakyan și Akchurin,

1953), a arătat, în aceleași condiții de detenție, schimbări sezoniere abrupte ale termoreglării chimice la vulpi și câini raton și absența schimbărilor sezoniere la vulpea arctică. Acest lucru este deosebit de pronunțat în lunile de toamnă, când animalele sunt în blană de vară. Autorii explică aceste diferențe prin reacții specifice locuitorilor arctici - vulpile arctice - la schimbările de iluminare. Vulpile arctice nu au practic nicio termoreglare chimică toamna, deși stratul izolator de lână nu a devenit încă iarnă până în acest moment. Evident, aceste reacții specifice animalelor polare nu pot fi explicate doar prin proprietăți fizice piele: sunt rezultatul unor caracteristici complexe specifice speciei ale mecanismelor nervoase și hormonale de termoreglare. Aceste reacții în forme polare sunt combinate cu izolarea termică (Scholander și colaboratorii, vezi pagina 208).

O cantitate mare de material privind schimbările sezoniere ale schimbului de gaze la diferite specii de rozătoare (Kalabukhov, Ladygina, Mayzelis și Shilova, 1951; Kalabukhov, 1956, 1957; Mikhailov, 1956; Skvortsov, 1956; Chugunov, Kudryashov, etc. și Chugunov, etc. .) au aratat ca in La rozatoarele nehibernante se poate observa o crestere a metabolismului toamna si o scadere iarna. Lunile de primăvară se caracterizează printr-o creștere a metabolismului, iar lunile de vară printr-o scădere relativă. Aceleași date cu privire la un material foarte mare au fost obținute pentru volea comună și volea de mal din regiunea Moscovei.

Curba sezonieră a modificărilor metabolice la mamiferele care nu hibernează poate fi reprezentată schematic după cum urmează. Cel mai înalt nivel al metabolismului se observă primăvara în perioada activității sexuale, când animalele, după restricția alimentară de iarnă, încep activități active de producere a alimentelor. Vara, nivelul metabolismului scade din nou oarecum din cauza temperaturilor ridicate, iar toamna creste usor sau se mentine la nivelul verii, scazand treptat spre iarna. În timpul iernii, există o scădere ușoară a metabolismului bazal, iar până în primăvară crește brusc din nou. Acest model general de modificări ale nivelului schimbului de gaze de-a lungul anului pentru specii individuale și în condiții individuale poate varia semnificativ. Acest lucru se aplică în special animalelor de fermă. Astfel, metabolismul bazal la vacile care nu alăptează (Ritzman a. Benedict, 1938) în lunile de vară, chiar și în a 4-a zi de post, era mai mare decât iarna și toamna. În plus, este foarte important de menționat că creșterea de primăvară a metabolismului la vaci nu este asociată cu sarcina și alăptarea, cu condiții în grajd sau pe pășune. În cazul adăposturilor de stand, schimbul de gaze în primăvară se dovedește a fi mai mare decât în ​​cazul pășunatului din toamnă, deși pășunatul în sine crește schimbul de gaze în repaus pe tot parcursul sezonului de pășunat (Kalitaev, 1941).

Vara, schimbul de gaze la cai (în repaus) crește cu aproape 40% față de iarnă. În același timp, crește conținutul de eritrocite din sânge (Magidov, 1959).

Diferențe foarte mari (30-50%) în metabolismul energetic iarna și vara se observă la reni (Segal, 1959). La oaia Karakul, în ciuda sarcinii care are loc iarna, există o scădere semnificativă a schimbului de gaze. Cazurile de scădere a metabolismului în timpul iernii la reni și oile Karakul sunt, fără îndoială, asociate cu restricții alimentare în timpul iernii.

Modificările metabolismului bazal sunt, de asemenea, însoțite de schimbări ale termoreglării chimice și fizice. Acesta din urmă este asociat cu o izolare termică crescută (izolatie) haina si pene iarna. O scădere a izolației termice vara afectează atât nivelul punctului critic (vezi cap. V), și asupra intensității termoreglării chimice. Deci, de exemplu, valorile transferului de căldură vara și iarna la diferite animale sunt: ​​pentru veverițe, ca 1: 1; la câinele 1: 1,5; în iepurele 1: 1,7. În funcție de anotimpurile anului, transferul de căldură de la suprafața corpului se modifică semnificativ din cauza proceselor de năpârlire și murdărie cu lână de iarnă. La păsări, activitatea electrică a mușchilor scheletici (datorită absenței termogenezei necontractile) nu se modifică iarna și vara; la mamifere, de exemplu șobolanul gri, aceste diferențe sunt foarte semnificative (Fig. 25).

S-au constatat modificări sezoniere în punctul critic metabolic în În ultima vreme la animalele polare din Alaska (Irving, Krogh a. Monson, 1955) - pentru vulpea roșie sunt +8° vara, -13° iarna; pentru veverițe - +20°C vara și iarna; într-un porcușpin (Erethizoon dorsatum) vara +7°, iar iarna -12°С. Autorii asociază, de asemenea, aceste modificări cu schimbări sezoniere ale izolației termice a blănii.

Metabolismul la animalele polare iarna, chiar și la o temperatură de -40° C, crește relativ ușor: la vulpe și porcul polar - nu mai mult de 200% din nivelul metabolic în punctul critic, la veveriță - aproximativ 450-500 %. Date similare au fost obținute în condițiile grădinii zoologice din Leningrad despre vulpi și vulpi arctice (Olnyanskaya și Slonim, 1947). O schimbare a punctului critic al metabolismului de la o temperatură de +30°C la +20°C a fost observată la șobolanul cenușiu în timpul iernii (Sinichkina, 1959).

Studiul schimbărilor sezoniere ale schimbului de gaze în piețele de stepă ( Lagurus lagurus) a arătat (Bashenina, 1957) că iarna punctul lor critic, spre deosebire de alte specii de volei, este neobișnuit de scăzut - aproximativ 23 ° C. Punctul critic al metabolismului la gerbilii de la amiază se schimbă în diferite anotimpuri, dar la gerbilul pieptănat rămâne constant ( Mokrievici, 1957).

Cele mai mari valori ale consumului de oxigen la temperaturi ambientale de la 0 la 20°C au fost observate la șoarecii cu gât galben prinși vara, iar cele mai scăzute iarna (Kalabukhov, 1953). Datele pentru șoarecii capturați în toamnă au fost în poziția de mijloc. Aceeași lucrare a făcut posibilă descoperirea unor modificări foarte interesante ale conductivității termice a lânii (preluate de la animale și piei uscate), crescând foarte mult vara și scăzând iarna. Unii cercetători tind să atribuie acestei circumstanțe un rol principal în schimbările metabolismului și termoreglarea chimică în diferite anotimpuri ale anului. Desigur, astfel de dependențe nu pot fi negate, dar și animalele de laborator (șobolanii albi) au o dinamică sezonieră pronunțată chiar și la temperaturi constante ale mediului (Isaakyan și Izbinsky, 1951).

În experimente pe maimuțe și carnivore sălbatice, s-a descoperit (Slonim și Bezuevskaya, 1940) că termoreglarea chimică primăvara (aprilie) este mai intensă decât toamna (octombrie), în ciuda faptului că temperatura ambientală a fost aceeași în ambele cazuri (Fig. 26) . Evident, acesta este rezultatul influenței anterioare a iernii și verii și a modificărilor corespunzătoare

V sisteme endocrine corp. Vara are loc o scădere a intensității termoreglării chimice, iar iarna are loc o creștere.

Modificări sezoniere deosebite în termoreglarea chimică au fost găsite la veverița de pământ galbenă care hibernează iarna și vara și la veverița de pământ cu degete subțiri care nu hibernează (Kalabukhov, Nurgeldyev și Skvortsov, 1958). La veverița de pământ cu degete subțiri, schimbările sezoniere ale termoreglării sunt mai pronunțate decât la veverița de pământ galbenă (desigur, în stare de veghe). În timpul iernii, cifra de afaceri a veveriței de pământ cu degetele subțiri crește brusc. La veverița de pământ galbenă vara, termoreglarea chimică este perturbată deja la + 15-5 ° C. Schimbările sezoniere ale termoreglării sunt aproape absente și sunt înlocuite de hibernare lungă de iarnă și vară (vezi mai jos). Schimbările sezoniere ale termoreglării la tarbaganka hibernantă, care hibernează vara și iarna, sunt la fel de slab exprimate.

O comparație între schimbările sezoniere ale termoreglării chimice și ciclul biologic al animalelor (N.I. Kalabukhov și colab.) a arătat că schimbările sezoniere sunt slab exprimate atât la speciile care hibernează, cât și la speciile care petrec iarna în vizuini adânci și sunt puțin expuse la aerul exterior scăzut. temperaturi (de exemplu, un gerbil mare).

Astfel, modificările sezoniere ale termoreglării se reduc în principal la o creștere a izolației termice în timpul iernii, o scădere a intensității reacției metabolice (termoreglare chimică) și o deplasare a punctului critic într-o zonă cu temperaturi ambientale mai scăzute.

Sensibilitatea termică a corpului se modifică, de asemenea, oarecum, ceea ce aparent este asociat cu o schimbare a hainei. Astfel de date au fost stabilite de N.I. Kalabukhov pentru vulpile arctice (1950) și șoarecii cu gât galben (1953).

Pentru șobolanii cenușii care trăiesc în zona de mijloc, temperatura preferată iarna este de la 21 la 24 ° C, vara - 25,9-28,5 ° C, toamna -23,1-26,2 ° C și primăvara - 24,2 ° C (Sinichkina , 1956 ).

În condiții naturale la animalele sălbatice, schimbările sezoniere ale consumului de oxigen și producției de căldură pot depinde în mare măsură de condițiile nutriționale. Cu toate acestea, confirmarea experimentală nu este încă disponibilă.

Funcția hematopoietică se modifică semnificativ odată cu anotimpurile anului. Cele mai izbitoare schimbări în acest sens sunt observate la oameni din Arctica. În primăvară, se poate observa o creștere mare a numărului de celule roșii din sânge și a hemoglobinei (Hb) sânge, care este asociat cu trecerea de la noaptea polară la ziua polară, adică cu modificări ale insolației. Cu toate acestea, chiar și în condiții de insolație suficientă în munții Tien Shan, o persoană în timpul iernii experimentează o cantitate ușor redusă de hemoglobină în sânge. Creștere bruscă a Hbobservat primăvara. Numărul de eritrocite scade primăvara și crește vara (Avazbakieva, 1959). La multe rozătoare, de exemplu, gerbili, conținutul de eritrocite scade vara și crește primăvara și toamna (Kalabukhov și colab., 1958). Mecanismul acestor fenomene este încă neclar. Sunt și modificări ale alimentației, metabolismului vitaminelor, radiațiilor ultraviolete etc. Este posibilă și influența factorilor endocrini, cu un rol deosebit de important jucat de glanda tiroidă, care stimulează eritropoieza.

Cea mai mare importanță în menținerea ritmului sezonier este modificari hormonale, reprezentând atât ciclurile independente de origine endogenă, cât și cele asociate cu influența celui mai important factor de mediu – condițiile de iluminare. În același timp, se conturează deja un model de relații între hipotalamus – glanda pituitară – cortexul suprarenal.

Modificările sezoniere ale relațiilor hormonale au fost identificate la animalele sălbatice în condiții naturale, folosind exemplul modificărilor greutății glandelor suprarenale (care, după cum se știe, joacă un rol important în adaptarea organismului la condiții specifice și nespecifice de „tensiune” -stres).

Dinamica sezonieră a greutății și activității glandelor suprarenale are o origine foarte complexă și depinde atât de „tensiunea” însăși în legătură cu condițiile de viață (nutriție, temperatura mediului), cât și de reproducere (Schwartz et al., 1968). În acest sens, sunt interesante datele privind modificările greutății relative a glandelor suprarenale la șoarecii de câmp nereproducători (Fig. 27). În perioadele de nutriție sporită și condiții optime de temperatură, greutatea glandelor suprarenale crește brusc. Toamna, odată cu vremea rece, această greutate începe să scadă, dar odată cu înființarea stratului de zăpadă se stabilizează. În primăvară (aprilie), greutatea glandelor suprarenale începe să crească din cauza creșterii corpului și a pubertății (Schwartz, Smirnov, Dobrinsky, 1968).

Imaginea morfologică a glandei tiroide la multe specii de mamifere și păsări este supusă unor schimbări sezoniere semnificative. Vara, există o dispariție a foliculului coloid, o scădere a epiteliului și o scădere a greutății glandei tiroide. În timpul iernii, apare relația opusă (Ghicitoare, Smith a. Benedict, 1934; Watzka, 1934; Miller, 1939; Hoehn, 1949).

Variabilitatea sezonieră a funcției tiroidiene la reni este la fel de clară. În mai și iunie se observă hiperfuncția sa cu activitate secretorie crescută celule epiteliale. Iarna, mai ales în martie, activitatea secretorie a acestor celule încetează. Hiperfuncția este însoțită de o scădere a volumului glandei. Date similare au fost obținute la oi, dar modelul este mult mai puțin pronunțat.

În prezent, există numeroase date care indică prezența unor fluctuații sezoniere stabile în conținutul de tiroxină din sânge. Cele mai ridicate niveluri de tiroxină (determinate de conținutul de iod din sânge) se observă în lunile mai și iunie, cele mai scăzute în noiembrie, decembrie și ianuarie. După cum au arătat studiile (Sturm a. Buchholz, 1928; Curtis, Davis a. Philips, 1933; rautacios, 1933) există un paralelism direct între intensitatea formării tiroxinei și nivelul schimbului de gaze la om pe tot parcursul anotimpurilor anului.

Există indicii ale unei strânse legături între răcirea corpului și producția de hormon tiroidian și hormonul hipofizar de stimulare a tiroidei (Uotila, 1939; Voitkevici, 1951). Aceste relații sunt, de asemenea, foarte importante în formarea periodicelor sezoniere.

Aparent, un rol semnificativ în periodicele sezoniere aparține și unui astfel de hormon nespecific precum adrenalina. Un număr mare de dovezi sugerează că adrenalina promovează o mai bună aclimatizare atât la căldură, cât și la frig. Combinațiile de medicamente cu tiroxină și cortizon sunt deosebit de puternice (Hermanson a. Hartmann, 1945). Animalele bine aclimatizate la frig au un continut ridicat acid ascorbicîn cortexul suprarenal (Dugal a. Fortier, 1952; Dugal, 1953).

Adaptarea la temperaturi scăzute ale mediului este însoțită de o creștere a conținutului de acid ascorbic în țesuturi și de o creștere a conținutului de hemoglobină din sânge (Gelineo și Raiewskaya, 1953; Raiewskaya, 1953).

Recent, s-a acumulat o cantitate mare de material care caracterizează fluctuațiile sezoniere ale conținutului de corticosteroizi din sânge și intensitatea eliberării lor în timpul incubației cortexului suprarenal. in vitro.

Rolul regimului de iluminare în formarea ritmului sezonier este recunoscut de marea majoritate a cercetătorilor. Iluminatul, așa cum a fost stabilit la mijlocul secolului trecut (Moleschott, 1855), are un impact semnificativ asupra intensității proceselor oxidative din organism. Schimbul de gaze la oameni și animale crește sub influența luminii (Moleschott u. Fubini, 1881; Arnautov și Weller, 1931).

Cu toate acestea, până de curând, problema influenței luminii și întunecării asupra schimbului de gaze la animale cu stiluri de viață diferite a rămas complet nestudiată și numai atunci când se studia influența intensității luminii asupra schimbului de gaze la maimuțe (Ivanov, Makarova și Fufacheva, 1953) a devenit clar că este întotdeauna mai sus în lumină decât în ​​întuneric. Cu toate acestea, aceste schimbări nu au fost aceleași la toate speciile. În hamadryas, acestea au fost cele mai pronunțate, urmate de maimuțele rhesus, iar efectul iluminării a avut cel mai puțin efect asupra maimuțelor verzi. Diferențele au putut fi înțelese doar în legătură cu caracteristicile ecologice ale existenței speciilor de maimuțe enumerate în natură. Astfel, maimuțele hamadryas sunt locuitori ai zonelor muntoase fără copaci din Etiopia; Macacii Rhesus sunt locuitori ai pădurilor și zonelor agricole cultivate, iar maimuțele verzi sunt locuitori ai pădurilor tropicale dense.

Răspunsul la iluminare apare relativ târziu în ontogeneză. De exemplu, la caprele nou-născute, creșterea schimbului de gaze în lumină în comparație cu întuneric este foarte mică. Această reacție crește semnificativ până în a 20-30-a zi și chiar mai mult până în a 60-a (Fig. 28). S-ar putea crede că la animalele cu activitate în timpul zilei reacția la intensitatea luminii are natura unui reflex natural condiționat.

La lemurii loris nocturni s-a observat relația opusă. Schimbul lor de gaze a fost crescut

în întuneric şi redusă la lumină în timpul determinării schimbului de gaze în cameră. Scăderea schimbului de gaze în lumină a ajuns la 28% la loris.

Faptele influenței luminii sau întunecării pe termen lung asupra corpului mamiferelor au fost stabilite prin studii experimentale ale regimului de lumină (orele de lumină) în legătură cu influențele sezoniere ale luminii. Un număr mare de studii au fost dedicate studiului experimental al influenței orelor de lumină asupra periodicelor sezoniere. Majoritatea datelor au fost colectate pentru păsări, unde creșterea orelor de lumină este un factor care stimulează funcția sexuală (Svetozarov și Streich, 1940; Lobashov și Savvateev, 1953),

Faptele obținute indică atât valoarea duratei totale a orelor de zi, cât și valoarea modificării fazelor de iluminare și întunecare.

Un criteriu bun pentru influența condițiilor de iluminare și a orelor de zi pentru mamifere este apariția ovulației. Cu toate acestea, la mamifere, un astfel de efect direct al luminii asupra ovulației nu poate fi stabilit la toate speciile fără excepție. Numeroase date obţinute pe iepuri (Smelser, Walton a. făceau, 1934), porcușori de Guineea (Dempsey, Meyers, Tânăr a. Jennison, 1934), șoareci (Kirchhof, 1937) și pe veverițe de pământ (galeză, 1938), arată că menținerea animalelor în întuneric complet nu are niciun efect asupra proceselor de ovulație.

În studii speciale, „condițiile de iarnă” au fost simulate prin răcire (de la -5 la +7 ° C) și menținerea lor în întuneric complet. Aceste condiții nu au afectat intensitatea reproducerii la voleul comun ( Microtus arvalis) și rata de dezvoltare a animalelor tinere. În consecință, combinarea acestor factori principali de mediu, care determină latura fizică a influențelor sezoniere, nu poate explica suprimarea pe timpul iernii a intensității reproducerii, cel puțin la rozătoarele acestei specii.

La carnivore a fost descoperită o influență semnificativă a luminii asupra funcției de reproducere (Belyaev, 1950). Reducerea orelor de lumină duce la maturarea mai devreme a blănii la nurci. Schimbare regim de temperatură nu are niciun efect asupra acestui proces. La jder, iluminarea suplimentară determină debutul perioadei de împerechere și nașterea puilor cu 4 luni mai devreme decât de obicei. Schimbarea regimului de iluminare nu afectează metabolismul bazal (Belyaev, 1958).

Cu toate acestea, periodicele sezoniere nu pot fi imaginate doar ca urmare a influenței factorilor de mediu, după cum indică un numar mare de experimente. În acest sens, se pune întrebarea dacă există o perioadă sezonieră la animalele izolate de influența factorilor naturali. La câinii care au fost ținuți într-o cameră încălzită cu iluminare artificială pe tot parcursul anului, a fost posibilă observarea periodicității sezoniere caracteristice câinilor (Maignonet Guilhon, 1931). Fapte similare au fost descoperite în experimente pe șobolani albi de laborator (Izbinsky și Isaakyan, 1954).

Un alt exemplu de putere extremă a periodicelor sezoniere se referă la animalele aduse din emisfera sudică. De exemplu, struțul australian din rezervația Askania Nova depune ouă în condițiile noastre de iarnă, în ciuda înghețului sever, direct în zăpadă în sezonul corespunzător verii în Australia (M. M. Zavadovsky, 1930). câine australian Dingo nasc la sfârșitul lunii decembrie. Deși aceste animale, precum struții, au fost crescute de multe decenii în emisfera nordică, nu s-au observat modificări în ritmul sezonier natural al acestora.

La om, modificările metabolismului au loc după același model ca la animalele care nu hibernează. Există observații obținute într-un cadru natural cu încercarea de a distorsiona ciclul sezonier natural. Cea mai simplă metodă de astfel de perversiune și cele mai de încredere fapte au fost obținute prin studierea mișcărilor dintr-o zonă în alta. Deci, de exemplu, mutarea în decembrie - ianuarie din zona centrală a URSS spre sud (Soci, Sukhumi) determină efectul de creștere a metabolismului „iarnă” redus în prima lună de ședere acolo, datorită noilor condiții ale sud. La întoarcerea în nord în primăvară, are loc o creștere secundară de primăvară în schimb. Astfel, în timpul unei călătorii de iarnă în sud, se pot observa două creșteri de primăvară ale nivelului metabolismului la aceeași persoană pe parcursul anului. În consecință, o denaturare a ritmului sezonier are loc și la om, dar numai în condiții de modificări ale întregului complex de factori naturali de mediu (Ivanova, 1954).

Un interes deosebit este formarea ritmurilor sezoniere la oameni din nordul îndepărtat. În aceste condiții, mai ales când locuiți în stații mici, periodicitatea sezonieră este brusc perturbată. Activitatea musculară insuficientă din cauza mersului limitat, care este adesea imposibil în Arctica, creează o pierdere aproape completă a ritmului sezonier (Slonim, Olnyanskaya, Ruttenburg, 1949). Experiența arată că crearea de sate și orașe confortabile în Arctica îl restaurează. Ritmul sezonier la oameni este într-o oarecare măsură o reflectare nu numai a factorilor sezonieri comuni întregii populații vie a planetei noastre, ci, ca și ritmul circadian, servește ca o reflectare a mediului social care influențează o persoană. Orașe și orașe mari din Nordul îndepărtat cu iluminat artificial, cu teatre, cinematografe, cu tot ritmul de viață caracteristic omului modern,

să creeze condiții în care ritmul sezonier să apară în mod normal dincolo de Cercul Arctic și să se dezvăluie în același mod ca și la latitudinile noastre (Kandror și Rappoport, 1954; Danishevsky, 1955; Kandror, 1968).

În condițiile din nord, unde iarna este o mare lipsă de radiații ultraviolete, există tulburări metabolice semnificative, în principal metabolismul fosforului și o lipsă de vitamine. D (Galanin, 1952). Aceste fenomene au un impact deosebit de dificil asupra copiilor. Potrivit cercetătorilor germani, iarna există așa-numita „zonă moartă”, când creșterea copiilor se oprește complet (Fig. 29). Interesant este că în emisfera sudică (Australia) acest fenomen are loc în lunile corespunzătoare verii în emisfera nordică. Acum suplimentar iradierea ultravioletă este considerată una dintre cele mai importante metode de corectare a ritmului sezonier normal la latitudinile nordice. În aceste condiții, trebuie să vorbim nu atât despre ritmul sezonier, cât despre o deficiență specifică a acestui factor natural necesar.

Periodicele sezoniere sunt, de asemenea, de mare interes pentru creșterea animalelor. Oamenii de știință sunt acum înclinați să creadă că o parte semnificativă a perioadelor sezoniere ar trebui să fie schimbată de influența conștientă a omului. Vorbim în primul rând despre alimentația sezonieră. Dacă pentru animalele sălbatice lipsa de hrană duce uneori la moarte cantitate semnificativă indivizi, la o scădere a numărului reprezentanților lor într-o anumită zonă, atunci în ceea ce privește animalele de fermă cultivate, acest lucru este complet inacceptabil. Alimentația animalelor de fermă nu poate fi bazată pe resurse sezoniere, ci trebuie completată pe baza activității economice umane.

Modificările sezoniere ale corpului păsărilor sunt strâns legate de instinctul lor caracteristic de zbor și se bazează pe modificări ale echilibrului energetic. Cu toate acestea, în ciuda migrației, păsările experimentează atât schimbări sezoniere ale termoreglării chimice, cât și modificări ale proprietăților de izolare termică ale acoperirii cu pene (izolație).

Modificările metabolice la vrabia sunt bine exprimate ( Passer domesticus), al cărui bilanț energetic la temperaturi scăzute menţinută de o producţie de căldură mai mare iarna decât vara. Rezultatele obținute din măsurarea aportului alimentar și a metabolismului arată un tip aplatizat de curbă de termoreglare chimică, întâlnită de obicei în cazurile în care producția de căldură este estimată pe baza aportului alimentar pe parcursul mai multor zile, mai degrabă decât pe baza consumului de oxigen într-un experiment pe termen scurt.

Recent, s-a constatat că producția maximă de căldură la păsările passerine este mai mare iarna decât vara. La grosbeaks, porumbei Columba livia și grauri Sturnus vulgaris timpul de supraviețuire în perioadele reci din timpul iernii a fost mai mare, în principal ca urmare a capacității crescute de a menține o producție mai mare de căldură. Durata perioadei înainte de moarte este influențată și de starea penajului - năpârlirea și durata captivității, dar efectul sezonier este întotdeauna pronunțat. Cei care sunt I.B. în cușca de păsări, consumul de hrană iarna a crescut cu 20-50%. Dar consumul de hrană de iarnă la cintezele în cușcă ( Fringilla montefringilla) iar la vrăbiile de casă în sălbăticie, nu a fost nici o creștere (Rautenberg, 1957).

Hipotermia nocturnă semnificativă observată în timpul iernii la păsările nou capturate este absentă la grosbeaks și la naicile cu cap negru. Irving (Irving, 1960) au ajuns la concluzia că în nopțile reci, păsările din nord se răcesc sub temperatura corpului în timpul zilei în aproximativ aceeași măsură ca și păsările din regiunile temperate.

Creșterea greutății penajului observată la unele păsări în timpul iernii sugerează prezența unor adaptări izolatoare care ar putea compensa parțial modificările metabolice la frig. Cu toate acestea, studiile lui Irving asupra mai multor specii de păsări sălbatice în timpul iernii și verii, precum și ale lui Davis (Davis, 1955) și Hart (Cerb, 1962) oferă puține baze pentru ipoteza că creșterea metabolismului cu o scădere de 1° a temperaturii a fost diferită în aceste anotimpuri. S-a constatat că producția de căldură la porumbei, măsurată la 15°C, a fost mai mică iarna decât vara. Cu toate acestea, amploarea acestor schimbări sezoniere a fost mică și nu au fost observate schimbări în intervalul critic de temperatură. Pentru cardinal au fost obținute date privind schimbările în nivelul critic de temperatură ( Richmondena cardinalis) ( Lawson, 1958).

Valgren (Wallgren, 1954) studiat metabolismul energetic la fulgi de ovăz galben ( Emberiza citrinella) la 32,5°C și la -11°C in timp diferit al anului. Metabolismul în repaus nu a prezentat modificări sezoniere; la -11 0 C în iunie și iulie schimbul a fost semnificativ mai mare decât în ​​februarie și martie. Această adaptare izolatoare se explică parțial prin grosimea mai mare și „pufularea” penajului și o vasoconstricție mai mare în timpul iernii (deoarece penajul a fost cel mai gros în septembrie - după năpârlire, iar modificările maxime ale metabolismului au fost în februarie).

Teoretic, modificările penajului pot explica o scădere a temperaturii letale cu aproximativ 40 ° C.

Cercetări efectuate asupra năicatului cu cap negru ( Parus atricapillus), indică de asemenea prezența unei producții scăzute de căldură ca urmare a adaptării izolației termice în timpul iernii. Frecvența pulsului și a respirației au avut schimbări sezoniere, iar iarna la 6°C scăderea a fost mai mare decât vara. Temperatura critică la care respirația a crescut brusc s-a mutat, de asemenea, la un nivel mai scăzut iarna.

Creșterea ratei metabolice bazale la temperaturi termoneutre, care este pronunțată la mamifere și păsări expuse la frig timp de câteva săptămâni, nu joacă un rol semnificativ în timpul adaptării la iarnă. Singura dovadă a unei schimbări sezoniere semnificative a metabolismului bazal a fost obținută la vrăbiile de casă, dar nu există niciun motiv să presupunem că aceasta joacă un rol semnificativ la păsările care trăiesc liber. Majoritatea speciilor studiate nu prezintă deloc modificări. Regele și Farner (Regele a. Potcovar, 1961) indică faptul că o rată metabolică bazală ridicată în timpul iernii ar fi dezavantajoasă, deoarece pasărea ar trebui să-și mărească consumul rezervelor de energie pe timp de noapte.

Cele mai caracteristice schimbări sezoniere la păsări sunt capacitatea lor de a-și schimba izolația termică și capacitatea uimitoare de a menține niveluri mai ridicate de producție de căldură în condiții de frig. Pe baza măsurătorilor aportului și excreției alimentare la diferite temperaturi și fotoperioade, au fost realizate estimări ale necesarului de energie pentru subzistență și procese productive în diferite perioade ale anului. În acest scop, păsările au fost găzduite în cuști individuale, unde a fost măsurată energia lor metabolizată (aportul maxim de energie minus energia excretată la diferite temperaturi și fotoperioade). Energia cel mai puțin metabolizată necesară pentru a exista la anumite temperaturi și fotoperioade testate se numește „energie de existență”. Corelația sa cu temperatura este prezentată în partea stângă a Figurii 30. Energia potențială este energia maximă metabolizată măsurată la temperatura limită letală, care este cea mai scăzută temperatură la care pasărea își poate susține greutatea corporală. Energia productivității este diferența dintre energia potențială și energia existențială.

Partea dreaptă a figurii 30 arată diverse categorii energii calculate pentru diferite anotimpuri de la temperaturi medii și fotoperioade în aer liber. Pentru aceste calcule se presupune că energia maximă metabolizată a fost găsită în condiții de frig, precum și pentru procesele productive la temperaturi mai ridicate. temperaturi mari. La vrabia de casă energie potențială suferă modificări sezoniere datorită modificărilor sezoniere ale limitelor de supraviețuire. Energia existentei se schimba si in functie de temperatura medie din afara incaperii. Datorită schimbărilor sezoniere ale energiei potențiale și ale energiei de existență, energia de productivitate rămâne constantă pe tot parcursul anului. Unii autori indică faptul că capacitatea vrăbiilor de a trăi în latitudinile nordice îndepărtate se datorează capacității sale de a-și extinde echilibrul energetic maxim pe tot parcursul iernii și de a metaboliza la fel de multă energie în timpul fotoperioadei diurne scurte iarna ca și în timpul fotoperiodelor lungi vara.

În vrabia cu gât alb (Z. albicalis) și juncos (J. nuanţă- mall-uri) cu o fotoperioadă de 10 ore, cantitatea de energie metabolizată este mai mică decât cu o fotoperioadă de 15 ore, ceea ce reprezintă un dezavantaj serios al orei de iarnă (Seibert, 1949). Aceste observații au fost comparate cu faptul că ambele specii migrează iarna spre sud.

Spre deosebire de vrabia de casă, cintezul tropical albastru-negru ( Votatinia jacarina) ar putea menține echilibrul energetic până la aproximativ 0°C cu o fotoperioadă de 15 ore și până la 4°C cu o fotoperioadă de 10 ore. Fotoperioada a limitat energia energetică într-o măsură mai mare când temperatura a scăzut, ceea ce reprezintă diferența dintre aceste păsări și vrabia de casă. Datorită efectelor fotoperioadei, energia potențială era cea mai scăzută iarna, când energia existenței este cea mai mare. În consecință, productivitatea energetică a fost, de asemenea, cea mai scăzută în acea perioadă a anului. Aceste caracteristici fiziologice nu permiteți ca această specie să existe iarna la latitudinile nordice.

Deși cerințele energetice pentru termoreglare sunt cele mai mari în timpul sezonului rece, diferitele tipuri de activități ale păsărilor par să fie distribuite uniform pe tot parcursul anului și, prin urmare, efectele cumulate sunt neglijabile. Distribuția cererilor energetice stabilite pentru diferite activități de-a lungul anului este cel mai bine descrisă pentru trei vrăbii S. arborea ( Vest, 1960). La această specie, cea mai mare cantitate de producție de energie a avut loc în timpul verii. Prin urmare, activitățile consumatoare de energie, cum ar fi migrația, cuibărirea și năpârlirea sunt distribuite uniform între aprilie și octombrie. Costurile adiționale ale existenței gratuite sunt necunoscutele care pot crește sau nu potențialul teoretic. Cu toate acestea, este foarte posibil ca energia potențială să poată fi folosită în orice moment al anului, cel puțin pentru perioade scurte - în timpul zborului.