30. Биологические ритмы.

Биологические ритмы – закономерные периодические чередования природных явлений, физиологических процессов и поведения организмов, происходящие в определенной последовательности и с закономерной частотой

(при смене времени суток, сезонов года, приливов и отливов, лунных фаз и т.п.).

Человека всегда поражала и восхищала никогда не прекращающаяся смена времен года, обусловленная вращением Земли вокруг Солнца. Именно с подобными сменами связана хозяйственная деятельность человека, направленная на получение продуктов питания. Да и вся жизнедеятельность человека находится в зависимости от этого вечного круговорота природы. Однако, человек это не вся природа. Все живое также приспосабливается к ритмам жизни. И у каждого животного или растения эти приспособления уникальны и неповторимы. У многих живых существ есть физиологические механизмы, позволяющие им реагировать на продолжительность дня и в соответствии с этим изменять свой образ действий. Животные, приспособившиеся к сезонным изменениям в природе, настолько чутко реагируют на интервалы времени, что порой это кажется невероятным.

Б.р., задаваемые внутренними часами, или водителями ритма, называются эндогенными в отличие от экзогенных, которые регулируются внешними факторами. Следует отметить, что большинство б.р. смешанные, т.е. частично эндогенные и частично экзогенные.

Поведение многих насекомых, ведущих полностью наземный образ жизни, контролируется, по-видимому, эндогенными ритмами, связанными с чередованиями света и темноты. Например, плодовая мушка Drosophila выводится из куколки на рассвете, а тараканы становятся наиболее активными с наступлением темноты и перед рассветом. Эти регулярные б.р. с периодом около 24 ч называются циркадными (от лат. "circa" - около, "dies" - день), или околосуточными ритмами.

Предполагают, что циркадные ритмы имеют многообразное адаптивное значение, специфическое для каждого вида и, в частности, связанное с ориентацией. Такие животные, как рыбы, черепахи, птицы и некоторые насекомые, мигрирующие на большие расстояния, используют в качестве компаса солнце и звезды. Другие животные (пчелы, муравьи и рачки-бокоплавы) ориентируются по солнцу в поисках пищи и при возвращении домой. Ориентация по солнцу и луне надежна только в том случае, если животное способно каким-то образом определять время, чтобы учитывать суточные перемещения этих светил.

Хорошо известны такие примеры, как периоды ухаживания и гнездования у птиц весной и перелеты определенных видов осенью.

Результаты многочисленных исследований, проведенных на животных, подтверждают представление о том, что суточные ритмы контролируются какими-то эндогенными механизмами, которые связаны с так называемыми биологическими часами.

31. Термопериодизм.

32. Приспособленность организмов к неблагоприятным природным факторам.

33. Представление об экологической нише. Правило обязательного заполнения экологических ниш.

Экологическая ниша - это совокупность экологических факторов - абиотических и биотических (включая ритмику их изменения), - необ­ходимых для существования популяции в экосистеме.

Каждый вид или его части (популяции, группировки различного ранга) занимают определенное место в окружающей их среде. Напри­мер, определенный вид животного не может произвольно менять пи­щевой рацион или время питания, место размножения, убежища и т. п. Для растений подобный выбор условий выражается, например, через светолюбие или тенелюбие, место в вертикальном расчленении сооб­щества (приуроченность к определенному ярусу), время наиболее ак­тивной вегетации. Например, под пологом леса одни растения успева­ют закончить основной жизненный цикл, завершающийся созреванием семян, до распускания листьев древесного полога (весенние эфемеры). В более позднее время их место занимают другие, более теневыносли­вые растения. Особая группа растений способна на быстрый захват свободного пространства (растения-пионеры), но отличается низкой конкурентной способностью и поэтому быстро уступает свое место другим (более конкурентоспособным) видам.

На одном местообитании живет, как правило, большое количество организмов разных видов. Например, смешанный лес - это местооби­тание для сотен видов растений и животных, но у каждого из них своя и только одна экологическая ниша. Так, сходное место­обитание, как отмечалось выше, в лесу занимают лось и белка. Но ни­ши их совершенно разные: белка живет в основном в кронах деревьев, питается семенами и плодами, там же размножается и т. п. Весь жиз­ненный цикл лося связан с подпологовым пространством: питание зе­леными растениями или их частями, размножение и укрытие в зарос­лях и т. п.

Если организмы занимают разные экологические ниши, они не вступают обычно в конкурентные отношения, сферы их деятельности и влияния разделены. В таком случае отношения рассматриваются как нейтральные.

Вместе с тем в каждой экосистеме имеются виды, которые пре­тендуют на одну и ту же нишу или ее элементы (пищу, укрытия и пр.). В таком случае неизбежна конкуренция, борьба за обладание нишей. Эволюционно взаимоотношения сложились так, что виды со сходными требованиями к среде не могут длительно существовать совместно. Эта закономерность не без исключений, но она настолько объективна, что сформулирована в виде положения, которое получило название «правило конкурентного исключения». Автором этого правила являет­ся эколог Г. Ф. Гаузе. Звучит оно так: если два вида со сходными тре­бованиями к среде (питанию, поведению, местам размножения и т. п.) вступают в конкурентные отношения, то один из них должен по­гибнуть либо изменить свой образ жизни и занять новую экологиче­скую нишу. Иногда, например, чтобы снять острые конкурентные от­ношения, одному организму (животному) достаточно изменить время питания, не меняя самого вида пищи (если конкуренция возникает на почве пищевых отношений), или найти новое местообитание (если конкуренция имеет место на почве данного фактора) и т. п.

Из других свойств экологических ниш отметим, что организм (вид) может их менять на протяжении своего жизненного цикла. Наиболее яркий пример в этом отношении - насекомые. Так, экологическая ни­ша личинок майского жука связана с почвой, питанием корневыми системами растений. В то же время экологическая ниша жуков связана с наземной средой, питанием зелеными частями растений.

В природе также действует правило обязательности заполнения экологических ниш: пустующая экологическая ниша всегда и обяза­тельно будет заполнена.

Народная мудрость сформулировала эти два постулата так: «В од­ной берлоге не могут ужиться два медведя» и «Природа не терпит пустоты».