14. Основные пути приспособления живых орг-мов к условиям среды. Адаптивные биологические ритмы организмов.

Активный путь –это путь, способствующий усилению сопротивляемости, развитию регулярных процессов, которые позволяют осуществить все жизненные ф-ции орг-мов, несмотря на неблагоприятные факторы. Так, теплокровные жив-ные – птицы и млекопитающие, обитая в условиях изменчивой температуры, поддерживают внутри себя постоянную t , которая оптимальна для биохимических процессов в клетках тела. Вполне очевидно, что такое активное сопротивление влиянию внешней среды требует больших затрат энергии, которую им надо постоянно восполнять, а также специальных приспособлений во внешнем и внутреннем строении орг-ма.

Пассивный путь связан с подчинением жизненных ф-ций орг-ма изменению факторов среды. Так, при недостатке тепла это приводит к угнетению жизнедеятельности и понижению уровня метаболизма, сто способствует экономическому использованию энергетических запасов.

При резком ухудшении условий среды орг-мы разных видов могут приостанавливать свою жизнедеятельность и переходить в состояние так называемой скрытой жизни. Например, некоторые мелкие орг-мы могут полностью высыхать на воздухе, а затем возвращаться к активной жизни после пребывания в воде. Это состояние мнимой смерти называется анабиозом. Переход в состояние глубокого анабиоза, при котором практически полностью останавливается обмен веществ, существенно расширяет возможности выживания орг-мов в самых экстремальных условиях .

Примерами скрытой жизни могут быть оцепенение насекомых, зимний покой растений, спячка позвоночных жив-ных, сохранение семян и спор в почве, и мелких существ – в пересыхающих водоёмах. Некоторые бактерии, в том числе болезнетворные, многие годы могут находиться в неактивном состоянии, пока не возникнут благо приятные условия для их « пробуждения» и последующего размножения.

Явление, при котором имеет место временный физический покой в индивидуальном развитии некоторых жив-ных, растений, обусловленный неблагоприятными факторами внешней среды, наз. диапаузой.

Избегание неблагоприятных воздействий – это выработка орг-мом таких жизненных циклов, при которых наиболее уязвимые стадии его развития завершаются в самые благоприятные по температурным и др. условиям периоды года.

Обычный для жив-ных путь приспособления к неблагоприятным периодам – миграция. Так, сайгаки ежегодно уходят на зиму в малоснежные южные полупустыни, где зимние травы в связи с сухостью климата более питательны и доступны. Однако летом травостои полупустынь быстро выгорают, поэтому на период размножения сайгаки переходят в более влажные северные степи.

Избегание, уход от действия крайних температур или недостатка влаги свойственен организмам в той или иной мере и при активном и при пассивном пути адаптации к среде.

Наиболее часто приспособление вида к среде осуществляется определённым сочетанием всех трёх возможных путей адаптации.

Адаптивные биологические ритмы орг-мов (суточные, годичные, приливно-отливные).

Благодаря им самые важные биологические функции орг-ма, такие, как питание, рост, размножение, совпадают с наиболее благоприятным временем суток или года. Они возникли как приспособление физиологии живых существ к регулярным эк-м изменениям во внешней среде.

Суточный ритм обнаружен у разнообразных организмов от одноклеточных до человека. По смене периодов сна и бодрствования жив-ных делят на дневных и ночных. Дневная активность явно выражена у домашних кур, большинства воробьиных, сусликов, муравьёв, стрекоз, а ночная – у ежей, летучих мышей, тараканов, большинства кошачьих и т.д.

У ряда животных суточные изменения затрагивают преимущественно двигательную активность и не сопровождается существенными отклонениями физиологических ф-ций (грызуны) . Наиболее яркий пример физиологических сдвигов – летучие мыши. Летом в период дневного покоя многие из них ведут себя как пойкилотермные жив-ные (t их тела почти равна t среды, пульс, дыхание, возбудимость органов чувств резко понижены). Вечером и ночью – это типичные гомойотермные млекопитающие с высокой t тела, активными точными движениями, быстрой реакцией на добычу и врагов.

У одних видов периоды активности строго приурочены к определённому времени суток, у других могут сдвигаться в зависимости от обстановки. Так открытие цветков шафрана зависит от t , соцветия одуванчика от освещённости: в пасмурный день корзиночки не раскрываются .

Отличить эндогенные суточные ритмы от экзогенных можно в эксперименте. У многих видов при постоянстве внешних условий (t, освещённости, влажности и т. п.) продолжают длительное время сохраняться циклы близкие по периоду к суточному. У дрозофил такой эндогенный ритм прослеживается в течение десятков поколений. Следовательно, суточная цикличность жизнедеятельности переходит во врождённые св-ва вида. Они получили названии циркадных.

У большинства видов перестройка циркадного ритма возможно. Она происходит не сразу, а захватывает неск-ко циклов и сопровождается рядом нарушений в физиологическом состоянии орг-зма. Напр., у людей, совершающих перелёты на значительные расстояния в широтном направлении, наступает десинхронизация их физиологического ритма с местным астрономическим временем. При перестройке чувствуется повышенная усталость, недомогание, желание спать днём и бодрствовать ночью. Адаптивный период продолжается от нескольких дней до двух недель.

Приливно-отливные ритмы. Виды, обитающие на литорали живут в условиях очень сложной периодичности внешней среды. На 24 часовой цикл освещения и др-х факторов накладывается ещё чередование приливов и отливов. В течение лунных суток (24ч. 50мин.) наблюдается 2 прилива и 2 отлива, фазы которых смещаются ежедневно на 50 мин. Сила приливов, кроме того, закономерно меняется в течение лунного месяца (25,9 сут.). Дважды в месяц (новолуние, полнолуние) они достигают максимальной величины.

Устрицы во время отлива плотно сжимают створки и прекращают питание. Периодичность открывания и закрывания раковины сохраняется у них длительное время и в аквариумах. Она постепенно изменяется если переместить аквариум в другой географический район, и в конце концов устанавливается в соответствии с новым расписанием приливов и отливов, хотя моллюски непосредственно не испытывают их действия.

Периодичность лунному месяцу проявляется в приуроченности к определённым фазам луны размножения японских морских лилий подёнок. У человека предполагается первоначальная связь менструальных циклов с лунным месяцем, отмечены изменения склонности к кровотечениям у оперированных больных и т. п.

Годичные ритмы. Сезонные изменения представляют собой глубокие сдвиги в физиологии и поведении орг-змов, затрагивающие их морфологию и особенности жизненного цикла. Благодаря им такой ответственный момент, как появление потомства, оказывается приуроченным к наиболее благоприятному времени года, а переживание критических периодов происходит в наиболее устойчивом состоянии.

Чем резче сезонные изменения внешней среды, тем сильнее выражено годовая периодичность жизнедеятельности орг-змов. Осенний листопад, спячка, запасание жиров, сезонные линьки, миграции и т. п. развиты преимущественно в странах умеренного и холодного климата, тогда как у обитателей тропиков сезонная периодичность в жизненных циклах выражена менее резко.

Годичные ритмы у многих видов эндогенные (циркадные ритмы). Особенно это относится к циклам размножения. Так животные южного полушария, содержащиеся в зоопарках северного, размножаются чаще всего зимой или осенью, в сроки, соответствующие весне и лету на их родине (австралийские страусы в заповеднике Аскания-Нова откладывали яйца зимой прямо на снег). Примечательно, что годовая периодичность зависит не от непосредственно действующих на орг-зм мощных эк-ких факторов (t, влажность), которые подвержены сильной погодной изменчивости, а от второстепенных для жизнедеятельности свойств среды, которые, однако, очень закономерно изменяются в течение года.

Одним из наиболее точно и регулярно изменяющихся факторов среды явл-ся длина светового дня, ритм чередования тёмного и светлого периодов суток. Именно этот фактор служит большинству живых орг-змов для ориентации во времени года.

Фотопериодизм. Реакция организмов на сезонные изменения длины дня. Его проявление зависит не от интенсивности освещения, а от ритма чередования темного и светлого периода суток. Способность реагировать на длину дня обеспечивает заблоговременные перестройки и пригнанность цикла к сезонным сменам условий. Ритм смены дня и ночи выступает как сигнал предстоящих изменений климатических факторов, обладающих сильным непосредственным воздействием на живой организм. Различают 2 типа фотопериодической реакции: короткодневный и длиннодневный. Фотопериодизм растений и животных – наследственно закрепленное, генетически обусловленное свойство. Однако фотопериодическая реакция проявляется лишь при определенном воздействии других факторов среды, например в определенном интервале температуры.