АДАПТИВНІ БІОЛОГІЧНІ РИТМИ ОРГАНІЗМІВ
З кишечнику терміта раку-пустельника
Жгутиконосец Актинію на раковині
І-і-і-і-і-і-і-і-і-і- -V
Многощетинковый хробак
Ш^^^ 3!^^^^краб —меллия, Ki
I ^i«» л« 1 ^^hi i 1' планктонні г
Приклади комменсализма.g^ i Мешканці нори червоподібного
S------------------------------'---------------'-----ч
jp^ft V морської тварини- эхиуруса
Орхідея, що оселилася "1 И^кьь ШЧРв \
на стовбурі дерева ч/.Нш Л ловча мережа
**живі^ tf\t Эь^в jif ^^ Я Шадерживающая }. 1до
(^В^^5?^Е?(^ЬЯИ ^г^&ъ. 'Ь носяи4ий у клішнях
мешканець мурашників /J^* Цк» Егпг^мымкя?
(віднімає їжу в мурахи) _^>^шш^^1м^*тБ
'" _________________■ I
^fgj^yj jf~^& JS*4 %J^Грибниця
f отрута I Лишайник ^WW'
вают спеціальний фермент, що розщеплює целюлозу до простих Цукрів, легко засвоюваних організмом комахи, забезпечуючи його живильними речовинами. Якщо комах штучно позбавити від найпростіших, вони загинуть від голоду, навіть при достатній кількості целюлози в їжі, оскільки фермент, що розщеплює це з'єднання, вони не виробляють. Прикладами мутуалистических взаємин можуть служити взаємини актинії й раку-пустельника (мал. 94). клубеньковых бактерій і кореневої системи бобових рослин. Так, рак-пустельник служить для актинії засобом пересування, що збільшує ймовірність забезпечення її їжею, а актинію, своїми стрекательными клітинами забезпечує надійний захист раку. Клубеньковые бактерії, поселяючись у клітинах кореневої системи бобових рослин, поставляють їм азот, тобто перетворюють атмосферний азот у такі хімічні сполуки, які можуть засвоювати рослини. У свою чергу, бактерії одержують від рослини необхідні їм органічні речовини.
ВИСНОВКИ
Організм як особливе середовище перебування відрізняється від інших своїми властивостями. Це пояснюється тим, що фактори зовнішнього середовища впливають на мешканців організму інших видів не безпосередньо, а через організм хазяїна. Всі форми співіснування організмів різних видів називаються симбіозом. Залежно від характеру взаємозв'язків організмів розрізняють такі його форми, як паразитизм, комменсализм і мутуалізм.
КОНТРОЛЬНІ ПИТАННЯ:
1. Що таке симбіоз? Які форми симбіозу вам відомі? 2. Що таке паразитизм? 3. Які пристосування мають паразити для перебування в організмі хазяїна? 4. Що таке комменсализм? У яких формах він здійснюється? 5. Що таке мутуалізм? Яким організмам він властивий?
Подумайте! Чому паразити внутрішніх органів запасають багато глікогену?
Згадаєте! Що таке фотоперіодизм? Із чим зв'язані зміни сезонів протягом року?
Адаптивні біологічні ритми організмів. Одне із загальних явищ, що відбуваються в природі, - це сезонна періодичність. Найбільше чітко вона виражена в помірних і північних широтах, спричиняючись певну ритмічність життя організмів. У мешканців тропіків сезонні зміни проявляються не так чітко. Як вам відомо, обертання Землі навколо Сонця й навколо своєї осі, а також Місяця навколо Землі спричиняються зміни світлового режиму, температури, вологості повітря, морські припливи й відливи.
Періодичні (сезонні, добові) зміни інтенсивності дії екологічних факторів спричиняються формування в живих організмів адаптивних біологічних ритмів: добових, приливно-отливных, сезонних, річних (мал. 95).
З адаптивними біологічними ритмами зв'язане явище «біологічних годин » - здатність організмів реагувати на перебіг часу. Його механізми ще остаточно не з'ясовані, але, безсумнівно, це явище має важливе біологічне значення, оскільки дозволяє погоджувати фізіологічні процеси організмів зі змінами в середовищі перебування (періодом доби, зміною пір року й ін.).
Добові ритми. У результаті обертання Землі навколо своєї осі двічі в добу змінюється освітленість, що викликає коливання температури, вологості й інших абиотических факторів, що впливають на активність організмів. Зокрема, сонячне світло визначає періодичність процесів фотосинтезу, випару води рослинами, час відкривання й закривання квіток і ін. функції.
Ви вже знаєте, що зміна дня й ночі впливає на інтенсивність процесів життєдіяльності тварин: рухової активності, харчування, інтенсивності обміну речовин і ін. процесів (мал. 95). У людини виявлено понад 100 життєвий функ-ллй, інтенсивність яких залежить від часу доби.
Приливно-отливные ритми обумовлені обертанням Місяця зокруг Землі. Особливо чітко вони простежуються в мешканців приливно-отливной зони.
Протягом місячної доби (24 години 50 хвилин) відбуваються по двох припливу й відливу, що змушують організми пристосовуватися до таких періодичних змін умов існування. Під час відливів мешканці приливно-отливной зони I закривають свої раковини (молюски), будиночки (усоногие раки,
Біологічні ритми організмів (д^чУ""^
Цвітіння під час ^^"Yrfr^^r '§ ^ I * 2
сприятливого періоду ( ■\\_lf s про
нарцис V 1 ЩЛШ f \V / \! ^«
X. % шш ш ^' "
""■■■■^^^L Ж ШШ Ш s^F Вплив умов навколишньої
^^^Jk%^»^ ^^^Г середовища на форму голови в ряді
Ч^Мй ^^г^ послідовних поколінь
Цибулина, що переживає \Ml^^ дафній протягом року
неблагоприятный період ЧЯя^г g
під землею ^Шшш ^40
Добові ритми активності рослин і тварин '*£3wm!irj6r -.^^fci^ ^^
І / ^flVB ^ML— ^^f літо^~*^*^^ зима^-----
Bl tn^H 1 Ц Явище фотоперіодизму:
e^Pw" 1H ■ VI^^X вплив довжини світлового
,'Л. \ дня на фізіологічне
\'\ * стан рослини
бобова рослина я§ ШЁИИМВ'^ЧН^'"^
муха кімнатна Тихоокеанський палоло
Ч_______________________________________________J
деякі многощетинковые хробаки), ховаються в пісок. Деякі види (напр., що вабить краб) при цьому змінюють своє фарбування.
З ритмом припливів і відливів зв'язане й розмноження деяких мешканців цієї зони. Самки риби атерины-грунион, що живе в узбережжя Каліфорнії, під час високих припливів підпливають до берега й заривають у пісок ікру, а після нересту вертаються в море. Личинки виходять із ікринок під час наступного високого припливу. Таким чином, нерест атерины-грунион залежить від певної фази Місяця: він відбувається через один-два днів після ново- або повні. З певними фазами Місяця зв'язане й розмноження многощетинковых хробаків, наприклад тихоокеанського палоло (мал. 95).
Сезонні ритми пов'язані з обертанням Землі навколо Сонця, що спричиняється річні цикли змін кліматичних умов середовища перебування організмів. З певними сезонами в організмів зв'язані періоди розмноження, розвитку, зимового спокою, у тварин ще - линьки, міграції, спячки, а в листопадних рослин - щорічна зміна листів.
Сезонні ритми впливають не тільки на життєві процеси організмів, але й на їхню будову. Наприклад, у рачків-дафній і комах попелиць протягом року в різних поколінь закономірно змінюються розміри тіла й особливості будови певних його частин (мал. 95).
У багатьох організмів спостерігаються нечітко виражені багаторічні цикли, пов'язані з неперіодичними змінами сонячної активності протягом декількох років: наприклад, масові розмноження перелітної сарани й деяких інших тварин.
Фотоперіодизм. Одним із провідних факторів, що впливають на біологічні ритми організмів, є фотоперіод - тривалість світлового періоду доби. Реакції організмів на зміни фотоперіоду одержали назву фотоперіодизм (від греч. фотоз - світло й периодос - чергування, круговерть).
Тривалість світлового періоду доби - один із самих стабільних екологічних факторів, на відміну від інших (температури, вологості, тиску й т.д.), оскільки вона постійна в даному місці й у певний день року. Здатність організмів реагувати на зміни тривалості світлового періоду доби дає їм можливість завчасно пристосовуватися до сезонних змін умов середовища перебування. Явище фотоперіодизму властиве різним групам організмів, але найбільше чітко виражено у видів, що живуть в умовах різких сезонних змін навколишнього середовища.
Фотоперіодизм тісно пов'язаний з явищем «біологічних годин», образуя зроблений механізм регулювання в часі життєвих функцій організму.
У рослин на зміну тривалості світлового періоду в першу чергу реагують листи. У результаті цих изме-
нений у клітинах рослин утворяться біологічно активні речовини (фітогормони), що впливають на різні процеси життєдіяльності (цвітіння, листопад і ін.).
У багатоклітинних тварин фотоперіодизм регулюється нервовою й ендокринною системами. Наприклад, у період найбільш довгих днів нервові клітини деяких комах виробляють нейрогормоны, під впливом яких відкладені яйця можуть тривалий час перебувати в стані спокою. Личинки із цих яєць виходять тільки навесні наступного року, коли досить їжі й сприятливі кліматичні умови. Завдяки цьому регулюється ріст чисельності популяції, що запобігає виснаженню харчових ресурсів.
Тривалість світлового дня впливає на інтенсивність процесів життєдіяльності не тільки окремих особин, але й на функціонування цілих экосистем, спричиняючись закономірні сезонні зміни одних видів іншими. Наприклад, восени одні види птахів мігрують на південь, а на зміну їм прилітають із півночі інші види.
Фотоперіодизм, як правило, проявляється тільки при певнім сполученні з іншими екологічними факторами. Так, вихід комах із зимуючих лялечок залежить не тільки від довжини світлового періоду доби, але й від температури навколишнього середовища.
Дослідження фотоперіодизму має важливе практичне значення. Змінюючи тривалість світлового періоду в умовах штучного змісту домашніх тваринних і культурних рослин, можна регулювати процеси їхнього росту й розвитку, підвищувати продуктивність, стимулювати розмноження та інше.
Шляхи пристосування організмів до умов існування.Незважаючи на те, що різні організми пристосовуються до тим самим умов перебування різними шляхами, у їх адаптациях можна виділити певні закономірності.
Організми можуть пристосовуватися до умов середовища перебування активно, тобто регулюючи процеси життєдіяльності залежно від змін умов середовища перебування. Це дозволяє підвищити їхня стійкість до несприятливих змін умов середовища перебування. Наприклад, температура тіла птахів, ссавців тварин і людини залишається постійної навіть при значних її змінах у навколишнім середовищі, а членистоногие - мешканці пустель - зберігають відносно постійний зміст води в організмі навіть в умовах сильної посухи.
Інший шлях формування адаптації до змін умов середовища перебування - пасивний,коли процеси життєдіяльності організмів підкоряються їхнім змінам. Наприклад, під час зниження температури навколишнього середовища в холоднокров-
ных тварин різко знижується рівень процесів обміну речовин і вони можуть упадати в стан заціпеніння. У деяких випадках це спостерігають і в теплокровних тварин (напр., зимова спячка бурих ведмедів або їжаків). Листопадні рослини взимку припиняють фотосинтез, ріст, розвиток і ін. функції.
Ще одним типом пристосувань організмів є запобігання несприятливих змін умов існування (міграції й кочівлі риб, птахів, ссавців і т.д.). При цьому найбільш уразливі фази розвитку організми проходять у сприятливі періоди, а на несприятливі доводяться фази спокою (напр., фаза лялечки в комах).
ВИСНОВКИ
Сезонні зміни умов середовища перебування спричиняються формування в організмів адаптивних біологічних ритмів: добових, приливно-отливных, сезонних і т.д. Здійснення цих ритмів пов'язане з явищем «біологічних годин».
Одним із провідних факторів, що впливають на інтенсивність процесів життєдіяльності організмів, є тривалість світлового періоду доби. Реакція організмів на цей фактор одержала назву фотоперіодизм.
Організми можуть пристосовуватися до періодичних змін умов існування активно, пасивно або уникаючи несприятливих періодів.
КОНТРОЛЬНІ ПИТАННЯ:
1. Чим обумовлені сезонні явища в житті організмів? 2. Що таке добові ритми? 3. Що таке явище «біологічних годин»? Яке його значення в житті організмів? 4. Як грганизмы пристосовуються до приливно-отливным ритмів? 5. Що таке фотоперіодизм? Яке його біологічне значення? 5. Які шляхи пристосування організмів до змін усло-аий середовища перебування ви знаєте?
Подумайте! Чому сезонні зміни інтенсивності процесів життєдіяльності мешканців тропіків виражені не так чітко, як в організмів помірних широт?