7-05

она особенно ярко выражена в умеренных и северных широтах. в основе внешне простых и хорошо знакомых нам сезонных явлений в мире организмов лежат сложные приспособительные реакции ритмического характера, которые выяснены сравнительно недавно. сезонность в природе. в качестве примера рассмотрим сезонную периодичность в центральных районах нашей страны рис. 128. здесь ведущее, значение для растений и животных имеет годовой ход температуры. период, благо1. гный для жизни, продолжается около шести месяцев. признаки весны появляются, как только начинает сходить снег. ещс не распустив листья, зацветают некоторые ивы, ольха, лещина, на проталинах даже сквозь снег пробиваются ростки первых весенних растений; прилетают перелетные птицы; появ - ляются перезимовавшие насекомые. в это время даже небольшие заморозки повреждают растения, вызывают гибель многих насекомых. в середине лета, несмотря на благоприятную температуру' и обилие осадков, рост многих растений замедляется или' полностью прекращается. уменьшается количество цветущих растений. заканчивается размножение у птиц. вторая половина лета и ранняя осень период созревания плодов и семян у большинства растений и накопления питательных веществ в их тканях. в это время уже заметйы признаки подготовки к зиме. формируются зимующие почки иодревесневают побеги на деревьях; 276 идст усиленный отток питательных веществ из листьев в стебли,. корни и другие зимующие органы. у птиц и млекопитающих начинается осенняя линька, перелетные птицы сбиваются в стаи. подготовка к зиме заканчивается опадением листьев растений, отлетом многих птиц, исчезновением насекомых и других беспозвоночных, которые прячутся или' погибают. ещс до наступления устойчивых морозов в природе наступает период зимнего покоя. состояние зимнего покоя. холодостойкость. состояние зимнего покоя особенно выражено у организмов, не способных поддерживать собственную температуру тела, т. е. у растений, всех беспозвоночных животных и низших позвоночных. зимний покой не просто остановка развития, вызванная низкой температурой, а очень сложное физиологическое приспособление. у каждого вида состояние зимнего покоя наступает лишь на определснной стадии развития. так, у растений в зависимости от вида зимуют семена, надземные и подземные части с покоящимися почками, а у некоторых травянистых растений прикорневые листья. на разных стадиях развития наступает зимний покой у насекомых. малярийный комар и бабочки - крапивницы зимуют в стадии взрослого насекомого, бабочки - капустницы в стадии куколки, непарный шелкопряд в стадии яйца. зимующие стадии растений и животных имеют много сходных физиологических особенностей. значительно снижена интенсивность обмена; например, дыхание семян и зимних почек едва уловимо, а покоящиеся стадии насекомых потребляют во много раз меньше кислорода, чем при активном развитии. ткани организмов, находящиеся в состоянии зимнего покоя, содержат много запасных питательных веществ, особенно жиров и углеводов, за счст которых поддерживаются сниженные процессы обмена в течение зимовки. обычно уменьшается количество воды в тканях, особенно в семенах, зимних почках растений. в соках тела увеличивается содержание веществ, повышающих устойчивость зимующих организмов к замерзанию и защищающих клетки от по -.
вреждений кристаллами льда, образующимися при температуре ниже 0 с. благодаря всем этим особенностям покоящиеся стадии способны длительно переживать суровые условия зимовки. морозостойкость растений и насекомых усиливается в течение зимы. следовательно, организм в течение осени и зимы постепенно привыкает к снижению температуры. это называют холодным закаливанием. сходные явления закаливания наблюдаются у многих зимующих насекомых. при низкой температуре в их тканях образуется глицерин, препятствующий промерзанию. насекомые переживают зиму в переохлажденном, незамерзшем состоянии, а при образовании льда в клетках погибают. так, тканевая жидкость куколки бабочки - капустницы замерзает при температуре ниже 20 - й5 с, а личинки короеда - заболонника при 53 с. при такой низкой температуре обмен веществ в организме невозможен. глуб. окое охлаждение вызывает временную обратимую остановку жизни. такое состояние называют анабиозом. приспособление к зимовке у теплокровных. у позвоночных животных птиц и млекопитающих состояние полного анабиоза не наступает. они не выдерживают замерзания и не приспособлены к переохлаждению. у них выработались иные приспособления к зимнему времени года, например осенняя линька. у млекопитающих летняя шерсть сменяется более густой и длинной, с обильным подшерстком, а у птиц образуется пух. это уменьшает теплоотдачу. часто при осенней линьке меняется окраска с темной на светлую, менее заметную зимой заяц - беляк, белка, ласка, горностай, полярная куропатка и др. малая теплопроводимость зимнего меха и оперения позволяет многим видам сохранить активность в течение холодного времени года. зимняя активность возможна лишь у тех видов зверей и птиц, которые могут прокормиться в это время. животные, для которых корма зимой недостаточно,. впадают в спячку летучие мыши, многие грызуны, барсуки, медведи. состояние спячки очень похоже на летний покой холоднокровных организмов. при спячке также резко снижаются все процессы обмена. у водоплавающих, насекомоядных и других птиц, которые не могут прокормиться зимой, возникли сезонные миграции перелеты. 1. в чем выражаются приспособления к перенесению зимних условии' у растений и животных? jq факторы, управляющие сезонными явлениями в живой природе. фотопериодизм у растений и животных в течение года происходят глубокие изменения физиологического состояния, связанные с сезонной сменой климатических условий. у каждого вида выработался в процессе естественного отбора характерный годичный цикл 278 с определенными последовательностью и длительностью перио -.

дов интенсивного роста и развития, размножения, подготовки к зиме и зимовке. совпадение каждой из фаз жизненного цикла с временем года, к условиям которого эта фаза приспособлена, имеет решающее значение для существования вида. если, например, морозостойкие покоящиеся стадии не сформируются к зиме, то такие особи неизбежно погибнут. наиболее заметна связь всех физиологических явлений с сезонным ходом температуры. но хотя температура влияет на скорость жизненных процессов, все же не она служит главным регулятором сезонных явлений в природе. весной и осенью при одинаковой температуре фенологические явления имеют противоположную направленность. биологические процессы подготовки к зиме начинаются ещс летом, когда температура высока. если выращивать сеянцы березы или других древесных пород в оранжерее при постоянно высокой температуре, но при естественно изменяющемся освещении, то осенью они впадают в состояние покоя и сбрасывают листья. озимые злаки в таких условиях не колосятся. насекомые при высокой температуре впадают в зимующее состояние, у птиц наступает линька и появляется стремление к перелету. следовательно, какие - то другие условия, а не температура влияет на сезонное состояние организма. в регуляции сезонных циклов у большинства растений и животных главная роль принадлежит изменениям продолжительности дня. реакция на продолжительность дня получила название фотопериодизма. значение фотопериодизма видно из результата опыта, показанного на рисунке 129. при искусственном круглосуточном освещении или продолжительности дня более 15 ч сеянцы березы растут непрерывно, не сбрасывая листьев. но при освещении 10 или 12 ч в сутки рост сеянцев даже летом прекращается, вскоре происходит сбрасывание листьев и наступает зимний покой, как под влиянием короткого осеннего дня. многие наши листо - падные древесные породы ива, белая акация, дуб, граб, бук при длинном дне также становятся вечнозелеными. также сильно сказывается влияние длины дня и на животных. у насекомых и клещей длина дня обусловливает наступление зимнего покоя. так, при содержании гусениц бабочки - капустницы в условиях длинного дня более 15 ч света из куколок вскоре выходят бабочки и без перерыва развивается последовательный ряд поколений. но если гусениц содержать при дне короче 14 ч, то даже весной и летом получаются зимующие куколки, которые не развиваются в течение нескольких месяцев, несмотря на достаточно высокую температуру. подобный тип реакции объясняет, почему в природе летом, пока день длинный, у насекомых может развиваться несколько поколений, а осенью развитие всегда останавливается на зимующей стадии. у большинства птиц весенний, удлиняющийся день вызывает развитие половых желез и возникновение гнездовых инстинктов. осеннее сокращение дня вызывает линьку, накопление запасных жиров и стремление к перелету. 279.
рис. 129. влияние длины дня на рост сеянцев березы: содержавшиеся при непрерывном освещении не впадают в состояние покоя и не сбрасывают листьев; 2 при коротком дне прекращается рост и сеянцы сбрасывают листья. продолжительность дня определяет не только наступление зимнего покоя, но и другие сезонные явления у растений. так, длинный день способствует образованию цветков у большинства наших дикорастущих растений. такие растения называют длин - нодневными. из культурных к ним относятся рожь, овес, большинство сортов пшеницы и ячменя, лен. однако некоторые растения, преимущественно южного происхождения, например хризантемы, георгины, для цветения нуждаются в коротком дне. поэтому они зацветают у нас лишь в конце лета или осенью. растения такого типа называют короткодневными. фотопериодизм это общее, важное приспособление, регулирующее сезонные явления у самых различных организмов. длина дня является сигнальным фактором, определяющим направление биологических процессов. почему именно сезонные изменения длины дня приобрели такое большое значение в жизни растений и животных? поясним это на примере формирования зимующих стадий. они специально приспособлены к перенесению холодного времени года. но подготовка к зимнему покою требует длительного времени для физиологической перестройки организма и накопления необходимого запаса питательных веществ. она должна начинаться до наступления холодов. необходим заблаговременный и точный сигнал о приближении зимы. изменение длины дня всегда тесно связано с годовым ходом, температуры и предшествует ес изменению; вслед за укорочением дня понижается и температура. в течение года длина дня изменяется строго закономерно и не подвержена случайным колебаниям, как другие экологические факторы. поэтому длина дня служит точным астрономическим предвестником сезонных изменений температуры и других условий. это объясняет, почему в самых разных группах организмов в процессе эволюции естественный отбор независимо выработал специальные фотопериодические реакции, управляющие сезонными явлениями.

для возобновления развития зимующих растений, насекомых и других организмов обычно необходимо длительное пребывание на холоде. в течение зимовки происходят внутренние физиологические процессы, в результате которых снова возможно интенсивное развитие. для преодоления покоя каждый вид нуждается в определснной длительности и глубине зимнего охлаждения. биологические часы. изучение фотопериодизма растений и животных показало, что реакция организмов на свет основана не просто на количестве получаемого света, а на чередовании в течение суток периодов света и темноты определснной длительности. реакция организмов на продолжительность дня и ночи показывает, что они способны измерять время, т. е. обладают какими - то биологическими часами. этой способностью обладают все виды живых существ, от одноклеточных до человека. биологическими часами, кроме сезонных циклов, управляются многие другие биологические явления, природа которых ещс - недавно оставалась загадочной. они определяют правильный суточный ритм активности как целых организмов, так и процессов, происходящих даже на уровне клеток, в частности клеточных делений. управление сезонным развитием животных и растений. выяснение роли длины дня в регуляции сезонных явлений открывает большие возможности для управления развитием растений и животных. присмы упр. авления развитием, основанные на действии опре - дел. енного светового и температурного режимов, уже получили широкое практическое применение в разных отраслях растениеводства. их используют при круглогодичном выращивании на искусственном свету овощных культур и декоративных растений, при зимней и ранней выгонке цветов, для ускоренного получения рассады. предпосевной холодовой обработкой достигают колошения озимых культур при весеннем посеве, а также цветения и плодоношения уже в первый год многих двулетних растений. увеличивая длину дня, удастся повысить яйценоскость на птицефермах. г 1. приведите примеры фотопериодизма у растений и животных. 2. что вы знаете о биологических часах и какие проявления их вы замечали?

Закладка в соц.сетях