Федеральное агентство образования Российской Федерации
Федеральное государственное образовательное учреждение среднего профессионального образования «Шадринский политехнический колледж»
по дисциплине «Биология»
на тему: «Биологические ритмы»
Проверила: Авдюшева
Вера Николаевна
Подготовила: Яковлева
Ольга Сергеевна
Шадринск, 2009 г.
Содержание
1. Введение
2. Биологические ритмы
3. Фотопериодизм
4. Заключение
5. Список литературы
Введение
Все живое на нашей планете несет отпечаток ритмического рисунка событий, характерного для нашей Земли. Организмы приспособлены к ритмам в природе и имеют соответствующие приспособления, реагирующие на эти ритмы. Например закрывание и открывание цветов в течение суток - "биологические часы", "чувство времени" у птиц, помогающее им ориентироваться в пространстве, внутрисуточные изменения интенсивности пищеварения у человека и др. Биологический ритм представляет собой один из важнейших инструментов исследования фактора времени в деятельности живых систем и их временной организации.
Биологические ритмы
Биологические ритмы — колебания смены и интенсивности процессов и физиологических реакций. В их основе лежат изменения метаболизма биологических систем, обусловленные влиянием внешних и внутренних факторов. Факторы, которые влияют на ритмичность процессов, происходящих в живом организме, получили определение "синхронизаторы", или "датчики времени".
Природные ритмы делятся на внешние, обусловленные циклическими изменениями в окружающей среде, и внутренние, связанные с собственной жизнедеятельностью организмов.
Внешние ритмы имеют обычно геофизическую природу, поскольку связаны с ритмикой движения Земли в солнечной системе и ее вращением вокруг оси, что вызывает закономерное изменение главных абиотических факторов — температуры, светового режима, влажности и т. п. Воздействуют на природу и космические ритмы (солнечная активность).
Внутренние ритмы представляют собой физиологическое свойство организма. Ритмическому характеру подчиняется процесс деления клеток, работа сердца, дыхание, биосинтез нуклеиновых кислот, работа желез внутренней секреции, движения растений. Последовательность этапов (фаз) внешних и внутренних ритмов, ритмичность поведения организмов имеет временную зависимость, в связи с чем время выступает как один из важных экологических факторов. Биологический феномен живых организмов (от простейших до человека) чувствовать время получил название «биологических часов». Каждый живой организм имеет чувство времени. Так, насекомые или млекопитающие питаются, роют норки, охотятся, выводят потомство и даже издают характерные для них звуки в строго определенное время.
В основном биологические ритмы адаптивны, так как представляют собой приспособление живых существ к регулярным геофизическим циклам разной длительности. В связи с этим различают ритмы суточные, сезонные и годичные.
Суточные ритмы характерны для живых организмов разного уровня организации. Так, в организме человека отмечено свыше 100 физиологических функций, подчиняющихся суточной периодичности: сон и бодрствование, ритм сердечных сокращений, глубина и частота дыхания, потоотделения и т. п. Суточная ритмичность жизнедеятельности, обусловленная сменой дня и ночи, четко выражена как у дневных животных (домашние куры, большинство воробьиных птиц, суслики, муравьи, стрекозы), так и у ночных видов (ежи, совы, травяные лягушки, кошачьи, тараканы, майские жуки и др.), даже если держать их в темном, полностью изолированном помещении. Суточной ритмике подвержены процессы деления клеток, движения цветков и листьев, процессы фотосинтеза и т. п.
Установлено, что существуют эндогенные суточные ритмы, когда при полном постоянстве внешних условий у многих видов длительное время продолжают сохраняться циклы, близкие по периоду к суточному. При этом суточная цикличность жизнедеятельности перешла во врожденные, генетические свойства вида. Эндогенные ритмы называют циркадными в отличие от экзогенных, навязываемых внешней средой.
Внешний суточный цикл частично влияет на продолжительность врожденного циркадного ритма. Так, при расселении животных и растений в новые условия с иной ритмикой дня и ночи происходит постепенная перестройка циркадного ритма.
Изучение десинхронизации ритмов представляет важную медицинскую проблему в организации ночной и сменной работы лиц ряда профессий, в космических полетах, подводных плаваниях, работах под землей, при дальних перелетах авиатранспортом в меридиональном направлении и т. п.
Сезонные ритмы связаны, например, с ритмичностью и силой приливно-отливных процессов открытых морей и океанов, что очень важно для ритмики жизни организмов, обитающих в прибрежной зоне. Строго ритмичны жизненные циклы организмов, обитающих в местностях с сезонными ритмами выпадения осадков или наступлением засушливых периодов.
Годичные ритмы — одни из наиболее универсальных в живой природе. Закономерные изменения физических условий в течение года обусловили множество разнообразных адаптации в эволюции видов. Наиболее важные из них является фотопериодизм.
Фотопериодизм
Растения и многие животные организмы активно реагируют не столько на интенсивность светового фактора, сколько но соотношение между продолжительностью периода освещенности и темноты в течение суток, т. е. живые организмы способны «измерять время», определять количественные параметры освещенности. Это свойство организмов получило название фотопериодизма. Именно продолжительность дня и ночи - очень точно и закономерно изменяется в течение года независимо от случайных факторов, неизменно повторяясь из года в год, поэтому организмы в процессе эволюции согласовали все этапы своего развития с ритмом этих временных интервалов.
Фотопериодизм — важнейший сигнальный фактор, который регулирует и управляет ритмикой суточной и сезонной жизнедеятельности организмов.
В умеренном поясе свойство фотопериодизма служит функциональным климатическим фактором, определяющим жизненный цикл большинства видов. У растений фотопериодический эффект проявляется в согласовании периода цветения и созревания плодов с периодом наиболее активного фотосинтеза, у животных — в совпадении времени размножения с периодом обилия пищи, у насекомых — в наступлении диапаузы и выходе из нее, К биологическим явлениям, вызываемым фотопериодизмом, относятся также сезонные миграции (перелеты) птиц, проявление их гнездовых инстинктов и размножения, смена меховых покровов у млекопитающих и т. п. По необходимой длительности светового периода растения разделяют на длиннодневные, которым для нормального роста и развития необходимо больше 12 ч светового времени (лен, лук, морковь, овес); растения короткого дня — им нужно для зацветания не менее 12 ч беспрерывного темнового периода (георгины, капуста, хризантемы, амарант); нейтральные растения, у которых развитие генеративных органов происходит как при длинном, так и при коротком дне (бархатцы, виноград, флоксы, сирень, гречиха).
Продолжительность дня существенно сказывается и на поведении животных. С наступлением весенних дней, длительность которых прогрессивно увеличивается, у птиц появляются гнездовые инстинкты, они возвращаются из теплых краев (хотя температура воздуха еще может быть и неблагоприятной), приступают к кладке яиц; теплокровные животные линяют. Сокращение длительности дня осенью вызывает противоположные сезонные явления: отлет птиц, некоторые животные впадают в спячку, у других отрастает плотный шерстный покров, образуются зимующие стадии у насекомых (несмотря на еще благоприятную температуру и обилие корма). В этом случае уменьшение длительности дня сигнализирует живым организмам о близком наступлении зимнего периода, и они могут заранее подготовиться к нему.
Благодаря этому появилась возможность искусственного регулирования развития животных и растений. Например, создание растениям в теплицах, оранжереях или парниках светового дня длительностью 12—15 ч позволяет даже зимой выращивать овощные культуры, декоративные растения, ускорять рост и развитие рассады. Наоборот, затенение растений летом ускоряет появление цветков или семян поздноцветущих осенних растений. Продолжением дня за счет искусственного освещения зимой можно увеличить период яйценоскости кур, гусей, уток, регулировать размножение пушных зверей на зверофермах.
Огромную роль играет световой фактор и в других жизненных процессах животных. Прежде всего он является необходимым условием видения, их зрительной ориентации в пространстве в результате восприятия органами зрения прямых, рассеянных или отраженных от окружающих предметов световых лучей. Велика информативность для большинства животных поляризованного света, способности различать цвета, ориентироваться по астрономическим источникам света в осенних и весенних миграциях птиц, в навигационных способностях других животных.
В постоянных условиях, т. е. при максимально возможном исключении действия синхронизаторов на человека, обычно происходит изменения периода околосуточных колебаний, а в некоторых случаях наступает рассогласование (десинхронизация) околосуточных ритмов по частоте. Десинхронизация наблюдается при быстрых перелетах в другие поясные зоны, при работе в ночную смену, в полярных широтах. Повторные нарушения привычного суточного распорядка могут оказать неблагоприятное действие на здоровье человека. Десинхронизация — один из патогенетических механизмов неблагоприятного действия некоторых факторов среды и измененного режима жизнедеятельности на организм человека.