Sezonske promjene u fiziološkim procesima. Sezonske promjene fizioloških funkcija

Slika 1 od 1

Budući da je zamisao Sunčevog sistema (a posebno Zemlje), ljudsko tijelo prirodno doživljava efekte promjene godišnjih doba u svom životu. Štaviše, glavni razlog promjena u ljudskom tijelu povezan je sa protokom sunčeve energije na Zemlju. Osim promjene sunčevog toka koji prima Zemljina površina, mijenjaju se i drugi parametri koji od njega zavise: vlažnost, jonizacija zraka, parcijalna gustina kisika, debljina ozonskog omotača. Utvrđeno je da se maksimum zračnih jona opaža od avgusta do oktobra, a minimum od februara do marta. Stoga je vrijeme aktivnosti pluća jesenji period. Najveća parcijalna gustina kiseonika značajno utiče na rad bubrega, oni su najaktivniji zimi.

Razmotrite uticaj godišnjih doba na opšte stanje ljudskog organizma.

Zima. Sa smanjenjem vanjske temperature, voda kristalizira, sve se suši od vjetra i hladnoće, sav biljni život prestaje. Ljudsko tijelo je u najnepovoljnijim vanjskim uvjetima: najjača kompresija od sunčeve gravitacije (Zemlja je u to vrijeme blizu Sunca) i vanjske hladnoće dovode do raznih grčeva u tijelu - moždanog udara, srčanog udara, ukočenosti zglobova. Neke bolesti su praćene akutnim napadima, visokom temperaturom.

Ljeto. Povećanje temperature dovodi do značajnog isparavanja vode. Sve to dovodi do intenziviranja prirodnih procesa. Snažna apsorpcija sunčeve energije kondenziranom vodom dovodi do energetske eksplozije. U ljudskom tijelu to se manifestira u obliku zimice, praćene sunčanim udarom, crijevnim infekcijama i trovanjem hranom. Gravitacija Sunca je najmanja, što dovodi do slabljenja vlastite gravitacije osobe.

Proljeće i jesen spojeno u jednu "fiziološku sezonu" zbog nagle promjene temperature, vlage, hladnoće. U ovom trenutku dolazi do porasta prehlade. Gravitacija Sunca je povoljna za sve životne manifestacije.

Kako bi se spriječilo štetno djelovanje godišnjih doba na ljudski organizam, narodna mudrost propisuje pridržavanje sistema preventivnih mjera:

- čišćenje organizma (na primjer, post);

- održavanje određenog načina života u svakom godišnjem dobu. Na primjer, u jesen i proljeće, kada je okolo vlažno i hladno, živite u toploj i suhoj prostoriji, ohrabrujte se na aktivan način života, nosite odjeću od svile i pamuka. Zimi, kada je suvo i hladno, potrebno je sunčati se na otvorenoj vatri, posjetiti vlažnu parnu kupelj, utrljati tijelo uljima kako tijelo ne bi dehidriralo i zagrijalo, te nositi vunenu odjeću. Ljeti, na vrućini, trebali biste, ako je moguće, biti u hladnoj, ventiliranoj prostoriji, prskati aromatične tvari, ne uznemiravati se fizički; nositi odjeću od lana, tankog pamuka;

- Jedenje određene hrane. Na primjer, u proljeće i jesen - suva, topla hrana, aromatizirana toplim začinima. Ljeti je poželjna hladna, vodenasta hrana kiselkastog okusa, koja pomaže u zadržavanju vlage i sprječava pregrijavanje tijela. Zimi je potrebna topla, masna hrana, začinjena toplim začinima. Primjer je bogat boršč, meso sa senfom. Ipak, treba napomenuti da obilnu hranu treba izmjenjivati ​​s postom.

Na osnovu materijala sa http://homosapiens.ru.

Pretplatite se na naš telegram i budite svjesni svih najzanimljivijih i najrelevantnijih vijesti!

Sezonske promjene uključuju duboke promjene u tijelu pod utjecajem promjena u ishrani, temperaturi okoline, sunčevom režimu zračenja i pod utjecajem periodičnih promjena u endokrinim žlijezdama, uglavnom povezane s reprodukcijom životinja. Samo pitanje okolišnih faktora koji određuju sezonsku periodiku je izuzetno složeno i još uvijek nije u potpunosti riješeno; u formiranju sezonskih ciklusa od velike su važnosti promjene u funkcijama spolnih žlijezda, štitne žlijezde i dr., koje su po svojoj prirodi vrlo stabilne. Ove promjene, dobro utvrđene morfološki, vrlo su stabilne u svom sukcesivnom razvoju za različite vrste i umnogome otežavaju analizu utjecaja fizičkih faktora koji izazivaju sezonsku periodičnost.

Sezonske promjene u tijelu uključuju reakcije u ponašanju. Oni se sastoje ili u fenomenima migracije i nomadizma (vidi dolje), ili u fenomenima zimskog i ljetnog hibernacije, ili, konačno, u raznim aktivnostima za izgradnju jazbina i skloništa. Postoji direktna veza između dubine rupa nekih glodara i zimskog pada temperature.

Od velike važnosti za ukupnu dnevnu aktivnost životinje je režim osvjetljenja. Stoga se sezonska periodika ne može razmatrati izvan geografske širine distribucije organizama. Slika 22 prikazuje sezone gniježđenja za ptice na različitim geografskim širinama sjeverne i južne hemisfere. Može se jasno vidjeti vrijeme reprodukcije pomjereno na ranije mjesece kada se kreće sa sjevera na jug na sjevernoj hemisferi i gotovo zrcalna slika ovih odnosa na južnoj hemisferi. Slične ovisnosti poznate su i za sisare, na primjer, za ovce. Ovdje uglavnom razmatramo

fiziološke promjene u tijelu koje se javljaju u umjerenoj klimi srednjih geografskih širina sjeverne hemisfere. Najveće promjene u tijelu tokom godišnjih doba odnose se na krvni sistem, opći metabolizam, termoregulaciju, a dijelom i probavu. Od izuzetne važnosti za borealne organizme je nakupljanje masti kao energetskog potencijala koji se troši na održavanje tjelesne temperature i mišićne aktivnosti.

Najuočljivije promjene motoričke aktivnosti u različitim godišnjim dobima mogu se uočiti kod dnevnih životinja, što je nesumnjivo povezano s režimom osvjetljenja. Ovi odnosi su najbolje proučavani kod majmuna (Shcherbakova, 1949). Kada su majmuni držani tokom cijele godine na konstantnoj temperaturi okoline, ukupna dnevna aktivnost ovisila je o dužini dnevnog svjetla: povećanje aktivnosti dogodilo se u svibnju.

i jun. U decembru i januaru zabilježen je porast ukupne dnevne aktivnosti. Ovo poslednje se ni na koji način ne može pripisati uticaju dnevnog svetla i verovatno je povezano sa prolećnim manifestacijama u prirodi u uslovima Suhumija (Sl. 23).

Ove studije su također otkrile značajne sezonske varijacije u tjelesnoj temperaturi kod majmuna. Najviša temperatura u rektumu zabilježena je u junu, a najniža u januaru. Ovi pomaci se ne mogu objasniti promjenama temperature u vanjskom okruženju, jer je sobna temperatura ostala konstantna. Vrlo je vjerovatno da se ovdje dogodio efekat radijacionog hlađenja, zbog snižene temperature zidova prostorije.

U prirodnim uslovima (Khrustselevsky i Kopylova, 1957), Brandtove voluharice u jugoistočnoj Transbaikaliji pokazuju upečatljivu sezonsku dinamiku lokomotorne aktivnosti. Imaju nagli pad aktivnosti - izlaz iz rupa u januaru, martu, novembru i decembru. Razlozi ovakvog ponašanja su prilično složeni. Povezuju se sa prirodom trudnoće obično veoma aktivnih ženki, sa vremenom izlaska i zalaska sunca, visokim temperaturama leti i niskim zimi. Dnevna aktivnost koja se proučava u prirodnim uvjetima mnogo je složenija i ne odražava uvijek sliku koju istraživač dobije aktografskom tehnikom.

Slične složene veze otkrivene su (Leontiev, 1957) za Brandtovu voluharicu i mongolskog gerbila u Amurskoj regiji.

Kod minka (Ternovsky, 1958) uočavaju se značajne promjene motoričke aktivnosti ovisno o godišnjim dobima. Najveća aktivnost se odvija u proljeće i ljeto, što je, po svemu sudeći, povezano sa dužinom dnevnog vremena. Međutim, kako temperatura pada, aktivnost se smanjuje, kao i padavine. Kod svih društvnih kopitara, bez izuzetka, uočavaju se sezonske promjene u grupnosti, što je izraženo kod losa. Kod sobova su odnosi stada (grupiranje, jedno za drugim) uočljiviji u jesen nego u ljeto ili proljeće (Salgansky, 1952).

Sezonske promjene u metabolizmu (bazni metabolizam) se najbolje proučavaju. Davne 1930. godine japanski istraživač Išida (Ishida, 1930) otkrili su značajno povećanje bazalnog metabolizma kod pacova u proljeće. Ove činjenice su od tada potvrđene brojnim studijama (Kayser, 1939; Prodavci, Scott a. Thomas, 1954; Kocarev, 1957; Gelineo a. Heroux, 1962). Također je utvrđeno da je zimi bazalni metabolizam kod pacova znatno niži nego ljeti.

Vrlo upečatljive sezonske promjene u bazalnom metabolizmu nalaze se kod krznarskih životinja. Tako je bazalni metabolizam kod arktičkih lisica ljeti u odnosu na zimu povećan za 34%, a kod srebrno-crnih lisica - za 50% (Firstov, 1952). Ove pojave su nesumnjivo povezane ne samo sa sezonskim ciklusom, već i sa pregrijavanjem koje se dešava ljeti (vidi pogl. V) i zabilježili su ih različiti istraživači kod arktičkih lisica, rakunskih pasa (Slonim, 1961). Kod sivih štakora u uslovima Arktika takođe je utvrđeno povećanje metabolizma u proljeće i smanjenje u jesen.

Proučavanje hemijske termoregulacije kod polarnih vrsta (arktičke lisice, lisice, zečevi) koje zimuju u uslovima Lenjingradskog zoološkog vrta (Isaakyan i Akchurin,

1953) pokazao je, pod istim uslovima držanja, oštre sezonske promene hemijske termoregulacije kod lisica i rakunskih pasa i odsustvo sezonskih promena kod arktičkih lisica. To je posebno izraženo u jesenjim mjesecima, kada su životinje u ljetnom krznu. Autori objašnjavaju ove razlike odgovorima na promjene u osvjetljenju koje su specifične za arktičke lisice. Arktičke lisice praktički nemaju kemijsku termoregulaciju u jesenskom razdoblju, iako izolacijski sloj vune do tada još nije postao zima. Očigledno, ove reakcije, specifične za polarne životinje, ne mogu se objasniti samo fizičkim svojstvima kože: one su rezultat složenih specifičnosti nervnih i hormonalnih mehanizama termoregulacije. Ove reakcije u polarnim oblicima su kombinovane sa toplotnom izolacijom (Scholander i saradnici, vidi str. 208).

Velika količina materijala o sezonskim promjenama u razmjeni plinova kod različitih vrsta glodara (Kalabukhov, Ladygina, Maizelis i Shilova, 1951; Kalabukhov, 1956, 1957; Mikhailov, 1956; Skvortsov, 1956; Chugunov, Kudryashov, itd., Chugunova, 1956 ) pokazalo je da glodari koji ne spavaju mogu uočiti povećanje metabolizma u jesen i smanjenje zimi. Proljetne mjesece karakteriše povećanje metabolizma, a ljetne mjesece relativni pad. Isti podaci na veoma velikom materijalu dobijeni su za običnu voluharicu i voluharicu u Podmoskovlju.

Šematski, sezonska kriva metaboličkih promjena kod sisara koji ne hiberniraju može se prikazati na sljedeći način. Najviši nivo metabolizma se uočava u proljeće u periodu seksualne aktivnosti, kada životinje nakon zimske restrikcije u hrani započinju aktivne aktivnosti nabavke hrane. Ljeti se nivo metabolizma opet donekle smanjuje zbog visokih temperatura, a u jesen blago raste ili ostaje na ljetnom nivou, postepeno opadajući prema zimi. Zimi dolazi do blagog smanjenja bazalnog metabolizma, a do proljeća opet naglo raste. Ova opšta shema promjena u nivou razmjene gasa tokom godine za pojedine vrste i pod pojedinačnim uslovima može značajno da varira. Ovo se posebno odnosi na domaće životinje. Dakle, glavni metabolizam kod krava koje nisu u laktaciji (Ritzman a. Benedikt, 1938) u ljetnim mjesecima, čak i 4-5. dana posta, bila je veća nego zimi i jeseni. Pored toga, veoma je važno napomenuti da prolećno povećanje metabolizma kod krava nije povezano sa gravidnošću i laktacijom, sa uslovima u štalu ili na pašnjaku. Sa držanjem u staji, razmjena gasa u proljeće je veća nego kod pašnjaka u jesen, iako sama ispaša povećava razmjenu plina u mirovanju tokom cijele sezone pašnjaka (Kalitaev, 1941).

Ljeti se razmjena plinova kod konja (u mirovanju) povećava za skoro 40% u odnosu na zimu. Istovremeno se povećava i sadržaj eritrocita u krvi (Magidov, 1959).

Vrlo velike razlike (30-50%) u energetskom metabolizmu zimi i ljeti uočene su kod sobova (Segal, 1959). Kod karakulskih ovaca, uprkos toku graviditeta zimi, dolazi do značajnog smanjenja izmjene plinova. Slučajevi smanjenja metabolizma zimi kod sobova i karakulskih ovaca nesumnjivo su povezani s ograničenjem hrane zimi.

Promjene u bazalnom metabolizmu također su praćene promjenama u kemijskoj i fizičkoj termoregulaciji. Potonje je povezano s povećanjem toplinske izolacije (izolacija) zimi pokrivači od vune i perja. Smanjenje toplotne izolacije ljeti utiče i na nivo kritične tačke (vidi pogl. V), te o intenzitetu hemijske termoregulacije. Tako, na primjer, vrijednosti prijenosa topline ljeti i zimi kod različitih životinja su: za vjeverice, kao 1: 1; kod psa 1: 1,5; u zecu 1: 1.7. Ovisno o godišnjim dobima, prijenos topline s površine tijela značajno se mijenja zbog procesa linjanja i zarastanja zimskom vunom. Kod ptica se električna aktivnost skeletnih mišića (zbog odsustva termogeneze bez drhtanja) ne mijenja zimi i ljeti; kod sisara, kao što je sivi pacov, ove razlike su veoma značajne (slika 25).

Sezonske promjene u kritičnoj tački metabolizma nedavno su pronađene kod polarnih životinja na Aljasci (Irving, Krogh a. Monson, 1955) - kod crvene lisice su +8 ° ljeti, -13 ° zimi; za vjeverice - ljeti i zimi + 20 ° C; kod dikobraza (Erethizoon dorsatum) +7°C ljeti i -12°C zimi. Ove promjene autori povezuju i sa sezonskim promjenama u toplinskoj izolaciji krzna.

Metabolizam polarnih životinja zimi, čak i na temperaturi od -40 ° C, relativno se malo povećava: kod lisice i polarnog dikobraza - ne više od 200% metaboličkog nivoa na kritičnoj točki, u vjeverice - oko 450 -500%. Slični podaci dobiveni su u uvjetima Lenjingradskog zoološkog vrta o arktičkim lisicama i lisicama (Olnyanskaya i Slonim, 1947). Pomak kritične tačke metabolizma sa +30°C na +20°C uočen je kod sivog štakora zimi (Sinichkina, 1959).

Proučavanje sezonskih promjena u razmjeni plinova kod stepskih leminga ( Lagurus lagurus) pokazao (Bashenina, 1957) da je zimi njihova kritična tačka, za razliku od drugih vrsta voluharica, neobično niska - oko 23 ° C. Kritična tačka metabolizma kod podnevnih gerbila se pomera u različitim godišnjim dobima, dok kod Grebenščikova ostaje konstantna (Mokrievich, 1957).

Najveće vrijednosti potrošnje kisika pri temperaturama okoline od 0 do 20°C uočene su kod žutogrlih miševa uhvaćenih ljeti, a najniže zimi (Kalabukhov, 1953). Podaci za miševe uhvaćene u jesen bili su na srednjoj poziciji. Isti rad omogućio je otkrivanje vrlo zanimljivih promjena u toplinskoj provodljivosti vune (uzete od životinja i osušenih koža), koja ljeti jako raste, a zimi opada. Neki istraživači su skloni ovoj okolnosti pripisati vodeću ulogu u promjenama metabolizma i hemijske termoregulacije u različitim godišnjim dobima. Naravno, takve se ovisnosti ne mogu poreći, ali laboratorijske životinje (bijeli pacovi) također imaju izraženu sezonsku dinamiku čak i pri konstantnim temperaturama okoliša (Isaakyan i Izbinsky, 1951).

U eksperimentima na majmunima i divljim mesožderima ustanovljeno je (Slonim i Bezuevskaya, 1940) da je hemijska termoregulacija u proleće (april) intenzivnija nego u jesen (oktobar), uprkos činjenici da je temperatura okoline bila ista u oba slučaja ( Slika 26) . Očigledno je to rezultat prethodnog uticaja zime i ljeta i odgovarajućih promjena.

u endokrinim sistemima organizma. Ljeti dolazi do smanjenja intenziteta hemijske termoregulacije, zimi - povećanja.

Osobene sezonske promjene u hemijskoj termoregulaciji pronađene su kod žute vjeverice koja ulazi u zimsku i ljetnu hibernaciju i kod nehibernirajućeg koplje s tankim kandžama (Kalabukhov, Nurgel'dyev i Skvortsov, 1958). Kod tankoprste mljevene vjeverice sezonske promjene termoregulacije su izraženije nego kod žute vjeverice (naravno, u budnom stanju). Zimi se naglo povećava razmjena mljevene vjeverice s finim kandžama. Ljeti je hemijska termoregulacija žute vjeverice poremećena već na + 15-5 ° C. Sezonske promjene termoregulacije u njoj su gotovo odsutne i zamijenjene su dugom zimskom i ljetnom hibernacijom (vidi dolje). Sezonske promjene termoregulacije jednako su slabo izražene i kod tarbagana koji pada u ljetni i zimski hibernaciju.

Poređenje sezonskih promjena u hemijskoj termoregulaciji i biološkom ciklusu životinja (N.I. Kalabukhov et al.) pokazalo je da su sezonske promjene slabo izražene i kod vrsta koje hiberniraju i kod vrsta koje zimu provode u dubokim jazbinama i malo su izložene niskim vanjskim temperaturama. (npr. veliki gerbil).

Tako se sezonske promjene termoregulacije svode uglavnom na povećanje toplinske izolacije zimi, smanjenje intenziteta metaboličke reakcije (hemijska termoregulacija) i pomjeranje kritične točke u zonu nižih temperatura okoliša.

Ponešto se mijenja i toplinska osjetljivost tijela, što je očigledno povezano s promjenom dlake. Takve je podatke utvrdio N. I. Kalabukhov za arktičke lisice (1950) i žutogrle miševe (1953).

Kod sivih štakora koji žive u srednjoj traci, poželjna temperatura zimi je od 21 do 24 ° C, ljeti - 25,9-28,5 ° C, u jesen - 23,1-26,2 ° C i u proljeće - 24,2 ° C (Sinichkina, 1956. ).

U prirodnim uvjetima kod divljih životinja, sezonske promjene u potrošnji kisika i proizvodnji topline mogu u velikoj mjeri ovisiti o uvjetima hranjenja. Međutim, još nema eksperimentalne potvrde.

Hematopoetska funkcija se značajno mijenja u zavisnosti od godišnjih doba. Najupečatljiviji pomaci u ovom pogledu uočeni su kod ljudi na Arktiku. U proljeće se može uočiti veliki porast broja eritrocita i hemoglobina (Hb) krv, koja je povezana s prijelazom iz polarne noći u polarni dan, odnosno s promjenama u insolaciji. Međutim, čak i u uslovima dovoljne insolacije u planinama Tien Shan, osoba zimi ima nešto smanjenu količinu hemoglobina u krvi. Oštar porast Hbposmatrano u proleće. Broj eritrocita se smanjuje u proljeće i povećava ljeti (Avazbakieva, 1959). Kod mnogih glodara, na primjer, kod gerbila, sadržaj eritrocita se smanjuje ljeti, a povećava se u proljeće i jesen (Kalabukhov et al., 1958). Mehanizam ovih pojava je još uvijek nejasan. Dolazi i do promjena u ishrani, metabolizmu vitamina, ultraljubičastom zračenju itd. Nije isključen ni utjecaj endokrinih faktora, a posebno važnu ulogu ima štitna žlijezda koja stimulira eritropoezu.

Najvažniji u održavanju sezonskog ritma su hormonalni pomaci, koji predstavljaju oba nezavisna ciklusa endogenog porijekla, a povezani su sa utjecajem najvažnijeg faktora okoline – svjetlosnog režima. U isto vrijeme, shema odnosa između hipotalamusa - hipofize - korteksa nadbubrežne žlijezde već se ocrtava.

Kod divljih životinja u prirodnim uslovima otkrivene su sezonske promene u hormonskim odnosima na primeru promene težine nadbubrežnih žlezda (koje, kao što je poznato, igraju važnu ulogu u prilagođavanju organizma na specifične i nespecifične uslove). "napetost" - stres).

Sezonska dinamika težine i aktivnosti nadbubrežnih žlezda ima veoma složeno poreklo i zavisi kako od stvarnog „stresa” u vezi sa životnim uslovima (ishrana, temperatura okoline) i od reprodukcije (Schwartz et al., 1968). U tom smislu, zanimljivi su podaci o promjenama relativne težine nadbubrežnih žlijezda kod poljskih miševa koji se ne razmnožavaju (slika 27). U periodu pojačane ishrane i optimalnih temperaturnih uslova, težina nadbubrežnih žlezda se dramatično povećava. U jesen, sa zahlađenjem, ova težina počinje da se smanjuje, ali se uspostavljanjem snježnog pokrivača stabilizuje. U proljeće (april) počinje povećanje težine nadbubrežnih žlijezda u vezi s rastom organizma i pubertetom (Shvarts, Smirnov, Dobrinsky, 1968).

Morfološka slika štitne žlijezde kod mnogih vrsta sisara i ptica podložna je značajnim sezonskim promjenama. Ljeti dolazi do nestanka koloida folikula, smanjenja epitela i smanjenja težine štitne žlijezde. Zimi se dešava obrnuti odnos (Riddle, Smith a. Benedikt, 1934; Watzka, 1934; Miller, 1939; Hoehn, 1949).

Jednako je jasno izražena sezonska varijabilnost u funkciji štitne žlijezde kod sobova. U maju i junu uočava se njegova hiperfunkcija sa povećanom sekretornom aktivnošću epitelnih ćelija. Zimi, posebno u martu, sekretorna aktivnost ovih ćelija prestaje. Hiperfunkcija je praćena smanjenjem volumena žlijezde. Slični podaci dobiveni su i kod ovaca, ali je obrazac bio mnogo manje izražen.

Trenutno postoje brojni podaci koji ukazuju na prisustvo stabilnih sezonskih fluktuacija sadržaja tiroksina u krvi. Najviši nivo tiroksina (određen sadržajem joda u krvi) je uočen u maju i junu, a najniži - u novembru, decembru i januaru. Studije su pokazale (Sturm a. Buchholz, 1928; Curtis, Davis a. Philips, 1933; Stern, 1933) postoji direktan paralelizam između intenziteta proizvodnje tiroksina i nivoa razmene gasova kod ljudi tokom godišnjih doba.

Postoje indikacije o bliskoj vezi između hlađenja tijela i proizvodnje hormona štitnjače i hormona koji stimulira štitnjaču hipofize (Uotila, 1939; Voitkevič, 1951). Ovi odnosi su takođe veoma važni u formiranju sezonske periodike.

Očigledno, značajna uloga u sezonskim časopisima pripada takvom nespecifičnom hormonu kao što je adrenalin. Veliki broj dokaza sugerira da adrenalin potiče bolju aklimatizaciju i na vrućinu i na hladnoću. Posebno su efikasne kombinacije preparata tiroksina i kortizona (Hermanson a. Hartmann, 1945). Životinje koje su dobro aklimatizovane na hladnoću imaju visok sadržaj askorbinske kiseline u nadbubrežnom korteksu (Dougal a. Fortier, 1952; Dugal, 1953).

Prilagođavanje niskoj temperaturi okoline praćeno je povećanjem sadržaja askorbinske kiseline u tkivima, povećanjem sadržaja hemoglobina u krvi (Gelineo i Raiewskaya, 1953; Raiewskaya, 1953).

Nedavno je akumulirana velika količina materijala koji karakterizira sezonske fluktuacije sadržaja kortikosteroida u krvi i intenziteta njihovog oslobađanja tijekom inkubacije korteksa nadbubrežne žlijezde. in vitro.

Ulogu režima osvetljenja u formiranju sezonskog ritma prepoznaje velika većina istraživača. Rasveta, kako je ustanovljeno sredinom prošlog veka (Moleschott, 1855), ima značajan uticaj na intenzitet oksidativnih procesa u organizmu. Izmjena plinova kod ljudi i životinja pod utjecajem svjetla se povećava (Moleschott u. Fubini, 1881; Arnautov i Weller, 1931).

Međutim, donedavno je pitanje utjecaja osvjetljenja i zamračenja na razmjenu plinova kod životinja s različitim životnim stilovima ostalo potpuno neistraženo, a tek kada se proučava učinak intenziteta osvjetljenja na razmjenu plinova kod majmuna (Ivanov, Makarova i Fufachev, 1953.) postaje jasno da je uvek viši na svetlu nego u mraku. Međutim, ove promjene nisu bile iste za sve vrste. U hamadrijama su bili najizraženiji, zatim rezus majmuni, a efekat osvjetljenja najmanje je uticao na zelene majmune. Razlike su se mogle razumjeti samo u vezi s ekološkim karakteristikama postojanja navedenih vrsta majmuna u prirodi. Dakle, hamadryas majmuni su stanovnici visoravni bez drveća Etiopije; makaki rezusi su stanovnici šumskih i poljoprivrednih kulturnih područja, a zeleni majmuni su guste tropske šume.

Reakcija na osvjetljenje javlja se relativno kasno u ontogenezi. Tako, na primjer, kod novorođene djece, povećanje izmjene plinova na svjetlu u odnosu na mrak je vrlo malo. Ova reakcija se značajno povećava do 20-30. dana, a još više do 60. (Sl. 28). Može se pretpostaviti da kod životinja s dnevnom aktivnošću reakcija na intenzitet osvjetljenja ima karakter prirodnog uslovljenog refleksa.

Kod noćnih loris lemura uočen je inverzni odnos. Njihova razmjena plina je povećana

u mraku i smanjen pri osvjetljenju tokom određivanja izmjene plina u komori. Smanjenje razmjene gasova na svjetlu dostiglo je 28% kod lorisa.

Eksperimentalnim istraživanjem svjetlosnog režima (dnevnih sati) u vezi sa sezonskim efektima osvjetljenja utvrđene su činjenice o utjecaju produženog osvjetljenja ili zamračenja na organizam sisara. Veliki broj studija posvećen je eksperimentalnom proučavanju uticaja dnevnog svetla na sezonsku periodiku. Većina podataka prikupljenih za ptice, gdje je povećanje dnevnog svjetla faktor koji stimulira seksualnu funkciju (Svetozarov i Shtreich, 1940; Lobashov i Savvateev, 1953),

Dobijene činjenice ukazuju kako na vrijednost ukupne dužine dnevnog svjetla, tako i na vrijednost promjene faza osvjetljenja i zatamnjenja.

Dobar kriterijum za uticaj režima osvetljenja i dužine dnevnog vremena za sisare je tok ovulacije. Međutim, upravo se kod sisara ne može utvrditi takav direktan utjecaj svjetlosti na ovulaciju kod svih vrsta bez izuzetka. Brojni podaci dobiveni o zečevima (Smelser, Walton a. Da li, 1934.), zamorci (Dempsey, Meyers, Young a. Jennison, 1934.), miševi (Kirchhof, 1937) i vjeverica (velški, 1938) pokazuju da držanje životinja u potpunom mraku nema utjecaja na ovulaciju.

U posebnim studijama simulirani su „zimski uslovi“ hlađenjem (od -5 do +7°C) i držanjem u potpunom mraku. Ovi uslovi nisu uticali na intenzitet razmnožavanja obične voluharice. ( Microtus arvalis) i brzinom razvoja mladih. Posljedično, kombinacija ovih glavnih okolišnih faktora, koji određuju fizičku stranu sezonskih utjecaja, ne može objasniti zimsko suzbijanje intenziteta razmnožavanja, barem za glodare ove vrste.

Kod mesoždera je utvrđen značajan uticaj svetlosti na funkciju reprodukcije (Beljajev, 1950). Smanjenje dnevnog vremena dovodi do ranijeg sazrijevanja krzna u kune. Promjena temperaturnog režima nema nikakvog utjecaja na ovaj proces. Kod kuna dodatno osvjetljenje uzrokuje početak perioda parenja i rođenje mladunaca 4 mjeseca ranije nego inače. Promjena režima osvjetljenja ne utiče na bazalni metabolizam (Belyaev, 1958).

Međutim, sezonska periodika se ne može zamisliti samo kao rezultat utjecaja okolišnih faktora, na što ukazuje veliki broj eksperimenata. S tim u vezi postavlja se pitanje da li postoji sezonska periodika kod životinja izolovana od uticaja prirodnih faktora. Kod pasa koji su držani u grijanoj prostoriji pod umjetnim osvjetljenjem tokom cijele godine, bilo je moguće uočiti sezonsku periodičnost karakterističnu za pse (Magnonet Guilhon, 1931). Slične činjenice pronađene su u eksperimentima na laboratorijskim bijelim pacovima (Izbinsky i Isahakyan, 1954).

Još jedan primjer ekstremne izdržljivosti sezonskih časopisa tiče se životinja koje su donesene s južne hemisfere. Tako, na primjer, australski noj u rezervatu Askania Nova polaže jaja u našoj zimi, unatoč jakom mrazu, upravo u snijegu u sezoni koja odgovara ljetu u Australiji (M. M. Zavadovski, 1930). Australski dingo se razmnožava krajem decembra. Iako se ove životinje, poput nojeva, uzgajaju na sjevernoj hemisferi dugi niz desetljeća, nije uočena nikakva promjena u njihovom prirodnom sezonskom ritmu.

Kod ljudi se promjena metabolizma odvija po istom obrascu kao i kod životinja koje ne spavaju. Postoje zapažanja dobijena u prirodnom okruženju sa pokušajem da se izopači prirodni sezonski ciklus. Najjednostavniji način takve perverzije i najpouzdanije činjenice dobijaju se proučavanjem transfera s jednog lokaliteta na drugi. Tako, na primjer, preseljenje u decembru - januaru iz srednje zone SSSR-a u južnu (Soči, Suhumi) uzrokuje efekat povećanja smanjene "zimske" razmjene tokom prvog mjeseca boravka tamo zbog novih uslova jug. Po povratku na sjever u proljeće dolazi do sekundarnog proljetnog porasta zamjene. Tako se tokom zimskog putovanja na jug mogu uočiti dva proljetna porasta metabolizma kod iste osobe tokom godine. Shodno tome, i kod ljudi dolazi do perverzije sezonskog ritma, ali samo u uslovima promene čitavog kompleksa prirodnih faktora sredine (Ivanova, 1954).

Posebno je zanimljivo formiranje sezonskih ritmova kod ljudi na krajnjem sjeveru. U ovim uslovima, posebno tokom života na malim stanicama, sezonska periodika je naglo poremećena. Nedovoljna mišićna aktivnost zbog ograničenja hodanja, često nemogućih u uvjetima Arktika, stvara gotovo potpuni gubitak sezonskog ritma (Slonim, Ol'nyanskaya, Ruttenburg, 1949). Iskustvo pokazuje da stvaranje udobnih naselja i gradova na Arktiku to obnavlja. Sezonski ritam kod ljudi je u određenoj mjeri odraz ne samo sezonskih faktora zajedničkih cijeloj živoj populaciji naše planete, već je, kao i dnevni ritam, odraz društvenog okruženja koje utječe na čovjeka. Veliki gradovi i mesta na krajnjem severu sa veštačkim osvetljenjem, sa pozorištima, bioskopima, sa svim ritmom života karakterističnim za savremenog čoveka,

stvaraju takve uslove pod kojima se sezonski ritam normalno manifestuje izvan arktičkog kruga i otkriva na isti način kao u našim geografskim širinama (Kandror i Rappoport, 1954; Danishevsky, 1955; Kandror, 1968).

U uslovima severa, gde zimi postoji veliki nedostatak ultraljubičastog zračenja, javljaju se značajni metabolički poremećaji, uglavnom metabolizam fosfora i nedostatak vitamina D (Galanin, 1952). Ove pojave posebno pogađaju djecu. Prema njemačkim istraživačima, zimi postoji takozvana "mrtva zona", kada se rast djece potpuno zaustavlja (Sl. 29). Zanimljivo je da se na južnoj hemisferi (Australija) ovaj fenomen javlja tokom mjeseci koji odgovaraju ljetu na sjevernoj hemisferi. Sada se dodatno ultraljubičasto zračenje smatra jednom od najvažnijih metoda korekcije normalnog sezonskog ritma u sjevernim geografskim širinama. U ovim uslovima ne treba govoriti toliko o sezonskom ritmu, koliko o specifičnom nedostatku ovog prirodnog neophodnog faktora.

Sezonska periodika je takođe od velikog interesa za stočarstvo. Naučnici su sada skloni vjerovanju da bi značajan dio sezonskih perioda trebao biti promijenjen svjesnim utjecajem čovjeka. Riječ je prije svega o sezonskoj prehrani. Ako za divlje životinje nedostatak ishrane ponekad dovodi do uginuća značajnog broja jedinki, do smanjenja broja njihovih predstavnika na datom području, onda je to u odnosu na uzgajane poljoprivredne životinje potpuno neprihvatljivo. Ishrana domaćih životinja ne može se zasnivati ​​na sezonskim resursima, već se mora nadopunjavati na osnovu ljudske ekonomske aktivnosti.

Sezonske promjene u tijelu ptica usko su povezane s njihovim karakterističnim instinktom letenja i temelje se na promjenama u energetskom balansu. Međutim, uprkos letovima, ptice pokazuju kako sezonske promjene u kemijskoj termoregulaciji, tako i promjene u termoizolacijskim svojstvima perjanog pokrivača (izolacije).

Metaboličke promjene kod kućnog vrapca su dobro izražene ( Passer domesticus), čiji se energetski bilans pri niskim temperaturama održava većom proizvodnjom toplote zimi nego ljeti. Rezultati dobiveni mjerenjem unosa hrane i metabolizma pokazuju spljošteni tip krivulje kemijske termoregulacije, koji se obično nalazi kada se proizvodnja topline procjenjuje na osnovu unosa hrane tokom nekoliko dana, a ne iz potrošnje kisika u kratkotrajnom eksperimentu.

Nedavno je utvrđeno da je maksimalna proizvodnja topline kod vrbarica veća zimi nego ljeti. U krupnim kljunovima, golubovi columba livia i čvorci Sturnus vulgaris vrijeme preživljavanja tokom hladnih perioda zimi bilo je duže uglavnom zbog povećane sposobnosti održavanja veće proizvodnje topline. Na trajanje perioda prije smrti utječe i stanje perja - linjanje i trajanje zatočeništva, ali je sezonski efekat uvijek izražen. Oni koji jesu IB Unos hrane u kavezu za ptice zimi je povećan za 20-50%. Ali zimski unos hrane u kaveznim zebama ( Fringilla montefringilla) a u divljim kućama vrapci se nisu povećali (Rautenberg, 1957).

Značajna noćna hipotermija, uočena zimi kod svježe ulovljenih ptica, izostaje kod krupnog kljuna i crnoglave sjenice. Irving (Irving, 1960) zaključili su da se u hladnim noćima sjeverne ptice hlade ispod dnevne tjelesne temperature otprilike isto kao i ptice u umjerenim područjima.

Povećanje težine perja uočeno kod nekih ptica tokom zime ukazuje na termoizolacionu adaptaciju koja bi mogla djelomično neutralizirati promjene u hladnom metabolizmu. Međutim, Irvingovo istraživanje o nekoliko vrsta divljih ptica zimi i ljeti, kao i Davis (Davis, 1955) i Hart (Hart, 1962) pružaju malo dokaza za pretpostavku da je povećanje metabolizma sa padom temperature za 1° bilo drugačije u ovim godišnjim dobima. Utvrđeno je da je proizvodnja topline kod golubova, mjerena na 15°C, niža zimi nego ljeti. Međutim, veličina ovih sezonskih promjena bila je mala i nisu uočeni pomaci u rasponu kritičnih temperatura. Za kardinal dobijeni su podaci o pomacima kritičnog temperaturnog nivoa ( Richmonda cardinalis) ( Lawson, 1958).

Walgren (Wallgren, 1954) proučavao je energetski metabolizam kod žute strnade ( Emberiza citrinella) na 32,5°C i na -11°C u različito doba godine. Razmjena u mirovanju nije pokazala sezonske promjene; na -11 0 C u junu i julu, razmjena je bila znatno viša nego u februaru i martu. Ova izolaciona adaptacija se dijelom objašnjava većom debljinom i "pahuljastim" perja i većom vazokonstrikcijom zimi (pošto je perje bilo najgušće u septembru - nakon linjanja, a maksimalne metaboličke promjene - u februaru).

Teoretski, promjene u perju mogu objasniti smanjenje smrtonosne temperature za oko 40 ° C.

Istraživanja provedena na crnoglavoj sisici ( Parus atricapillus), također ukazuju na prisustvo niske proizvodnje topline kao rezultat adaptacije toplinske izolacije zimi. Brzina pulsa i disanja imale su sezonske promjene, a pad je bio veći zimi na 6°C nego ljeti. Kritična temperatura pri kojoj se disanje naglo povećava, također se zimi pomjerila na niži nivo.

Povećanje bazalnog metabolizma na termoneutralnim temperaturama, koje je izraženo kod sisara i ptica izloženih hladnoći više sedmica, ne igra značajnu ulogu tokom zimske adaptacije. Jedini dokaz značajnih sezonskih varijacija u bazalnom metabolizmu dobiven je kod kućnih vrapaca, ali nema dokaza koji bi ukazivali na to da on igra bilo kakvu značajnu ulogu kod ptica koje žive u divljini. Većina proučavanih vrsta ne pokazuje nikakve promjene. King i Farner (King a. Farrier, 1961) ukazuju da bi visok intenzitet bazalnog metabolizma zimi bio nepovoljan, jer bi ptica morala povećati potrošnju svojih energetskih rezervi noću.

Najkarakterističnije sezonske promene kod ptica su njihova sposobnost da menjaju svoju toplotnu izolaciju i neverovatna sposobnost održavanja većeg nivoa proizvodnje toplote u hladnim uslovima. Na osnovu mjerenja unosa i izlučivanja hrane pri različitim temperaturama i fotoperiodima, napravljene su procjene energetskih potreba za postojanje i proizvodne procese u različito doba godine. U tu svrhu, ptice su smještene u pojedinačne kaveze gdje je mjerena njihova metabolizirana energija (maksimalni priliv energije minus energija izlučivanja na različitim temperaturama i fotoperiodima). Najmanja metabolizirana energija potrebna za postojanje na određenim temperaturama i fotoperiodima testa naziva se "energija egzistencije". Njegova korelacija sa temperaturom prikazana je na lijevoj strani slike 30. Potencijalna energija je maksimalna metabolizirana energija mjerena na temperaturi koja odgovara smrtonosnoj granici, što je najniža temperatura na kojoj ptica može izdržati svoju tjelesnu težinu. Energija produktivnosti je razlika između potencijalne energije i energije postojanja.

Desna strana slike 30 prikazuje različite energetske kategorije izračunate za različita godišnja doba iz prosječnih vanjskih temperatura i fotoperioda. Za ove proračune pretpostavlja se da se maksimalna metabolizirana energija nalazi u hladnim uvjetima, kao i za produktivne procese na višim temperaturama. Kod kućnog vrapca potencijalna energija je podložna sezonskim promjenama zbog sezonskih promjena granica preživljavanja. Energija postojanja također se mijenja prema prosječnoj vanjskoj temperaturi. Zbog sezonskih promjena potencijalne energije i energije postojanja, energija produktivnosti ostaje konstantna tijekom cijele godine. Neki autori ističu da je sposobnost kućnog vrapca da živi na krajnjim sjevernim geografskim širinama posljedica njegove sposobnosti da proteže svoj maksimalni energetski balans tokom cijele zime i metabolizira onoliko energije tokom kratkog dnevnog fotoperioda zimi kao i tokom dugih fotoperioda ljeti. .

Kod vrapca bijelog grla (Z. albicallis) i junkoJ. nijansa- tržni centri) sa fotoperiodom od 10 sati, količina metabolizirane energije je manja nego sa fotoperiodom od 15 sati, što je ozbiljan nedostatak zimskog računanja vremena (Seibert, 1949). Ova zapažanja su upoređena s činjenicom da obje vrste zimi migriraju na jug.

Za razliku od kućnog vrapca, tropske plavo-crne zebe ( Votatinia jacarina) može održavati energetski balans do oko 0°C za 15-satni fotoperiod i do 4°C za 10-satni fotoperiod. Fotoperiod je ograničavao energiju u većoj mjeri sa smanjenjem temperature, što je razlika između ovih ptica i kućnog vrapca. Zbog uticaja fotoperioda, potencijalna energija je bila najniža zimi, kada je energija postojanja najveća. Posljedično, energija produktivnosti je također bila najniža u to doba godine. Ove fiziološke karakteristike ne dozvoljavaju ovoj vrsti da postoji zimi u sjevernim geografskim širinama.

Iako se energetski zahtjevi za termoregulaciju u hladnoj sezoni pokazuju maksimalnim, različite vrste aktivnosti ptica su očigledno ravnomjerno raspoređene tijekom cijele godine, pa su stoga kumulativni efekti zanemarljivi. Raspodjela utvrđenih energetskih potreba za različite aktivnosti tijekom godine najbolje je opisana za tri vrapca. S. arborea ( Zapad, 1960). Kod ove vrste, najveća količina energije produktivnosti potencijalno je bila ljeti. Stoga su aktivnosti koje zahtijevaju utrošak energije, kao što su migracija, gniježđenje i linjanje, ravnomjerno raspoređene između travnja i listopada. Dodatni trošak slobodnog postojanja je nepoznanica koja može ali i ne mora povećati teorijski potencijal. Međutim, sasvim je moguće da se potencijalna energija može iskoristiti u bilo koje doba godine, barem na kratko – za vrijeme trajanja leta.

Light. Sunčeva energija je praktično jedini izvor svjetlosti i topline na našoj planeti. Količina sunčeve svjetlosti se prirodno mijenja tokom cijele godine i dana. Njegov biološki efekat je posledica intenziteta, spektralnog sastava, sezonske i dnevne periodičnosti. S tim u vezi, u živim organizmima adaptacije također imaju sezonski i zonski karakter.

Ultraljubičasti zraci destruktivno za sva živa bića. Glavni dio ovog zračenja odlaže ozonski ekran atmosfere. Stoga se živi organizmi distribuiraju u ozonski omotač. Ali mala količina ultraljubičastih zraka korisna je za životinje i ljude, jer doprinose proizvodnji vitamina D.

svetlost vidljivog spektra neophodna za biljke i životinje. Zelene biljke na svjetlu, uglavnom u crvenom spektru, fotosintetiziraju organske tvari. Mnogi jednoćelijski organizmi reaguju na svjetlost. Visoko organizirane životinje imaju stanice osjetljive na svjetlost ili posebne organe - oči. Oni su u stanju da percipiraju predmete, pronalaze hranu, vode aktivan životni stil tokom dana.

Ljudsko oko i većina životinja ne opažaju infracrveni zraci, kao izvor toplotne energije.

Ovi zraci su posebno važni za hladnokrvne životinje (insekte, gmizavce) koje ih koriste za povećanje tjelesne temperature.

Lagani način rada varira u zavisnosti od geografske širine, reljefa, doba godine i dana. U vezi sa rotacijom Zemlje, svjetlosni režim ima izrazitu dnevnu i sezonsku periodičnost.

Reakcija tijela na dnevnu promjenu načina osvjetljenja (dan i noć) naziva se fotoperiodizam.

U vezi sa fotoperiodizmom u organizmu, menjaju se procesi metabolizma, rasta i razvoja. Fotoperiodičnost je jedan od glavnih faktora koji utiču na biološki sat organizma, koji određuje njegove fiziološke ritmove u skladu sa promenama u okruženju.

Kod biljaka dnevni fotoperiodizam utječe na procese fotosinteze, pupanja, cvjetanja i opadanja listova. Neke biljke otvaraju svoje cvjetove noću i oprašuju ih insekti oprašivači aktivni u to doba dana.

Životinje također imaju prilagodbe za dnevni i noćni način života. Na primjer, većina kopitara, medvjeda, vukova, orlova i ševa aktivni su danju, dok su tigrovi, miševi, kopnene vjeverice, ježevi i sove najaktivniji noću. Dužina dnevnog vremena utiče na početak sezone parenja, migracije i letove (kod ptica), hibernaciju itd.

Takođe je od velike važnosti stepen osvetljenosti. U zavisnosti od sposobnosti rasta u uslovima zasjenjenja ili osvjetljenja, postoje otporan na senke i svjetloljubivi biljke. Stepske i livadske trave, većina drvenastih biljaka (breza, hrast, bor) su fotofilne. Biljke otporne na sjenu često žive u šumi, u njenom donjem sloju. To su oksalisa, mahovina, paprat, đurđevak itd. Od drvenastih biljaka ovo je smrča, pa je njena krošnja najveličanstvenija u donjem dijelu. Šume smrče su uvijek sumornije i tamnije od borovih i lišćarskih šuma. Sposobnost postojanja u različitim svjetlosnim uvjetima određuje slojevitost biljnih zajednica.

Stepen osvjetljenja u različito doba godine zavisi od geografske širine. Dužina dana na ekvatoru je uvijek ista i iznosi 12 sati. Kako se približavamo polovima, dužina dana se ljeti povećava, a zimi smanjuje. I samo u dane prolećne (23. marta) i jesenje (23. septembra) ravnodnevnice, dužina dana je svuda jednaka 12 sati. Zimi, polarna noć dominira iza polarnog kruga, kada sunce ne izlazi iznad horizonta, a ljeti - polarni dan, kada ne zalazi danonoćno. Na južnoj hemisferi je suprotno. U vezi sa sezonskim promjenama u osvjetljenju, mijenja se i aktivnost živih organizama.

Seasonal Rhythms To je odgovor tijela na promjenu godišnjih doba.

Dakle, s početkom kratkog jesenjeg dana biljke opadaju lišće i pripremaju se za zimsko mirovanje.

zimska tišina- to su adaptivne osobine višegodišnjih biljaka: prestanak rasta, odumiranje nadzemnih izdanaka (kod trave) ili opadanje lišća (u drveću i grmlju), usporavanje ili zaustavljanje mnogih životnih procesa.

Kod životinja se značajno smanjenje aktivnosti uočava i zimi. Signal za masovni odlazak ptica je promjena dužine dnevne svjetlosti. Mnoge životinje upadaju u hibernacija- adaptacija na izdržavanje nepovoljne zimske sezone.

U vezi sa stalnim dnevnim i sezonskim promjenama u prirodi, u živim organizmima razvijeni su određeni mehanizmi adaptivne prirode.

Toplo. Svi životni procesi odvijaju se na određenoj temperaturi - uglavnom od 10 do 40°C. Samo nekoliko organizama je prilagođeno životu na višim temperaturama. Na primjer, neki mekušci žive u termalnim izvorima na temperaturama do 53°C, plavo-zelene (cijanobakterije) i bakterije mogu živjeti na 70-85°C. Optimalna temperatura za život većine organizama kreće se od 10 do 30 °C. Međutim, raspon temperaturnih fluktuacija na kopnu je mnogo širi (od -50 do 40 °C) nego u vodi (od 0 do 40 °C), pa je granica tolerancije temperature za vodene organizme uža nego za kopnene.

Ovisno o mehanizmima održavanja stalne tjelesne temperature organizmi se dijele na poikilotermne i homeotermne.

poikilotermni, ili hladnokrvnih, organizmi imaju nestabilnu tjelesnu temperaturu. Povećanje temperature okoline uzrokuje im snažno ubrzanje svih fizioloških procesa, mijenja aktivnost ponašanja. Dakle, gušteri preferiraju temperaturnu zonu od oko 37 ° C. Kako temperatura raste, razvoj nekih životinja se ubrzava. Tako, na primjer, na 26 ° C u gusjenici kupusnog leptira, period od napuštanja jajeta do pupiranja traje 10-11 dana, a na 10 ° C povećava se na 100 dana, odnosno 10 puta.

Mnoge hladnokrvne životinje imaju anabioza- privremeno stanje organizma, u kojem se vitalni procesi značajno usporavaju, a nema vidljivih znakova života. Anabioza se može pojaviti kod životinja kako s smanjenjem temperature okoline, tako i s njenim povećanjem. Na primjer, kod zmija, guštera, kada temperatura zraka poraste iznad 45 ° C, dolazi do torpora, kod vodozemaca, kada temperatura vode padne ispod 4 ° C, vitalna aktivnost praktički izostaje.

Kod insekata (bumbara, skakavaca, leptira) tokom leta temperatura tijela dostiže 35-40°C, ali prestankom leta brzo pada na temperaturu zraka.

homeotermni, ili toplokrvni,životinje sa konstantnom tjelesnom temperaturom imaju savršeniju termoregulaciju i manje zavise od temperature okoline. Sposobnost održavanja stalne tjelesne temperature važna je karakteristika životinja kao što su ptice i sisari. Većina ptica ima tjelesnu temperaturu od 41-43°C, dok sisari imaju tjelesnu temperaturu od 35-38°C. Ostaje na konstantnom nivou, bez obzira na fluktuacije temperature zraka. Na primjer, u mrazu od -40 ° C, tjelesna temperatura arktičke lisice je 38 ° C, a ptarmigana 43 ° C. Kod primitivnijih grupa sisara (jajorodi, mali glodari) termoregulacija je nesavršena (Sl. 93).

Rice. 93. Ovisnost tjelesne temperature različitih životinja o temperaturi zraka

Temperaturni režim je od velike važnosti za biljke. Proces fotosinteze je najintenzivniji u rasponu od 15-25 °C. Pri visokim temperaturama dolazi do teške dehidracije biljaka i počinje njihova inhibicija. Procesi disanja i isparavanja vode (transpiracija) počinju da prevladavaju nad fotosintezom. Na nižim temperaturama (manje od 10 °C) može doći do hladnog oštećenja staničnih struktura i inhibicije fotosinteze.

Glavne adaptacije biljaka na hladna staništa su smanjenje veličine i pojava specifičnih oblika rasta. Na sjeveru, iza arktičkog kruga, rastu patuljaste breze, vrbe, puzavi oblici kleke i planinski jasen. Čak i tokom dugog polarnog ljeta, kada je osvijetljenost vrlo visoka, nedostatak topline utiče na procese fotosinteze.

Biljke imaju posebne mehanizme za sprečavanje smrzavanja vode u ćelijama na niskim temperaturama (ispod 0 °C). Dakle, zimi biljna tkiva sadrže koncentrirane otopine šećera, glicerina i drugih tvari koje sprječavaju smrzavanje vode.

Temperatura, kao i svjetlosni režim od kojeg ovisi, također se prirodno mijenja tokom dana, godine i na različitim geografskim širinama. Na ekvatoru je relativno konstantna (oko 25-30°C). Kako se približavamo polovima, amplituda se povećava, a ljeti je mnogo manja nego zimi. Stoga je od posebne važnosti prisustvo adaptacija kod životinja i biljaka za podnošenje niskih temperatura.

Voda. Prisustvo vode je neophodan uslov za postojanje svih organizama na Zemlji. Svi živi organizmi su najmanje 30% vode. Održavanje ravnoteže vode glavna je fiziološka funkcija tijela. Voda je neravnomjerno raspoređena širom svijeta. Budući da većina kopnenih biljaka i životinja voli vlagu, njen nedostatak je često razlog koji ograničava distribuciju organizama.

Prisustvo vode je jedan od glavnih faktora životne sredine koji ograničava rast i razvoj biljaka. U nedostatku vode biljka vene i može uginuti, pa mnoge biljke imaju posebne prilagodbe koje im omogućavaju da podnose nedostatak vlage.

Dakle, u pustinjama i polupustinjama su široko rasprostranjene kserofiti, biljke u sušnim staništima. Mogu tolerisati privremeno uvenuće sa gubitkom vode do 50%. Imaju dobro razvijen korijenov sistem, deset puta veći u masi od nadzemnog dijela. Korijenje može ići i do 15-20 m (za crni saksaul - do 30 m), što im omogućava da izvlače vodu na velikim dubinama. Ekonomično korištenje vode osigurava se i razvojem posebnih adaptacija nadzemnih organa. Da bi se smanjilo isparavanje vode, listovi stepskih i pustinjskih biljaka obično su mali, uski, često su pretvoreni u bodlje ili ljuske (kaktusi, kamilji trn, perjanica). Kutikula lista je zadebljana, voštana ili gusto pubescentna. Ponekad dolazi do potpunog gubitka listova (saksaul, juzgun). Fotosintezu u takvim biljkama provode zelene stabljike. Kod nekih stanovnika pustinje (agava, spurge, kaktus) velika količina vlage pohranjena je u tkivima jako zadebljanih, mesnatih stabljika.

Mezofiti- To su biljke koje se razvijaju u uslovima gde ima dovoljno vode. To uključuje listopadno drveće, grmlje i mnoge vrste bilja šumskih i šumsko-stepskih zona.

Hygrophytes- biljke vlažnih staništa, imaju velike sočne listove i stabljike i znatno lošije razvijen korijenov sistem. Međućelijski prostori u listovima i zelenim stabljikama su dobro razvijeni. Ove biljke uključuju pirinač, močvarni neven, vrh strijele, mahovine itd.

At hidrofiti- vodeni stanovnici su često slabo razvijeni ili odsutni mehaničko tkivo, korijenski sistem (patka, elodea).

I životinjama je potrebna voda. Većina stanovnika pustinje - kamile, antilope, kulani, saige - mogu dugo bez vode. Velika mobilnost i izdržljivost omogućavaju im da migriraju na značajne udaljenosti u potrazi za vodom. Njihovi načini regulacije vodnog bilansa su raznovrsniji. Tako, na primjer, masne naslage kod kamile (u grbama), glodavaca (ispod kože), insekata (masno tkivo) služe kao izvor metaboličke vode, koja se oslobađa kao rezultat oksidacije masti. Većina stanovnika sušnih mjesta su noćni, čime se izbjegava pregrijavanje i pretjerano isparavanje vode.

Organizmi koji žive u uvjetima periodične suhoće karakteriziraju smanjenje vitalne aktivnosti, stanje fiziološkog odmora u nedostatku vlage. U toplim, sušnim ljetima, biljke mogu odbaciti lišće, ponekad nadzemni izdanci potpuno odumiru. To se posebno odnosi na lukovičaste i rizomatske biljke (lale, šaš), koje brzo rastu i cvjetaju u proljeće, a ostatak godine provode u obliku uspavanih podzemnih izdanaka.

Životinje s početkom vrućeg i sušnog perioda mogu hibernirati (smarmoti), manje se kretati i hraniti se. Neke vrste padaju u stanje suspendirane animacije.

Zemlja služi kao stanište za mnoge mikroorganizme, životinje, a u njemu su fiksirani korijeni biljaka i hife gljiva. Primarni faktori važni za stanovnike tla su njegova struktura, hemijski sastav, vlažnost i prisustvo hranljivih materija.

| |
§ 66. Ekologija kao nauka. Faktori okoline§ 68. Interakcija faktora. ograničavajući faktor

Za vrijeme jakih mrazeva i vjetrova, 200-300, a ponekad i 500 pingvina okupi se u gomili i, uspravljajući se do svoje pune visine, čvrsto se pritišću jedan uz drugog, formirajući takozvanu "kornjaču" - uski krug. Ovaj krug se polako ali neprekidno okreće oko centra, zbijene ptice griju jedna drugu. Nakon oluje, pingvini se razilaze. Francuski naučnici bili su zapanjeni takvom "javnom" termoregulacijom. Mjereći temperaturu unutar "kornjače" i duž njenih rubova, pobrinuli su se da na -19°C temperatura ptica u centru dostigne 36°C, a do trenutka mjerenja temperature ptice su umirale od gladi. oko 2 mjeseca. Sam pingvin dnevno gubi preko 200 g težine, a u "kornjači" - oko 100 g, odnosno upola manje "sagorijeva gorivo".

Vidimo da su karakteristike adaptacije od velike važnosti za opstanak vrste. U maju - junu, kada je zima na Antarktiku, carski pingvini polažu jaja teška oko 400-450 g. Do dana polaganja jaja ženka gladuje. Tada ženke pingvina odlaze u dvomjesečnu kampanju za hranu, a mužjaci cijelo to vrijeme ništa ne jedu, zagrijavajući jaje. Po pravilu, pilići ostavljaju jaje nakon što se majka vrati. Piliće odgaja majka od jula do decembra.

U antarktičkom proljeću, ledene plohe počinju da se otapaju i raspadaju. Ove ledene plohe nose mlade i odrasle pingvine na otvoreno more, gdje se djeca konačno formiraju u nezavisne članove nevjerovatnog društva pingvina. Ova sezonalnost se manifestuje iz godine u godinu.

Sezonske promjene u fiziološkim procesima primećuju se i kod ljudi. O tome ima dosta informacija. Zapažanja naučnika svjedoče da se "asimilacija ritma" (AA Ukhtomsky) događa ne samo u mikro intervalima vremena, već iu makro intervalima. Najupečatljivije vremenske ciklične promjene u fiziološkim procesima su godišnje sezonske promjene usko povezane sa sezonskim meteorološkim ciklusima, odnosno povećanje bazalnog metabolizma u proljeće i smanjenje u jesen i zimu, povećanje procenta hemoglobina u proljeće i ljeto. , promjena ekscitabilnosti respiratornog centra u proljeće i ljeto. Naučnici su otkrili da su sadržaj hemoglobina i broj eritrocita u ljudskoj krvi 21% veći zimi nego ljeti. Maksimalni i minimalni krvni pritisak raste iz mjeseca u mjesec kako je hladnije. Razlika između letnjeg i zimskog krvnog pritiska dostiže 16%. Vaskularni sistem i krv posebno su osjetljivi na sezonske promjene. Maksimalni i minimalni krvni pritisak ljeti je niži nego zimi. Broj eritrocita ljeti kod muškaraca je nešto veći, a kod žena manji nego zimi, a indeks hemoglobina je, naprotiv, ljeti niži kod muškaraca, a kod žena viši nego u drugim godišnjim dobima. Indeks boje krvi ljeti je niži nego u drugim godišnjim dobima.

A. D. Slonim i njegovi saradnici dobili su nešto drugačije podatke posmatrajući ljude koji žive u uslovima severa. Otkrili su da je najveći procenat hemoglobina u krvi uočen u ljetnim mjesecima, a najmanji - zimi i u proljeće. M. F. Avazbakieva je prikupila veliku količinu eksperimentalnog materijala o proučavanju sezonske dinamike eritrocita, hemoglobina, krvnog tlaka, pulsa, reakcije sedimentacije eritrocita (ERS) u uvjetima Srednje Azije i Kazahstana. Pregledano je oko 3000 ljudi (2000 muškaraca i 1000 žena). Pokazano je da se ROE kod muškaraca nešto ubrzava ljeti, međutim po dolasku u planine u svim godišnjim dobima, po pravilu, usporava. Naučnici vjeruju da su promjene ESR-a uočene u planinama posljedica djelovanja sunčevog zračenja. Ove promjene ukazuju na generalno povoljno djelovanje visokoplaninske klime na čovjeka i smanjenje razgradnje proteina tokom aklimatizacije.

U laboratorijskim uslovima, izlaganjem čoveka ultraljubičastim zracima, moguće je izazvati promene slične onima uočenim u prirodnim uslovima visokih planina. Redovno, dugo vremena ispitujući 3746 ljudi koji žive u Kijevu, V.V. Kovalsky je otkrio da se maksimalni sadržaj hemoglobina u krvi muškaraca javlja u proljeće (uglavnom u martu), a kod žena - zimi (najčešće u januaru). Minimalni sadržaj hemoglobina uočen je kod muškaraca u avgustu, kod žena - u julu.

Kod nižih majmuna (hamadryas babuons) ustanovljene su sezonske fluktuacije u takvim biohemijskim parametrima krvi kao što su šećer, holesterol, rezidualni dušik, proteini i adenozin trifosforna kiselina. Otkrio je da se nivo šećera u krvi zimi smanjuje, a nivo adenozin trifosforne kiseline i holesterola povećava u odnosu na ljeto. Utvrđeno je da ako u srednjoj traci nivo bazalnog metabolizma značajno padne zimi, a to je vjerovatno zbog činjenice da se zimi (kratak dan) smanjuju svjetlosne iritacije i smanjuje motorna aktivnost čovjeka, onda kada se osoba useli zime iz srednje trake u uslove subtropskih predela Abhazije, kao da bi preneo svoje telo iz zimskih uslova u prolećne i letnje uslove. U tim slučajevima se metabolizam povećava, respiratorni koeficijent se praktično ne mijenja u zimskim mjesecima i ostaje isti kao ljeti. Autor ove promjene smatra neobičnim slučajem perverzije sezonskog ritma kod ljudi.

Prema nekim istraživačima, sezonska varijabilnost fizioloških procesa uočenih tokom godine u određenoj mjeri ponavlja njihovu dnevnu periodičnost, a stanje organizama ljeti i zimi donekle se poklapa s njihovim stanjem danju i noću. Proučavajući ponašanje slepih miševa u pećini Adzaba kod Suhumija, A. D. Slonim napominje da se dnevne periodične promene termoregulacije u vremenu poklapaju sa odlaskom miševa iz pećine – period njihove aktivnosti uveče i noću, a ovaj ritam je najbolje izražen u proljeće i ljeto.

Proljeće, proljeće... Svako proljeće nas iznova uzbuđuje. o U proleće svi mi, bez obzira na godine, imamo onaj uzbudljiv osećaj kada smo spremni da za pesnicima i veoma mladim ljudima ponovimo: sve ovo proleće je posebno. Proljeće čovjeka postavlja na poseban način, jer proljeće je prije svega jutarnje, rano buđenje. Sve okolo je obnovljeno u prirodi. Ali i čovjek je dio prirode, a proljeće se dešava u svakom od nas. Proljeće nije samo vrijeme nade, već i vrijeme tjeskobe.

Pitajte bilo kog farmera, i on će vam odgovoriti da je u proljeće čovjek koji je svoj život povezao sa zemljom zabrinut više nego ikada. Moramo cijeniti sva godišnja doba, svih dvanaest mjeseci. Nije li jesen divna! Jesen je bogata bogatim plodovima u baštama, njivama i voćnjacima, jarkim bojama, svadbenim pjesmama. Još od vremena Puškina, uobičajeno je ovo doba godine smatrati onim divnim vremenom kada inspiracija dolazi do osobe, kada dolazi nalet kreativnih snaga ("I svake jeseni ponovo cvjetam ..."). Puškinova Boldinska jesen najbolji je dokaz za to. Svemoćna čarolija jeseni. Ali "kako to objasniti?" pitao se pjesnik.

Ovisnost osobe o određenom godišnjem dobu obično je subjektivna. Ipak, znanstvenici su primijetili da se u jesen kod čovjeka povećava metabolizam i opći tonus tijela, intenziviraju se vitalni procesi, uočava se povećanje vitalnih funkcija i povećava se potrošnja kisika. Sve je to prirodna reakcija adaptacije, priprema organizma za dugu i tešku zimu. Osim toga, boje jeseni - žuta, crvena - imaju uzbudljiv učinak na osobu. Nakon ljetnih vrućina, hladan zrak osnažuje. Slike blijede prirode, isprva sklone tuzi, refleksiji, potom aktiviraju aktivnost zdrave osobe.

Ali zar druga godišnja doba - zima, ljeto - nemaju svoje čari? Između godišnjih doba nema pauza - život je neprekidan. Koliko god da su bili jaki mrazevi, koliko god zima bila gusta u dvorištu, ona se ipak završava topljenjem snega. A jasnoću proljetnih zora zamjenjuje vreli ljetni dan. Odnos između tjelesnih funkcija i godišnjih doba, koji su prvi uočili Hipokrat i Avicena, dugo nije našao znanstveno opravdanje.

Sada je utvrđeno da je jedan od sinhronizatora sezonskih, kao i dnevnih ritmova, dužina dnevnog vremena. Podaci eksperimentalnih studija pokazuju da visina endogenog ritma dostiže maksimum u proljeće-ljeto, a minimum - u jesensko-zimskom periodu. Analiza eksperimentalnih podataka pokazuje da je karakteristična karakteristika sezonskih promjena u reaktivnosti organizma odsustvo jednosmjernih pomaka u njegovim različitim komponentama. To daje razloga vjerovati da sezonske promjene ovise o biološkoj svrsishodnosti svake od njegovih komponenti, što osigurava postojanost unutrašnjeg okruženja organizma. Proljećno-ljetni funkcionalni maksimum vjerovatno je povezan sa reproduktivnom fazom života organizma. Istovremeno povećanje funkcije različitih endokrinih žlijezda uočeno u ovom periodu služi kao jasan pokazatelj filogenetski fiksiranih osobina organizma, usmjerenih na poboljšanje metaboličkih procesa u periodu reprodukcije.

Sezonska periodičnost vitalne aktivnosti organizma je opšta manifestacija prilagođavanja organizma uslovima životne sredine. Sinhronizacija bioloških ritmova sa geofizičkim ciklusima Zemlje, koja pogoduje diferencijaciji vrsta biljaka i životinja, nije izgubila na značaju za ljude. Utvrđena je zavisnost učestalosti oboljevanja od različitih bolesti od doba godine. Proučavanje datih podataka i pokazatelja hospitalizacije u različitim godišnjim dobima pacijenata u tri velike klinike u Lenjingradu pokazuje da se za različite bolesti bilježi različita sezonalnost. Zimski period je najnepovoljniji za hipertoničare. Za pacijente sa koronarnom bolešću, jesen se pokazala kao posebno opasno godišnje doba. Upravo ovaj period karakteriše najveći broj poseta lekara Hitne pomoći pacijentima sa infarktom miokarda i anginom pektoris. U poređenju sa ostalim godišnjim dobima, najveći broj cerebrovaskularnih nezgoda registrovan je u prolećnom periodu, a najmanji u letnjem periodu.

Proljetni i, u manjoj mjeri, jesenji periodi su najmanje ugroženi od pojave zaraznih bolesti. Dalje proučavanje sezonske učestalosti bolesti omogućit će razvoj terapijskih i preventivnih mjera zasnovanih na dokazima.

» Uticaj nekih faktora životne sredine na organizme

Seasonal Rhythms

je odgovor tijela na promjenu godišnjih doba. Aktuelne informacije kupite plutajući ventil kod nas.

Dakle, s početkom kratkog jesenjeg dana biljke opadaju lišće i pripremaju se za zimsko mirovanje.

zimska tišina

- to su adaptivne osobine višegodišnjih biljaka: prestanak rasta, odumiranje nadzemnih izdanaka (kod trave) ili opadanje lišća (u drveću i grmlju), usporavanje ili zaustavljanje mnogih životnih procesa.

Kod životinja se značajno smanjenje aktivnosti uočava i zimi. Signal za masovni odlazak ptica je promjena dužine dnevne svjetlosti. Mnoge životinje upadaju u hibernacija

- adaptacija na izdržavanje nepovoljne zimske sezone.

U vezi sa stalnim dnevnim i sezonskim promjenama u prirodi, u živim organizmima razvijeni su određeni mehanizmi adaptivne prirode.

Toplo.

Svi životni procesi odvijaju se na određenoj temperaturi - uglavnom od 10 do 40°C. Samo nekoliko organizama je prilagođeno životu na višim temperaturama. Na primjer, neki mekušci žive u termalnim izvorima na temperaturama do 53°C, plavo-zelene (cijanobakterije) i bakterije mogu živjeti na 70-85°C. Optimalna temperatura za život većine organizama kreće se od 10 do 30 °C. Međutim, raspon temperaturnih fluktuacija na kopnu je mnogo širi (od -50 do 40 °C) nego u vodi (od 0 do 40 °C), pa je granica tolerancije temperature za vodene organizme uža nego za kopnene.

Ovisno o mehanizmima održavanja stalne tjelesne temperature organizmi se dijele na poikilotermne i homeotermne.

poikilotermni,

ili hladnokrvnih,

organizmi imaju nestabilnu tjelesnu temperaturu. Povećanje temperature okoline uzrokuje im snažno ubrzanje svih fizioloških procesa, mijenja aktivnost ponašanja. Dakle, gušteri preferiraju temperaturnu zonu od oko 37 ° C. Kako temperatura raste, razvoj nekih životinja se ubrzava. Tako, na primjer, na 26 °C u gusjenici kupusnog leptira period od izlaska iz jajeta do pupiranja traje 10-11 dana, a na 10 °C se povećava na 100 dana, odnosno 10 puta.

Mnoge hladnokrvne životinje imaju anabioza

- privremeno stanje organizma, u kojem se vitalni procesi značajno usporavaju, a nema vidljivih znakova života. Anabioza se može pojaviti kod životinja kako s smanjenjem temperature okoline, tako i s njenim povećanjem. Na primjer, kod zmija, guštera, kada temperatura zraka poraste iznad 45 ° C, dolazi do torpora, kod vodozemaca, kada temperatura vode padne ispod 4 ° C, vitalna aktivnost praktički izostaje.

Kod insekata (bumbara, skakavaca, leptira) tokom leta temperatura tijela dostiže 35-40°C, ali prestankom leta brzo pada na temperaturu zraka.

homeotermni,

ili toplokrvni,

životinje sa konstantnom tjelesnom temperaturom imaju savršeniju termoregulaciju i manje zavise od temperature okoline. Sposobnost održavanja stalne tjelesne temperature važna je karakteristika životinja kao što su ptice i sisari. Većina ptica ima tjelesnu temperaturu od 41-43°C, dok sisari imaju tjelesnu temperaturu od 35-38°C. Ostaje na konstantnom nivou, bez obzira na fluktuacije temperature zraka. Na primjer, u mrazu od -40 °C, tjelesna temperatura arktičke lisice je 38 °C, a ptarmigana 43 °C. Kod primitivnijih grupa sisara (jajorodi, mali glodari) termoregulacija je nesavršena (Sl. 93).