je odziv telesa na spremembo letnih časov. Dejanske informacije. Vzroki bioloških ritmov. fotoperiodizem

Vsaka vrsta je v procesu evolucije razvila značilen letni cikel intenzivne rasti in razvoja, razmnoževanja, priprave na zimo in prezimovanja. Ta pojav imenujemo biološki ritem. Poveži vsako obdobje življenski krog z ustreznim letnim časom ključnega pomena za obstoj vrste.

Najbolj opazna je povezava vseh fizioloških pojavov v telesu s sezonskim potekom temperature. A čeprav vpliva na hitrost življenjskih procesov, še vedno ne služi kot glavni regulator sezonskih pojavov v naravi. Biološki procesi priprave na zimo se začnejo poleti, ko so visoke temperature. Žuželke pri visokih temperaturah še vedno padejo v stanje mirovanja, ptice se začnejo taliti in obstaja želja po letenju. Posledično na sezonsko stanje organizma vplivajo nekateri drugi pogoji in ne temperatura.

Glavni dejavnik pri uravnavanju sezonskih ciklov pri večini rastlin in živali je sprememba dolžine dneva. Odziv organizmov na dolžino dneva se imenuje fotoperiodizem . Vrednost fotoperiodizma je razvidna iz izkušenj, prikazanih na sliki 35. Pri umetni 24-urni razsvetljavi ali dolžini dneva, daljšem od 15 ur, sadike breze neprekinjeno rastejo brez odpadanja listov. Toda pri osvetlitvi 10 ali 12 ur na dan se rast sadik tudi poleti ustavi, kmalu odpadejo listi in nastopi zimsko mirovanje, kot pod vplivom kratkega jesenskega dne. Številne vrste naših listavcev: vrba, rožičevja, hrast, gaber, bukev - z dolgim ​​dnevom postanejo zimzelene.

Slika 35. Vpliv dolžine dneva na rast sadike breze.

Dolžina dneva ne določa le začetka zimskega mirovanja, temveč tudi druge sezonske pojave v rastlinah. Tako dolg dan spodbuja nastanek cvetov pri večini naših divjih rastlin. Takšne rastline imenujemo rastline dolgega dne. Med gojenimi so rž, oves, večina vrst pšenice in ječmena ter lan. Vendar pa nekatere rastline, predvsem južnega izvora, kot so krizanteme, dalije, potrebujejo kratek dan za cvetenje. Zato pri nas zacvetijo šele konec poletja ali jeseni. Rastline te vrste imenujemo rastline kratkega dne.

Močno vpliva tudi vpliv dolžine dneva na živali. Pri žuželkah in pršicah dolžina dneva določa začetek zimskega mirovanja. Tako se gosenice kapusovih metuljev zadržujejo v pogojih dolgega dneva (več kot 15 ur), metulji kmalu izstopijo iz mladičkov in zaporedni niz generacij se razvije brez prekinitve. Če pa gosenice hranimo na dnevu, krajšem od 14 ur, potem tudi spomladi in poleti dobimo prezimne mladičke, ki se kljub precej visoki temperaturi ne razvijejo več mesecev. Ta vrsta reakcije pojasnjuje, zakaj se lahko v naravi poleti, ko je dan dolg, pri žuželkah razvije več generacij, jeseni pa se razvoj vedno ustavi na stopnji prezimovanja.

Pri večini ptic podaljšanje dneva spomladi povzroči razvoj spolnih žlez in manifestacijo gnezditvenih nagonov. Jesensko krajšanje dneva povzroči taljenje, kopičenje rezervnih maščob in željo po letenju.

Dolžina dneva je signalni dejavnik, ki določa smer bioloških procesov. Zakaj so sezonske spremembe v dolžini dneva pridobile tako velik pomen v življenju živih organizmov?

Spreminjanje dolžine dneva je vedno tesno povezano z letnim potekom temperature. Zato dolžina dneva služi kot natančen astronomski napovedovalec sezonskih sprememb temperature in drugih razmer. To pojasnjuje, zakaj so najrazličnejše skupine organizmov v zmernih zemljepisnih širinah pod vplivom gonilnih sil evolucije oblikovale posebne fotoperiodične reakcije - prilagoditve na podnebne spremembe v različnih obdobjih leta.

fotoperiodizem- to je skupna pomembna prilagoditev, ki uravnava sezonske pojave v različnih organizmih.

Biološka ura

Študija fotoperiodizma pri rastlinah in živalih je pokazala, da reakcija organizmov na svetlobo temelji na menjavanju obdobij svetlobe in teme določenega trajanja čez dan. Reakcija organizmov na dolžino dneva in noči kaže, da so sposobni meriti čas, tj. biološka ura . To sposobnost imajo vse vrste živih bitij, od enoceličnih do človeka.

Biološka ura poleg sezonskih ciklov nadzoruje številne druge biološke pojave, katerih narava je do nedavnega ostajala skrivnostna. Določajo pravilen dnevni ritem tako delovanja celih organizmov kot procesov, ki se dogajajo tudi na ravni celic, zlasti celičnih delitev.

Upravljanje sezonskega razvoja živali in rastlin

Razjasnitev vloge dolžine dneva in regulacije sezonskih pojavov odpira velike možnosti za nadzor nad razvojem organizmov.

Pri celoletni pridelavi zelenjadnic in okrasnih rastlin na umetni svetlobi, pri zimskem in zgodnjem siljenju cvetov uporabljamo različne načine zatiranja, da pospešimo pridelavo sadik. S predsetveno obdelavo semen s mrazom dosežemo klašenje ozimnih posevkov med spomladansko setvijo, pa tudi cvetenje in plodnost v prvem letu številnih dvoletnih rastlin. S povečanjem dolžine dneva je mogoče povečati proizvodnjo jajc ptic na perutninskih farmah.

Ena temeljnih lastnosti žive narave je cikličnost večine procesov, ki se v njej dogajajo. Med gibanjem nebesnih teles in živimi organizmi na Zemlji obstaja povezava.

Živi organizmi ne zajemajo le svetlobe in toplote sonca in lune, ampak imajo tudi različne mehanizme, ki natančno določajo položaj sonca, se odzivajo na ritem plime in oseke, lunine faze in gibanje našega planeta. Rastejo in se razmnožujejo v ritmu, ki je usklajen z dolžino dneva in menjavo letnih časov, kar je odvisno od gibanja Zemlje okoli Sonca. Za obstoj vrste je odločilnega pomena sovpadanje faz življenjskega cikla z letnim časom, na katerega so prilagojeni. V procesu zgodovinskega razvoja je živa snov zaznala in asimilirala ciklične pojave v naravi, organizmi pa so razvili sposobnost občasnega spreminjanja svojega fiziološkega stanja.

Enakomerno spreminjanje katerega koli stanja telesa v času se imenuje biološki ritem.

Obstajajo zunanji (eksogeni), ki imajo geografsko naravo in sledijo cikličnim spremembam v zunanjem okolju, in notranji (endogeni) ali fiziološki ritmi telesa.

Zunanji ritmi

Zunanji ritmi so geografske narave, povezani z vrtenjem Zemlje glede na Sonce in Lune glede na Zemljo.

Številni okoljski dejavniki na našem planetu, predvsem svetlobni režim, temperatura, zračni tlak in vlažnost, atmosfersko elektromagnetno polje, plimovanje morja itd., se naravno spreminjajo pod vplivom te rotacije. Na žive organizme vplivajo tudi kozmični ritmi, kot so periodične spremembe sončne aktivnosti. Sonce ima 11-letni cikel in številne druge cikle. Spremembe sončnega sevanja pomembno vplivajo na podnebje našega planeta. Poleg cikličnega vpliva abiotskih dejavnikov so zunanji ritmi za vsak organizem redne spremembe v dejavnosti, pa tudi vedenje drugih živih bitij.

Notranji, fiziološki, ritmi

Notranji, fiziološki ritmi so nastali zgodovinsko. Noben fiziološki proces v telesu se ne izvaja neprekinjeno. Ritem so našli v procesih sinteze DNA in RNA v celicah, v sintezi beljakovin, v delovanju encimov in v delovanju mitohondrijev. Delitev celic, krčenje mišic, delo žlez z notranjim izločanjem, srčni utrip, dihanje, razdražljivost živčnega sistema, tj. Delo vseh celic, organov in tkiv telesa se ujema z določenim ritmom. Vsak sistem ima svoje obdobje. Delovanje dejavnikov zunanje okolje to obdobje je mogoče spreminjati le v ozkih mejah, pri nekaterih procesih pa je praktično nemogoče. Ta ritem se imenuje endogeni.

Notranji ritmi organizma so podrejeni, povezani v celovit sistem in na koncu delujejo kot splošna periodičnost vedenja organizma. Telo tako rekoč šteje čas in ritmično izvaja svoje fiziološke funkcije. Tako pri zunanjih kot notranjih ritmih je začetek naslednje faze odvisen predvsem od časa. Zato je čas eden najpomembnejših dejavnikov okolja, na katerega se morajo odzivati ​​živi organizmi in se prilagajati zunanjim cikličnim spremembam v naravi.

Spremembe v življenjski aktivnosti organizmov pogosto sovpadajo z zunanjimi, geografskimi cikli. Med njimi so prilagodljivi biološki ritmi - dnevni, plimni, enaki lunarni mesec, letno. Zahvaljujoč njim najpomembnejše biološke funkcije organizma (prehrana, rast, razmnoževanje itd.) Sovpadajo s tistimi, ki so najbolj ugodne za ta čas dneva in leta.

Dnevni način. Dvakrat na dan, ob zori in mraku, se aktivnost živali in rastlin na našem planetu spremeni tako dramatično, da pogosto vodi do skoraj popolne, figurativno rečeno, spremembe. igralci". To je tako imenovani dnevni ritem, ki je posledica periodičnega spreminjanja osvetlitve zaradi vrtenja Zemlje okoli svoje osi. V zelenih rastlinah se fotosinteza dogaja le podnevi. Pri rastlinah so odpiranje in zapiranje cvetov, dviganje in spuščanje listov, največja intenzivnost dihanja, stopnja rasti koleoptila itd., Pogosto določeni čas dneva.

opomba v krogci prikazujejo približen čas odpiranja in zapiranja cvetov pri različnih rastlinah

Nekatere vrste živali so aktivne samo na sončni svetlobi, druge pa se ji izogibajo. Razlike med dnevnim in nočnim načinom življenja so kompleksne in povezane z različnimi fiziološkimi in vedenjskimi prilagoditvami, ki so se razvile v procesu evolucije. Sesalci so običajno bolj aktivni ponoči, vendar obstajajo izjeme, kot je človek: človeški vid, tako kot velike opice, je prilagojen dnevni svetlobi. Več kot 100 fiziološke funkcije vpliva dnevna periodičnost, opažena pri ljudeh: spanje in budnost, spremembe telesne temperature, srčni utrip, globina in pogostost dihanja, volumen in kemična sestava urina, znojenje, mišična in duševna zmogljivost itd. Tako se večina živali deli na dve skupini vrst dnevno in noč, se praktično nikoli nisva videla.

Dnevne živali (večina ptic, žuželk in kuščarjev) gredo spat ob sončnem zahodu, svet pa je poln nočnih živali (ježi, netopirji, sove, večina mačk, žabe, ščurki itd.). Obstajajo vrste živali s približno enako aktivnostjo tako podnevi kot ponoči, z izmeničnimi kratkimi obdobji počitka in budnosti. Ta ritem se imenuje polifazni(število plenilcev, veliko rovk itd.).

Dnevni ritem je jasno viden v življenju prebivalcev velikih vodnih sistemov - oceanov, morij, velikih jezer. Zooplankton opravlja dnevne vertikalne migracije, ponoči se dviga na površje in podnevi spušča. Za zooplanktonom se premikajo gor in dol večje živali, ki se z njim hranijo, sledijo pa jim še večji plenilci. Menijo, da se navpična gibanja planktonskih organizmov pojavljajo pod vplivom številnih dejavnikov: svetlobe, temperature, slanosti vode, gravitacije in končno preprosto lakote. Vendar pa je po mnenju večine znanstvenikov osvetlitev še vedno primarna, saj lahko njena sprememba povzroči spremembo reakcije živali na gravitacijo.

Pri mnogih živalih dnevne periodičnosti ne spremljajo bistvena odstopanja fizioloških funkcij, ampak se kažejo predvsem v spremembah motorične aktivnosti, na primer pri glodavcih. Najbolj jasne fiziološke spremembe čez dan lahko zasledimo pri netopirjih. Med svojim dnevnim mirovanjem poleti se mnogi netopirji obnašajo kot poikilotermne živali. Temperatura njihovega telesa v tem času praktično sovpada s temperaturo okolja. Utrip, dihanje, razdražljivost čutnih organov se močno zmanjšajo. Vzleteti moteno netopir zaradi kemične proizvodnje toplote se segreva dolgo časa. Zvečer in ponoči so značilni homoiotermni sesalci z visoko telesno temperaturo, aktivnimi in natančnimi gibi ter hitrim odzivom na plen in sovražnike.

Obdobja aktivnosti pri nekaterih vrstah živih organizmov so omejena na strogo določen čas dneva, pri drugih pa se lahko premaknejo glede na situacijo. Na primer, aktivnost črnih hroščev ali puščavskih lesnih uši se premakne v različne ure dneva, odvisno od temperature in vlažnosti na površini tal. Iz svojih rovov izstopijo zgodaj zjutraj in zvečer (dvofazni cikel), ali šele ponoči (enofazni cikel) ali ves dan. Še en primer. Odpiranje cvetov žafrana je odvisno od temperature, socvetja regrata na svetlobi: v oblačnem dnevu se koški ne odprejo. Eksperimentalno je mogoče ločiti endogene cirkadiane ritme od eksogenih. S popolno nespremenljivostjo zunanjih pogojev (temperatura, osvetlitev, vlažnost itd.) Številne vrste še dolgo vzdržujejo cikle, ki so v obdobju blizu dnevnega. Tako je bil pri Drosophili takšen endogeni ritem opažen že desetine generacij. Posledično so se živi organizmi prilagodili zaznavanju nihanj v zunanjem okolju in temu prilagodili svoje fiziološke procese. To se je zgodilo predvsem pod vplivom treh dejavnikov – rotacije Zemlje glede na Sonce, Luno in zvezde. Živi organizmi so te dejavnike, ki so se nalagali drug na drugega, zaznali kot ritem, ki je blizu 24-urnemu obdobju, vendar mu ne ustreza. To je bil eden od razlogov za določeno odstopanje endogenih bioloških ritmov od točnega dnevnega obdobja. Ti endogeni ritmi se imenujejo cirkadiani(iz lat. circa - približno in dies - dan, dan), tj. približevanje dnevnemu ritmu.

pri različni tipi in tudi pri različnih posameznikih iste vrste se cirkadiani ritmi praviloma razlikujejo po trajanju, vendar pod vplivom pravilnega menjavanja svetlobe in teme lahko postanejo enaki 24 uram.sprva vodite aktiven življenjski slog ob isti uri, a kmalu - ob različnih urah, pri tem pa vsak posameznik ohranja svoj ritem. Ko se vzpostavi pravilno menjavanje dneva in noči, postaneta obdobja spanja in budnosti letečih veveric spet sinhrona. Od tod sklep, da zunanji dražljaj (menjava dneva in noči) uravnava prirojene cirkadiane ritme in jih približuje 24-urnemu obdobju.

Stereotip vedenja, ki ga določa cirkadiani ritem, olajša obstoj organizmov z dnevnimi spremembami v okolju. Hkrati pa, ko so rastline in živali razpršene, vstopijo v geografske razmere z drugačnim ritmom dneva in noči, je močan stereotip lahko neugoden. Zmožnosti razpršitve nekaterih vrst živih organizmov so pogosto omejene z globoko fiksacijo njihovih cirkadianih ritmov.

Poleg Zemlje in Sonca obstaja še eno nebesno telo, katerega gibanje opazno vpliva na žive organizme našega planeta - to je Luna. Med najrazličnejšimi ljudstvi obstajajo znamenja, ki govorijo o vplivu lune na pridelavo poljščin, naravnih travnikov in pašnikov ter vedenje ljudi in živali. Periodičnost je enaka lunarnemu mesecu, kot endogeni ritem je bil ugotovljen pri kopenskih in vodnih organizmih. V omejenosti na določene lunine faze se periodičnost kaže v rojenju številnih komarjev chironomid in podobencev, razmnoževanju japonskih krinoidov in mnogočetinastih črvov palolo (Eunice viridis). Torej, v nenavadnem procesu razmnoževanja morskih črvov palolo, ki živijo v koralnih grebenih Tihega oceana, lunine faze igrajo vlogo ure. Zarodne celice črvov dozorijo enkrat letno ob približno istem času – ob določeni uri določenega dne, ko je Luna v zadnji četrtini. Zadnji del telesa črva, napolnjen z zarodnimi celicami, se odlomi in priplava na površje. Jajčeca in semenčice se sprostijo in pride do oploditve. Zgornja polovica telesa, ki ostane v luknji koralnega grebena, do naslednjega leta ponovno zgradi spodnjo polovico s spolnimi celicami. Periodične spremembe v intenzivnosti mesečine med mesecem vplivajo na razmnoževanje drugih živali. Začetek dvomesečne nosečnosti velikanskih gozdnih podgan Malezije običajno pade na polno luno. Možno je, da svetla mesečina spodbudi spočetje pri teh nočnih živalih.

Periodičnost, ki je enaka lunarnemu mesecu, je bila ugotovljena pri številnih živalih kot odziv na svetlobo in šibka magnetna polja, v hitrosti orientacije. Izraženo je mnenje, da obdobja največjega čustvenega vzpona pri ljudeh padejo na polno luno; 28-dnevni menstrualni cikel so ženske morda podedovale od prednikov sesalcev, pri katerih se je tudi telesna temperatura spreminjala sočasno s spremembo luninih faz.

Ritmi plimovanja. Vpliv Lune vpliva predvsem na življenje vodnih organizmov v morjih in oceanih našega planeta, povezan je s plimovanjem, ki svoj obstoj dolguje skupni privlačnosti Lune in Sonca. Gibanje Lune okoli Zemlje vodi v dejstvo, da ni samo dnevni ritem plimovanja, ampak tudi mesečni. Plimovanje doseže največjo višino približno enkrat na 14 dni, ko sta Sonce in Luna v ravni liniji z Zemljo in imata največji vpliv na vode oceanov. Ritem plimovanja najbolj vpliva na organizme, ki živijo v obalnih vodah. Menjava plime in oseke je za žive organizme tu pomembnejša od menjave dneva in noči, zaradi vrtenja Zemlje in nagnjenega položaja zemeljske osi. Življenje organizmov, ki živijo predvsem v obalnem pasu, je podrejeno temu zapletenemu ritmu oseke in oseke. Tako je fiziologija rib gruni, ki živi ob obali Kalifornije, takšna, da jih ob najvišjih nočnih plimah naplavi na obalo. Samice, ki zakopljejo rep v pesek, odložijo jajčeca, nato jih samci oplodijo, nato pa se ribe vrnejo v morje. Z umikom vode gredo oplojena jajčeca skozi vse stopnje razvoja. Sprostitev mladic se pojavi čez pol meseca in je časovno usklajena z naslednjo plimo.

Sezonska periodičnost je eden najpogostejših pojavov v živi naravi. Nenehna menjava letnih časov zaradi vrtenja Zemlje okoli Sonca človeka vedno razveseli in osupne. Spomladi se vse življenje prebudi iz globokega spanca, ko se sneg stopi in sonce sije močneje. Brsti pokajo in mlado listje zacveti, mlade živali prilezejo iz svojih lukenj, žuželke in ptice, ki se vračajo z juga, švigajo po zraku. Menjava letnih časov je najbolj opazna v zmernih pasovih in severnih zemljepisnih širinah, kjer je kontrast meteoroloških razmer v različnih letnih časih zelo pomemben. Periodičnost v življenju živali in rastlin je posledica njihovega prilagajanja vsakoletnim spremembam vremenskih razmer. Kaže se v razvoju določenega letnega ritma njihovega življenja, skladnega z meteorološkim ritmom. Potreba po nizkih temperaturah v jesenskem obdobju in po toploti v rastni sezoni pomeni, da za rastline zmernih zemljepisnih širin ni pomembna le splošna raven toplote, temveč tudi določena porazdelitev le-te skozi čas. Torej, če dobimo rastline enako količino toplote, vendar različno porazdeljeno: ena ima topla poletja in mrzle zime, druga pa ima ustrezno konstantno povprečno temperaturo, potem bo normalen razvoj le v prvem primeru, čeprav skupna količina toplota je v obeh primerih enaka.

Imenuje se potreba rastlin zmernih zemljepisnih širin, da med letom izmenjujejo hladna in topla obdobja sezonski termoperiodizem.

Pogosto je odločilni dejavnik sezonske periodičnosti povečanje dolžine dneva. Dolžina dneva se skozi leto spreminja: sonce sije najdlje na poletni solsticij junija, najmanj na zimski solsticij decembra.

Številni živi organizmi imajo posebne fiziološke mehanizme, ki reagirajo na dolžino dneva in v skladu s tem spreminjajo svoj način delovanja. Na primer, medtem ko je dan dolg 8 ur, Saturnov metulj krizalis mirno spi, saj je zunaj še vedno zima, ko pa se dan daljša, začnejo posebne živčne celice v možganih lutke izločati poseben hormon, ki povzroči, da se prebudi. gor.

Sezonske spremembe v krznenem plašču nekaterih sesalcev so določene tudi z relativno dolžino dneva in noči, malo ali brez odvisnosti od temperature. Tako so znanstveniki s postopnim umetnim zmanjševanjem dnevne svetlobe v ogradi tako rekoč posnemali jesen in poskrbeli, da so podlasice in hermelini v ujetništvu svojo rjavo poletno opravo predčasno zamenjali z belo zimsko.

Na splošno velja, da obstajajo štirje letni časi (pomlad, poletje, jesen, zima). Ekologi, ki preučujejo združbe zmernega pasu, običajno razlikujejo šest letnih časov, ki se razlikujejo po naboru vrst v združbah: zima, zgodnja pomlad, pozna pomlad, zgodnje poletje, pozno poletje in jesen. Ptice se ne držijo splošno sprejete delitve leta na štiri letne čase: sestava ptičje združbe, ki vključuje tako stalne prebivalce območja kot ptice, ki tu prezimujejo ali poleti, se ves čas spreminja, pri čemer je največje število ptic doseže spomladi in jeseni med selitvami. Na Arktiki namreč obstajata dva letna časa: devetmesečna zima in trije poletni meseci, ko sonce ne zaide za obzorje, zemlja se odmrzne in v tundri se prebudi življenje. Ko se premikate od pola proti ekvatorju, menjavo letnih časov manj določa temperatura, vse bolj pa vlažnost. V zmernih puščavah je poletje obdobje, ko se življenje ustavi in ​​cveti zgodaj spomladi in pozno jeseni.

Menjava letnih časov ni povezana le z obdobji izobilja ali pomanjkanja hrane, temveč tudi z ritmom razmnoževanja. Pri domačih živalih (krave, konji, ovce) in živalih v naravnem okolju zmernega pasu se potomci običajno pojavijo spomladi in odrastejo v najbolj ugodnem obdobju, ko je največ rastlinske hrane. Zato se lahko pojavi misel, da se spomladi vse živali nasploh razmnožujejo.

Vendar pa razmnoževanje mnogih malih sesalcev (miši, voluharji, lemingi) pogosto ni strogo sezonsko. Odvisno od količine in številčnosti hrane lahko razmnoževanje poteka spomladi, poleti in pozimi.

V naravi ga opazimo poleg dnevnih in sezonskih ritmov .večletna periodičnost bioloških pojavov. Določen je s spremembami vremena, njegovim rednim spreminjanjem pod vplivom sončne aktivnosti in se izraža z menjavanjem produktivnih in pustih let, let izobilja ali majhnih populacij.

D. I. Malikov je za 50 let opazovanj opazil pet velikih valov sprememb v številu živine ali toliko, kolikor je bilo sončnih ciklov (slika 7.8). Enako razmerje se kaže v cikličnosti sprememb mlečnosti, letnem prirastku mesa, volne pri ovcah, pa tudi v drugih kazalcih kmetijske proizvodnje.

Pogostost sprememb lastnosti virusa gripe je povezana s sončno aktivnostjo.

Glede na napovedi, po razmeroma mirnem obdobju v smislu gripe v začetku 80. let. 20. stoletje od leta 2000 se pričakuje močno povečanje intenzivnosti njegove distribucije.

Obstajajo 5-6- in 11-letni ter 80-90-letni ali sekularni cikli sončne aktivnosti. To do neke mere omogoča razlago sovpadanja obdobij množičnega razmnoževanja živali in rasti rastlin z obdobji sončne aktivnosti.

Biološka ura

Cirkadian in cirkadiani ritmi so osnova sposobnosti telesa za zaznavanje časa. Mehanizem, ki je odgovoren za to periodično aktivnost - pa naj gre za hranjenje ali razmnoževanje - se imenuje "biološka ura". Neverjetna natančnost biološke ure, ki nadzoruje življenje številnih rastlin in živali, je predmet raziskav znanstvenikov. različne države mir.

Kot je razvidno iz podanih krivulj, listi metuljnic ponoči odpadejo, čez dan pa se ponovno zravnajo. Graf aktivnosti podgan je sestavljen iz zaporedno izmenjujočih se pravokotnih jam (dan - podgana spi) in platoja (noč - podgana je budna). Domače muhe se večinoma izležejo iz mladičkov zjutraj. Ta prilagoditev ima tako globoke korenine, da tudi v pogojih stalne osvetlitve, temperature in vlažnosti muhe ohranijo svojo značilno periodičnost vedenja.

Številne živali - različne vrste ptic, želve, čebele itd. - krmarijo na svojih potovanjih skozi nebesna telesa. Zdi se, da za to ne potrebujete le dobrega spomina, ki vam omogoča, da si zapomnite položaj Sonca ali drugih svetilk, ampak tudi nekaj podobnega kronometru, ki prikazuje, koliko časa so Sonce in zvezde potrebovali, da zavzamejo novo mesto v nebo. Organizmi s tako notranjo biološko uro imajo še eno prednost – sposobni so »predvideti« začetek redno ponavljajočih se dogodkov in se ustrezno pripraviti na prihajajoče spremembe. Tako čebelam njihova notranja ura pomaga, da poletijo do rože, ki so jo obiskale včeraj, točno v času, ko ta cveti. Roža, ki jo obišče čebela, ima tudi nekakšno notranjo uro, nekakšno notranjo uro, ki signalizira čas cvetenja. Vsakdo ve za obstoj lastne biološke ure. Če se nekaj dni zapored zbudite iz budilke, se hitro navadite na prebujanje prej kar kliče. Danes obstajajo različni pogledi na naravo bioloških ur, njihov princip delovanja, vendar je nekaj gotovo - resnično obstajajo in so zelo razširjene v divjih živalih. Nekateri notranji ritmi so lastni tudi človeku. Kemične reakcije v njegovem telesu se pojavljajo, kot je prikazano zgoraj, z določeno frekvenco. Tudi med spanjem se električna aktivnost človeških možganov spreminja vsakih 90 minut.

Biološka ura je po mnenju številnih znanstvenikov še en okoljski dejavnik, ki omejuje aktivnost živih bitij. Proste naselitve živali in rastlin ne preprečujejo samo okoljske ovire, na svoj habitat niso vezane le s tekmovalnostjo in simbiotskimi odnosi, meje njihovega območja niso določene le s prilagoditvami, ampak je njihovo vedenje nadzorovano tudi posredno, prek notranji Biološka ura, gibanje oddaljenih nebesnih teles.



Trenutna stran: 7 (skupna knjiga ima 43 strani) [odlomek dostopnega branja: 29 strani]

2.2.5. Sezonski (cirkanialni) ritmi

Biološki ritmi s periodo, ki je enaka enemu letu (cirkanialni), se tradicionalno imenujejo sezonski ritmi. Kljub napredku pri razvoju zaščite pred nenadne spremembe parametrov okolja ima človek letna nihanja v biokemičnih, fizioloških in psihofizioloških procesih. Sezonski bioritmi, ki v bistvu zajemajo vse funkcije, se odražajo v stanju telesa kot celote, na zdravju in delovni sposobnosti osebe.

Osnove cirkanualnih ritmov. Kompleks zunanjih in notranji vzroki, ki povzročajo cirkanualne ritme, lahko glede na mehanizem delovanja pogojno razdelimo v tri skupine.

1. Prilagodljive spremembe v funkcionalnem stanju telesa, namenjene kompenzaciji letnih nihanj glavnih okoljskih parametrov in predvsem temperature ter kvalitativne in kvantitativne sestave hrane.

2. Odziv na okoljske signalne dejavnike - dnevna svetloba, geografska intenzivnost magnetno polje, nekatere kemične sestavine hrane. Dejavniki okolja, ki igrajo vlogo sezonskih "časovnih senzorjev", lahko povzročijo pomembne morfološke in funkcionalne spremembe v telesu.

3. Endogeni mehanizmi sezonskih bioritmov. Delovanje teh mehanizmov je prilagodljive narave, kar zagotavlja popolno prilagoditev telesa sezonskim spremembam okoljskih parametrov.

Konjugacija sezonskih sprememb v osvetlitvi, okoljskih temperaturnih razmerah in sestavi hrane otežuje ločevanje njihove vloge pri oblikovanju cirkanualnih ritmov fizioloških sistemov telesa. Treba je opozoriti na pomemben pomen družbenih dejavnikov pri oblikovanju sezonskih bioritmov pri ljudeh.

Sezonska nihanja v naravi človeških vedenjskih reakcij.

V procesu prehranjevanja se v jesensko-zimskem obdobju skupna kalorična vsebnost hrane poveča. Poleg tega se poleti poveča poraba ogljikovih hidratov, pozimi pa maščob. Slednje vodi do povečanja skupnih lipidov, trigliceridov in prostih maščob v krvi. Vitaminska sestava hrane pomembno vpliva na spremembo funkcionalnega stanja telesa v različnih letnih časih.

Intenzivnost energetske presnove je v zimsko-pomladnem obdobju večja kot poleti, prenos toplote s površine kože pa je v nasprotni smeri. Odvisno od letnega časa obstaja velika razlika v termoregulacijskem odzivu telesa na toplotni in hladen stres. Odpornost na toplotne obremenitve se poveča poleti in zmanjša pozimi. Za intenzivnost rastnih procesov je značilna jasna sezonska periodičnost. Največje povečanje telesne teže pri otrocih opazimo v poletnih mesecih.

Obstaja veliko podatkov o sezonskih nihanjih v nevroendokrinem sistemu. Tako je aktivnost parasimpatičnega oddelka avtonomnega živčnega sistema največja v pomladnih mesecih. Hkrati se poveča koncentracija tropnih hormonov hipofize v krvi. Aktivnost ščitnice se v zimskih mesecih poveča. Glukokortikoidna funkcija nadledvične žleze je poleti minimalna, aktivnost simpatoadrenalnega sistema pa ima višek v zimskih mesecih.

Sezonska dinamika reproduktivne funkcije je povezana s fotoperiodizmom (nihanja v trajanju dnevne svetlobe in teme). S podaljševanjem noči pride do povečane proizvodnje melatonina v epifizi, kar posledično vodi do zaviranja gonadotropne funkcije hipotalamično-hipofiznega sistema.

Po številnih opažanjih je funkcionalna aktivnost srčno-žilnega sistema v pomladnih mesecih večja. To se kaže v več visoke stopnje srčni utrip, krvni tlak, kontraktilnost miokarda. Obsežne študije krvnega obtoka, dihanja in krvi kažejo, da so sezonska nihanja značilna za transportni sistem kisika v telesu in so očitno določena z nihanji v intenzivnosti presnove energije.

Sezonska nihanja v intenzivnosti presnove energije in aktivnosti nevroendokrinega sistema povzročajo redna nihanja v aktivnosti različnih fizioloških sistemov telesa. Opazovanje stanja in vedenja osebe razkriva sezonske spremembe v uspešnosti. Torej je stopnja telesne zmogljivosti minimalna pozimi in največja pozno poleti - zgodaj jeseni.

2.2.6. Vpliv heliogeofizikalnih dejavnikov na človekove bioritme

Izraz "heliogeofizikalni dejavniki" pomeni kompleks fizičnih dejavnikov, ki vplivajo na človeško telo in so povezani s sončno aktivnostjo, vrtenjem Zemlje, nihanji geomagnetnih polj, strukturnimi značilnostmi in stanjem ozračja. Heliogeofizikalni dejavniki določajo vremenske in podnebne razmere. Njihova nihanja, tako posamično kot v kombinaciji, lahko dvoumno vplivajo na človeške bioritme.

Dejavniki sončne aktivnosti so pomemben element pri sinhronizaciji ritma bioloških sistemov v mezo- in makroritmih (tabela 2.6). Ultradianski ritmi faz spanja so modulirani s sončno aktivnostjo. Frekvence nekaterih kratkoperiodičnih bioritmov so v korelaciji s frekvencami regulacijskih mikropulzacij geomagnetnega polja in akustičnih nihanj, ki se pojavljajo med magnetnimi nevihtami. Vodilna komponenta teh nihanj je frekvenca okoli 8 Hz. Na primer ritem tremorja, ritem alfa valov EEG, EKG ritem korelirajo s frekvencami elektromagnetnih pulzacij. Ritem mitohondrijev, glikolize in sinteze beljakovin je v korelaciji z akustičnimi pojavi (infrazvok). Obstajajo dokazi o obstoju bioritmov z razponom nihanja sončnega utripa (2 h 40 min). Bolj znane so skoraj tedenske ali večkratne spremembe človeških fizioloških parametrov. Izkazalo se je, da je ta ritem povezan s prehodom Zemlje v bližini meja sektorjev medplanetarnega magnetnega polja.

Proučevali so tudi vpliv vremenskih dejavnikov, kot so temperatura zraka, vlaga, atmosferski tlak ... Na bioritme ... Izkazalo se je, da so fiziološki parametri z vremenskimi razmerami pogosteje povezani s preprostimi linearnimi razmerji. Torej, s povečanjem katerega koli vremenskega dejavnika (na primer temperature zraka) pride do povečanja vrednosti človeških fizioloških parametrov (na primer krvnega tlaka, stopnje dihanja, mišične moči rok) ali njihovega zmanjšanja.

V nekaterih primerih (odvisnost telesne temperature od zunanje temperature, odvisnost telesne temperature in frekvence dihanja od atmosferskega tlaka itd.) vremenski dejavniki povzročijo izmenično reakcijo krepitve in oslabitve, to pomeni, da ohranjajo nihajoče stanje funkcij.

Tabela 2.6. Obdobja in cikli heliofizikalnih dejavnikov (po: B. M. Vladimirsky, 1980)

Rezultati študij so omogočili razlikovanje dveh vrst vplivov geomagnetnih in vremenskih dejavnikov na spremembe fizioloških parametrov.

Vpliv sončne aktivnosti (kromosferski izbruhi) in vremenskih dejavnikov (ki so sami odvisni od sončne aktivnosti) se največkrat kaže v obliki enostavnih linearnih razmerij. Učinki konstantnega magnetnega polja in naključnih magnetnih motenj so nelinearni in ustvarjajo konstantno in "ritmično" ozadje, ki povzroča (odvisno od lastnih parametrov in funkcionalnega stanja živega sistema) reakcijo krepitve ali oslabitve delovanja .

...

Tako se zdi, da Zemljina magnetna polja podpirajo obstoj nihajna vezja, medtem ko sončna aktivnost in vremenski dejavniki modulirajo biološke ritme.

Za organizem z že oblikovanim bioritmičnim sistemom zunanji vplivi igrajo vlogo "časovnih senzorjev", ki podpirajo splošni ravni nihanja (kot je razvidno pod vplivom parametrov magnetnega polja in nekaterih vremenskih dejavnikov), prilagajanje obdobja (sprememba ritma v različnih letnih časih zaradi sprememb osvetlitve in drugih dejavnikov) in amplitude nihanj (vpliv atmosferskega tlaka, vlažnosti , temperatura, sončni izbruhi ).

2.2.7. Prilagodljivo prestrukturiranje bioloških ritmov

...

Z ostro spremembo ritmov zunanjega okolja (geofizikalnih ali socialnih) pride do neskladja endogeno določenih nihanj v fizioloških funkcijah osebe. Takšna kršitev konjugacije periodičnih nihanj funkcionalno povezanih sistemov telesa se imenuje desinhronoza.

Simptomi desinhronoze so zmanjšani na motnje spanja, zmanjšan apetit, razpoloženje, duševno in telesno zmogljivost ter različne nevrotične motnje. V nekaterih primerih so opažene organske bolezni (gastritis, peptični ulkus itd.).

Stanje, ko sistem cirkadianih ritmov telesa ne ustreza začasnim okoljskim razmeram, se imenuje zunanja desinhronoza. Pod vplivom novih "časovnih senzorjev" se začne prestrukturiranje prej vzpostavljenega sistema cirkadianih ritmov telesa. Hkrati se fiziološke funkcije obnavljajo z različnimi hitrostmi, fazna struktura ritmov fizioloških funkcij je motena - notranja desinhronizacija. Spremlja celotno obdobje prilagajanja telesa novim začasnim razmeram in včasih traja več mesecev.

Med dejavniki, ki vodijo do adaptivnega prestrukturiranja bioloških ritmov, so:

- menjava časovnih pasov (potovanja na velike razdalje v geografski širini, transmeridianski leti);

– stabilno fazno neusklajenost z lokalnimi časovnimi senzorji ritma "spanje-budnost" (delo v večerni in nočni izmeni);

- delna ali popolna izključitev geografskih časovnih senzorjev (pogoji Arktike, Antarktike itd.);

– izpostavljenost različnim stresorjem, med katerimi so lahko patogeni mikrobi, bolečinski in fizični dražljaji, psihična ali povečana mišična napetost itd.

Vse pogosteje se pojavljajo informacije o neusklajenosti bioloških ritmov človeka z ritmi njegove družbene dejavnosti, ki sestavljajo način življenja - način dela in počitka itd.

Prestrukturiranje bioritmov se pojavi tudi pod vplivom neugodnih razmer, ki niso primarno povezane s preoblikovanjem ritmov in vodijo do razvoja desinhronoze le sekundarno. Tak učinek ima na primer utrujenost. Zato se v nekaterih primerih specifična sinhronoza pojavi kot posledica nenavadnih ali prekomernih potreb cirkadianega sistema (na primer časovni premiki), v drugih pa se nespecifična desinhronoza pojavi kot posledica neugodnih socialnih in bioloških dejavnikov, ki vplivajo na telo.

Razlikujemo naslednje vrste desinhronoze: akutno in kronično, očitno in skrito, delno in popolno, pa tudi asinhronozo.

Akutna desinhronoza pojavi se občasno v primeru nujne neusklajenosti časovnih senzorjev in cirkadianih ritmov telesa (na primer reakcija na hitro enojno gibanje v zemljepisni širini), medtem ko je kronična - s ponavljajočimi se neskladji časovnih senzorjev in cirkadianih ritmov telesa (npr. na primer reakcija na ponavljajoče se premike v transmeridijski smeri ali pri prilagajanju na delo v nočni izmeni).

Izrazita desinhronoza se kaže v subjektivnih reakcijah na neusklajenost časovnih senzorjev z dnevnimi cikli telesa (pritožbe zaradi slabega spanca, zmanjšanega apetita, razdražljivosti, zaspanosti v podnevi itd.). Objektivno se zmanjša delovna sposobnost, neskladnost v fazi fizioloških funkcij s časovnimi senzorji. Eksplicitna desinhronoza sčasoma izgine: zdravstveno stanje se izboljša, zmogljivost se obnovi, delno pride do sinhronizacije v fazi ritmov posameznih funkcij in časovnih senzorjev. Vendar pa je od delnega do popolnega prestrukturiranja cirkadianega sistema potrebno veliko daljše obdobje (do nekaj mesecev), v katerem se določijo znaki tako imenovane latentne desinhronoze.

Delna, popolna desinhronoza in asinhronoza odražajo predvsem različno stopnjo desinhronizacije funkcij v telesu, kar je posledica stopnje razhajanja faz njihovih ritmov. V prvem primeru je neusklajenost cirkadianih ritmov funkcij, desinhronizacija opažena le v nekaterih povezavah, v drugem primeru pa v večini povezav cirkadianega sistema. Z najhujšo stopnjo - asinhronozo - se posamezne povezave cirkadianega sistema izkažejo za popolnoma odklopljene, desinhronizirane, kar je dejansko nezdružljivo z življenjem.

Veliko obremenitev kronofiziološkega sistema telesa povzročajo leti s spremembo časovnih pasov. Trajanje in narava prestrukturiranja fizioloških funkcij sta v tem primeru odvisna od številnih dejavnikov, od katerih je vodilni obseg urne izmene. Izrazito prestrukturiranje cirkadianih ritmov se začne po letu skozi 4 ali več časovnih pasov. Naslednji dejavnik je smer gibanja. Raziskave različnih kontingentov ljudi med transmeridionalnimi leti tako proti zahodu kot proti vzhodu so pokazale, da imajo premiki v različnih smereh svoje posebnosti. Pri drugih enakih pogojih ima podnebni kontrast točk letenja enako pomembno vlogo.

Zanimiv je podatek, da so pri transmeridionalnem letu funkcionalni premiki v telesu (subjektivno nelagodje, čustvene, hemodinamske reakcije itd.) bolj izraziti kot pri počasnem prečkanju pasov (z vlakom, na ladji), ko človek postopoma »prilega« razmaknjeni prostorski začasni strukturi okolja. Kljub temu pa gibanje z vlakom spremlja svoje subjektivno nelagodje, specifično za različne smeri.

Stopnja prestrukturiranja cirkadianega ritma je odvisna tudi od starosti in spola osebe, njegovih individualnih značilnosti in poklicne pripadnosti. Tako se normalizacija cirkadianega ritma pri ženskah zgodi hitreje kot pri moških. Vzrok je anatomska in fiziološka nezrelost otrokovega telesa ter mobilnost funkcionalnih manifestacij pri mladostnikih. lahek začetek desinhronoza. Hkrati pa visoka plastičnost CŽS pri mladostnikih zagotavlja njihovo hitrejšo in lažjo prilagoditev na transmeridionalno gibanje. Najmanj izrazite in hitrejše so vse reakcije telesa pri dobro treniranih športnikih.

Faze procesa prilagajanja.Študije so pokazale, da proces prilagajanja telesa ob menjavi časovnih pasov poteka postopoma. Razlikujemo stopnjo desinhronizacije, stopnjo nestabilne sinhronizacije in stopnjo stabilne sinhronizacije, ko se normalizirajo same faze cirkadianih ritmov in razmerje med njimi. Treba je opozoriti, da proces preureditve cirkadianih ritmov različnih fizioloških sistemov poteka relativno neodvisno in z različnimi stopnjami. Režim spanja in budnosti, preproste psihomotorične reakcije se najhitreje obnovijo. Ponovna vzpostavitev cirkadianega ritma kompleksnih psihofizioloških funkcij se pojavi v 3-4 dneh. Za prestrukturiranje ritmov srčno-žilnega, dihalnega, prebavnega in izločevalnega sistema je potrebno daljše obdobje. Najdaljši čas (12–14 dni) je potreben za prestrukturiranje cirkadianega ritma termoregulacije, hormonske aktivnosti in bazalnega metabolizma v skladu z novim standardnim časom.

Močni sinhronizatorji cirkadianih ritmov biokemičnih in fizioloških procesov so motorična aktivnost, čas spanja in obrokov. Način spanja in budnosti igra glavno vlogo pri pospeševanju normalizacije cirkadianega ritma med večurnimi geografskimi gibi.

Pri sestavljanju posebna dieta in prehrana upošteva naslednje:

1) delovanje hrane kot časovnega senzorja;

2) kronobiološko delovanje teofilina v čaju in kofeina v kavi;

3) lastnost hrane, bogato z beljakovinami, spodbujajo sintezo kateholaminov in živila, bogata z ogljikovimi hidrati - sintezo serotonina.

Dokazano je, da so med budnostjo potrebne razmeroma visoke ravni adrenalina in norepinefrina v krvi, med spanjem pa serotonina.

Nekateri raziskovalci predlagajo vzpostavitev načina življenja, ki ustreza novemu standardnemu času nekaj dni pred letom. Vendar pa je to vprašanje še vedno sporno.

Za krajša poslovna potovanja je priporočljivo, da ne spreminjate običajne dnevne rutine in ur spanja, po potrebi pa vzamete uspavalo ali tonik. Možna je tudi kombinacija teh sredstev. Cirkadiani ritmi po letu se veliko hitreje obnovijo pod posebnimi režimi menjavanja svetlobe in teme.

2.3. Splošna vprašanja prilagoditev človeškega telesa na različne podnebne in geografske regije

2.3.1. Človekova prilagoditev razmeram Arktike in Antarktike

okoljski dejavniki. V razmerah Arktike in Antarktike na človeka vpliva kompleks dejavnikov, kot so nizke temperature, nihanja geomagnetnih in električnih polj, atmosferski tlak itd. Stopnja njihovega vpliva je lahko različna glede na podnebne in geografske razmere. značilnosti območja. Vendar ti dejavniki niso enaki za Človeško telo. Zgodovinsko gledano je bil glavni poudarek na proučevanju učinkov mraza na človeško telo. Šele v drugi polovici prejšnjega stoletja so se raziskovalci posvetili vplivom drugih dejavnikov.

...

Trenutno velja, da imajo na človeka še posebej velik vpliv pojavi kozmične narave, kot so kozmični žarki in spremembe sončne aktivnosti. Značilnosti strukture geomagnetne sfere so takšne, da je v območju "hladnih" zemljepisnih širin Zemlja najslabše zaščitena pred kozmičnim sevanjem. Režim sevanja, ki je vodilni v kompleksu podnebnih elementov, ki vplivajo na človeka, je podvržen znatnim nihanjem.

Stalna sprememba fizičnih okoljskih dejavnikov, ki spremljajo menjavo polarne noči in polarnega dneva (predvsem narava svetlobnega režima), določa ritmične značilnosti telesnih reakcij. Hkrati so v procesu prilagajanja vključeni vsi fiziološki sistemi telesa.

Po navedbah V. P. Kaznacheeva, za biofizikalne dejavnike je značilen vpliv geomagnetnih in kozmičnih motenj na biokemične in biofizikalne procese v telesu, čemur sledi sprememba strukture celičnih membran. Premiki, ki jih povzročajo na molekularni ravni, spodbujajo nadaljnje presnovne reakcije na celični, tkivni in organski ravni.

Faze prilagajanja človeka na razmere Arktike in Antarktike.

Trajanje vsake faze določajo objektivni in subjektivni dejavniki, kot so podnebne, geografske in socialne razmere, posamezne značilnosti organizma itd.

Začetno obdobje prilagajanja traja do šest mesecev. Zanj je značilna destabilizacija fizioloških funkcij.

Druga faza traja 2-3 leta. V tem času pride do določene normalizacije funkcij, ki je opazna tako v mirovanju kot med vadbo.

V tretji fazi, ki traja 10–15 let, se stanje telesa stabilizira. Vendar pa je za vzdrževanje nove ravni vitalne aktivnosti potrebna stalna napetost regulativnih mehanizmov, kar lahko privede do izčrpanja rezervnih zmogljivosti telesa.

Oblike reakcij organizma na kompleks dejavnikov visokih zemljepisnih širin.

Obstajajo nespecifične in specifične reakcije.

V jedru nespecifična adaptivne reakcije so živčni in humoralni mehanizmi. Najpogostejša nespecifična reakcija je vzbujanje centralnega živčnega sistema, ki ga spremlja povečanje presnove, aktivnosti endokrinih žlez in funkcij organov in sistemov telesa.

V jedru specifična reakcije (na primer sindrom polarnega in antarktičnega stresa) je kompleks funkcionalnih sprememb v psihosomatski in vegetativni sferi na sistemski in tkivni ravni. Med dejavniki, ki povzročajo takšno stanje telesa, prednjačijo psihološki, socialni in biofizični.

Mnogi avtorji ugotavljajo sezonsko naravo sprememb v reakcijah telesa v razmerah Arktike in Antarktike. Torej med polarno nočjo pri gostujoči populaciji prevladujejo zaviralni procesi v centralnem živčnem sistemu. Zmogljivost analizatorskih sistemov se zmanjša, zanesljivost delovanja integrativnih funkcij možganov se zmanjša. Objektivne spremembe v višji živčni dejavnosti praviloma spremljajo pritožbe glede splošne šibkosti, šibkosti, zaspanosti, utrujenosti, glavobolov in prehodnih bolečin v predelu srca. Različne vrste nevrasteničnih motenj, duševne depresije in neuravnoteženega vedenja naraščajo. Zatiranje duševne sfere spremlja kršitev avtoregulacijskih funkcij možganov. Opaženo je bilo znatno zaviranje vaskularnih in dihalnih refleksov. Med polarno nočjo migranti najbolj jasno kažejo polarno težko dihanje, vse do kršitve normalnega ritma dihanja. Zmanjšana stopnja bazalnega metabolizma. Sezonska variabilnost je del mehanizmov fizikalne in kemične termoregulacije.

Znano je, da največje število bolezni se pojavijo sredi polarne noči. To je posledica zmanjšanja imunske odzivnosti telesa. Polarni raziskovalci so ugotovili zmanjšanje števila eritrocitov in hemoglobina, kar je razloženo z dolgo odsotnostjo sončne svetlobe pozimi.

Polarni dan s prekomernim ultravijoličnim sevanjem ima lahko subekstremne učinke na telo. V tem primeru se prekinejo stereotipne reakcije, ki so se razvile med polarno nočjo. Prvič, polarni dan povzroči vznemirljiv učinek, nato pa se razvijejo pojavi prekomerne vzburjenosti in prekomernega dela. To je olajšano z močnim povečanjem intenzivnosti naravne svetlobe, kar vodi do povečanja tonusa vidne skorje in skozi optično-vegetativni trakt spodnjih subkortikalnih centrov. Vzbujanje vidne skorje seva v druga področja.

Za obdobje polarnega dne je značilna prevlada tonusa simpatičnega oddelka avtonomnega živčnega sistema, zvišanje ravni adrenalina in kortikosteroidov v krvi. V tem času se poveča električna prevodnost in temperatura kože, poveča se srčni utrip, krvni tlak, frekvenca dihanja in izraba kisika. Vendar pa dolgotrajna in neprekinjena svetlobna stimulacija vodi do prehoda vzbujanja v stanje zaščitne inhibicije.

Podatkov o trendu premikov, ki se dogajajo v fiziološke sisteme organizem v razmerah Arktike in Antarktike je zelo protislovno. Razlogov za to je veliko. To lahko vključuje razlike v naravnih in družbenih razmerah krajev, kjer so bile študije izvedene (mesta, raziskovalne postaje, ladje), heterogenost sestave subjektov po starosti, spolu, poklicni pripadnosti, neskladje med metode in čas anketiranja itd.

Stopnja vključenosti posameznih telesnih sistemov v proces prilagajanja na razmere Arktike in Antarktike je določena z modalnostjo ekstremnih dejavnikov in individualno reaktivnostjo telesa. Na primer, psiho-čustveni in socialni dejavniki pretežno modulirajo funkcionalno stanje možgani, geofizikalni dejavniki - tkivni metabolizem strome in parenhima; hladni mehanizmi fizikalne in kemične termoregulacije.

Živčni sistem

Reakcije telesa, namenjene ohranjanju homeostaze v ekstremnih in subekstremnih pogojih obstoja na Arktiki in Antarktiki, uravnava predvsem centralni živčni sistem. Delovanje določenega kompleksa dražljajev povzroči funkcionalno prestrukturiranje korteksa hemisfere in subkortikalni vegetativni centri. Humoralne komponente regulacije so vključene v reakcije telesa preko subkortikalnih centrov in hipotalamusa: hormoni, metaboliti, adrenergični in holinergični mediatorji, vitamini itd. Vse to vodi do prestrukturiranja aktivnosti strukturnih elementov telesa pri različnih nivojih (organizmski, sistemski, organski, tkivni, molekularni) in v določenem zaporedju glede na stopnje prilagajanja.

Pri ljudeh, ki se prvič znajdejo v razmerah Arktike in Antarktike, se pojavi skupek simptomov, ki se imenujejo sindrom psiho-čustvenega stresa. Njegov videz kaže na napetost prilagoditvenih mehanizmov. Glavna klinična manifestacija sindrom psiho-čustvene napetosti je tesnoba različne resnosti, od stanja psihološkega nelagodja do nevrotične ravni tesnobe. Anksioznost lahko spremlja nekaj izboljšanja razpoloženja, evforije in povečane psihomotorične aktivnosti. Motorični nemir v strukturi sindroma psihoemocionalnega stresa ima značaj namenske dejavnosti. Izraža se v povečani želji po delu, različne oblike družbena dejavnost. To zmehča občutek psihološkega nelagodja, pomirja za nekaj časa.

Proces prilagajanja na razmere Arktike in Antarktike spremlja sprememba psihofizioloških kazalcev, kot sta moč in gibljivost. živčni procesi. Pozornost, diferencirana inhibicija, asociativne funkcije pomnjenja se ne spremenijo. Za sindrom psihoemocionalnega stresa so značilne številne fiziološke nepravilnosti. Pri osebah s hudim čustvenim stresom obstaja jasna težnja po zvišanju krvnega tlaka. Pogojni in brezpogojni žilni in dihalni refleksi se bistveno spremenijo.

Pri nekaterih ljudeh, ko so procesi prilagajanja na razmere Arktike in Antarktike moteni, se v telesu pogosto pojavijo patološke spremembe. Izrazi, ki se uporabljajo za označevanje takšne reakcije, so "disadaptivna nevroza" oz "sindrom disadaptacije".

Učinkovitost psihološkega prilagajanja razmeram Arktike in Antarktike je v veliki meri odvisna od motivacije. To je zelo olajšano pri ljudeh s socialno naravnanostjo, ki jih zanimajo materialne in zlasti moralne spodbude.

Endokrini sistem

Hladno podnebje visokih zemljepisnih širin je eden najbolj neugodnih dejavnikov, ki vplivajo na ljudi na teh območjih. Vztrajno povečanje tonusa simpatičnega nadledvičnega sistema, visoka aktivnost ščitnice so med najbolj značilnimi spremembami v endokrina regulacija pri ljudeh, ki se prilagajajo polarnim razmeram. Dokazana je pomembna vloga kateholaminov in ščitničnih hormonov pri uravnavanju kalorične bilance telesa.

Proces prilagoditve temperature je razdeljen na več faz. Na začetku se poveča odpornost proti mrazu, tako kot pri vsakem stresnem učinku, doseže z nespecifično mobilizacijo endokrinega sistema. V prihodnosti se vloga posebnih komponent povečuje. Med drugimi mehanizmi specifične prilagoditve na mraz zavzema veliko mesto povečanje kaloričnega učinka norepinefrina.

V razmerah Arktike je za človeka stanje, ki ni brezbrižno, nekakšna svetlobna periodičnost. Pokazala se je stroga povezava med trofičnimi živčnimi in hormonskimi mehanizmi v telesu ter naravo fotoperiodizma. Ritmična nihanja izločanja tropskih hormonov hipofize, ki se pojavljajo pod vplivom menjave svetlobe in teme, so vzrok za periodičnost fizioloških procesov. Pri človeku svetlo obdobje ustreza prevladi tonusa simpatičnega dela avtonomnega živčnega sistema in povečani ravni adrenalina in kortikosteroidov, temno obdobje ustreza prevladi parasimpatičnega tonusa in povečani ravni melanotropnega hormona.

...

Študije, izvedene s korelacijsko analizo, so pokazale, da veliko število podnebne in geofizikalne parametre, ki označujejo razmere na Arktiki in Antarktiki (atmosferski tlak, temperatura, hitrost vetra, vlažnost itd.), ki so še posebej pomembni za mobilizacijo endokrinih funkcij je prišlo do spremembe zemeljskega magnetnega polja. Zaradi visoke ionizacije atmosfere Arktike, bližine magnetnega pola je to območje najbolj neugodno glede sprememb intenzivnosti in frekvence nihanj magnetnega polja. Ugotovljena je bila tesna povezava med delovanjem teh dejavnikov in stopnjo izločanja nevtralnih ketosteroidov in adrenalina.

Poleg naravnih dejavnikov ima psiho-čustveno stanje osebe pomemben vpliv na dinamiko endokrinih sprememb. Stopnja spremembe endokrine homeostaze je odvisna od časa, preživetega na severu.

Krvni sistem

Podatki o stanju rdeče krvi v gostujoči populaciji Arktike in Antarktike so izjemno protislovni. Na Antarktiki v višinskih razmerah pri polarnih raziskovalcih praviloma pride do aktivacije eritropoeze, ki jo povzroči povečanje ravni eritropoetinov v krvi pod vplivom višinske hipoksije. Pri prišlekih na Arktiko se pod vplivom dejavnikov, kot so mraz, večmesečna odsotnost sončne svetlobe, relativna telesna nedejavnost, pomanjkanje vitaminov, zmanjša število rdečih krvničk in hemoglobina. Zanje je značilna izrazita levkopenija, zmanjšano število vbodnih in segmentiranih nevtrofilcev, monocitov. Vsebnost eozinofilcev se poveča, včasih se pojavi eozinopenija.

Strjevanje krvi je odvisno od časa prilagajanja. Na začetku se čas strjevanja in rekalcifikacije krvi poveča, toleranca plazme za heparin pa se zmanjša. Poveča število trombocitov in njihovo aktivnost. V prihodnosti se proces strjevanja krvi znatno skrajša. Z zmanjšanjem plazemske tolerance na heparin se poveča njegova fibrinolitična aktivnost in pospeši se čas nastajanja tromba. Po nekaj letih na severu so se te številke normalizirale.

V procesu prilagajanja ljudi na arktične razmere se splošna imunska reaktivnost zmanjša, fagocitna aktivnost krvi pa se zmanjša. To je posledica zatiranja tvorbe protiteles, premikov v levkocitni formuli. Posledično ljudje pogosteje zbolijo.

Srčno-žilni sistem

Prilagajanje srčno-žilnega sistema ljudi kompleksu naravnih dejavnikov, značilnih za visoke zemljepisne širine, ima fazni značaj. Kratkotrajno bivanje v arktičnih razmerah (2–2,5 leta) vodi do mobilizacije prilagoditvenih reakcij cirkulacijskega sistema, ki ga spremlja povišan srčni utrip, povišan krvni tlak, periferni žilni upor.

Za nadaljnje bivanje na severu (3–6 let) so značilne spremembe v srčno-žilnem sistemu, kot so postopno zmanjšanje srčnega utripa, zmerno zmanjšanje sistoličnega in minutnega volumna krvi.

Z dolgotrajnim bivanjem na Arktiki (10 let ali več) pride do nadaljnjega prestrukturiranja delovanja cirkulacijskega sistema. Zanj je značilna nagnjenost k bradikardiji, izrazito zmanjšanje sistoličnega in minutnega volumna krvi, kompenzacijsko zvišanje krvnega tlaka in perifernega žilnega upora. Domneva se, da je to posledica izčrpanosti regulativnih mehanizmov, povečanega parasimpatičnega nadzora, čemur sledi razvoj negativnih kronotropnih in inotropni učinki, razvoj pojavov desinhronoze v periodiki arterijskega tlaka. Hkrati se povečuje pojavnost hipertenzije, miokardnega infarkta.

Med hudimi zmrzali in vetrovi se 200-300, včasih pa tudi 500 pingvinov zbere v množici in se, zravnajo do svoje polne višine, tesno stisnejo drug proti drugemu in tvorijo tako imenovano "želvo" - tesen krog. Ta krog se počasi, a neprekinjeno vrti okoli središča, stisnjene ptice se grejejo. Po nevihti se pingvini razidejo. Francoske znanstvenike je takšna "javna" termoregulacija presenetila. Z merjenjem temperature v notranjosti "želve" in ob njenih robovih so se prepričali, da pri -19°C temperatura ptic v središču doseže 36°C, do izmeritve temperature pa so bile ptice lačne. približno 2 meseca. Sam pingvin dnevno izgubi več kot 200 g teže, v "želvi" pa približno 100 g, kar pomeni, da "pokuri goriva" polovico manj.

Vidimo, da so značilnosti prilagajanja velikega pomena za preživetje vrste. V maju - juniju, ko je na Antarktiki zima, cesarski pingvini odložijo jajca, težka približno 400-450 g.Do dneva odlaganja jajčec samica strada. Nato samice pingvinov odidejo na 2-mesečno kampanjo za hrano, samci pa ves ta čas ne jedo ničesar in segrejejo jajce. Praviloma piščanci zapustijo jajce po vrnitvi matere. Mati redi piščance približno od julija do decembra.

Spomladi na Antarktiki se ledene plošče začnejo topiti in razpadati. Te ledene plošče nosijo mlade in odrasle pingvine na odprto morje, kjer se otroci končno oblikujejo v samostojne člane neverjetne pingvinske družbe. Ta sezonskost se kaže iz leta v leto.

Sezonske spremembe v fizioloških procesih opazimo tudi pri ljudeh. O tem je veliko informacij. Opazovanja znanstvenikov pričajo, da se "asimilacija ritma" (AA Ukhtomsky) ne pojavlja le v mikro-intervalih časa, ampak tudi v makro-intervalih. Med časovnimi cikličnimi spremembami fizioloških procesov so najbolj izrazite letne sezonske spremembe, ki so tesno povezane s sezonskimi meteorološkimi cikli, in sicer povečanje bazalnega metabolizma spomladi in zmanjšanje jeseni in pozimi, povečanje odstotka hemoglobina spomladi in poleti. , sprememba razdražljivosti dihalnega centra spomladi in poleti. Znanstveniki so ugotovili, da sta vsebnost hemoglobina in število eritrocitov v človeški krvi pozimi za 21 % višja kot poleti. Najvišji in najnižji krvni tlak naraščata iz meseca v mesec, ko postaja hladneje. Razlika med poletnim in zimskim krvnim tlakom doseže 16%. Žilni sistem in kri sta še posebej občutljiva na sezonske spremembe. Najvišji in najnižji krvni tlak poleti je nižji kot pozimi. Število eritrocitov poleti pri moških je nekoliko višje, pri ženskah pa nižje kot pozimi, indeks hemoglobina pa je, nasprotno, pri moških poleti nižji, pri ženskah pa višji kot v drugih letnih časih. Barvni indeks krvi poleti je nižji kot v drugih letnih časih.

A. D. Slonim in njegovi sodelavci so med opazovanjem ljudi, ki živijo v razmerah severa, dobili nekoliko drugačne podatke. Ugotovili so, da več visok odstotek hemoglobina v krvi opazimo v poletnih mesecih, najmanjši pa pozimi in spomladi. M. F. Avazbakieva v razmerah Srednje Azije in Kazahstana je zbrala veliko količino eksperimentalnega materiala o preučevanju sezonske dinamike eritrocitov, hemoglobina, krvnega tlaka, pulza, reakcije sedimentacije eritrocitov (ERS). Pregledanih je bilo približno 3000 ljudi (2000 moških in 1000 žensk). Izkazalo se je, da se ROE pri moških poleti nekoliko pospeši, ob prihodu v gore v vseh letnih časih pa se praviloma upočasni. Znanstveniki verjamejo, da so spremembe v ESR, opažene v gorah, posledica delovanja sončnega sevanja. Te spremembe kažejo na splošen ugoden vpliv visokogorskega podnebja na človeka in zmanjšanje razgradnje beljakovin med aklimatizacijo.

V laboratorijskih pogojih je mogoče z izpostavitvijo človeka ultravijoličnim žarkom povzročiti podobne spremembe, kot jih opažamo pri vivo visokogorje. V. V. Kovalsky je redno, dolgo časa pregledoval 3746 ljudi, ki živijo v Kijevu, ugotovil, da je največja vsebnost hemoglobina v krvi moških spomladi (predvsem marca), pri ženskah pa pozimi (najpogosteje januarja). Najmanjša vsebnost hemoglobina pri moških je opazna avgusta, pri ženskah - julija.

Pri nižjih opicah (hamadryas pavijani) so bila ugotovljena sezonska nihanja biokemičnih parametrov krvi, kot so sladkor, holesterol, preostali dušik, beljakovine in adenozin trifosforna kislina. To je odkril v zimski čas v primerjavi s poletnim obdobjem se je znižala vsebnost sladkorja v krvi ter povečala vsebnost adenozintrifosforne kisline in holesterola. Ugotovljeno je bilo, da če se v srednjem pasu raven bazalnega metabolizma pozimi znatno zmanjša, kar je verjetno posledica dejstva, da se svetlobni dražljaji pozimi zmanjšajo (kratek dan) in se motorična aktivnost človeka zmanjša, potem ko se oseba premakne iz srednji pas v subtropskih razmerah Abhazije svoje telo tako rekoč prenese iz zimskih razmer v spomladanske in poletne razmere. V teh primerih se metabolizem poveča, respiratorni koeficient se v zimskih mesecih praktično ne spremeni in ostane enak kot poleti. Avtor te spremembe obravnava kot svojevrsten primer sprevrženosti sezonskega ritma pri ljudeh.

Po mnenju nekaterih raziskovalcev sezonska spremenljivost fizioloških procesov, opaženih med letom, do neke mere ponavlja njihovo dnevno periodičnost, stanje organizmov poleti in pozimi pa do neke mere sovpada z njihovim stanjem dan in noč. A. D. Slonim pri proučevanju vedenja netopirjev v jami Adzaba blizu Sukhumija ugotavlja, da dnevne periodične spremembe termoregulacije v času sovpadajo z odhodom miši iz jame - obdobje njihove aktivnosti zvečer in ponoči, ta ritem pa je najbolje pride do izraza spomladi in poleti.

Pomlad, pomlad ... Vsaka pomlad nas na novo vznemiri. o Prav spomladi imamo vsi, ne glede na leta, tisti vznemirljivi občutek, ko smo pripravljeni ponoviti za pesniki in zelo mladimi: vse to pomlad je posebno. Pomlad človeka postavi na poseben način, saj je pomlad predvsem jutro, zgodnje prebujanje. Vse okoli je v naravi obnovljeno. A tudi človek je del narave in pomlad se dogaja v vsakem od nas. Pomlad ni le čas upanja, ampak tudi čas tesnobe.

Vprašajte katerega koli kmeta in odgovoril vam bo, da je spomladi človek, ki je svoje življenje povezal z zemljo, bolj zaskrbljen kot kdaj koli prej. Ceniti moramo vse letne čase, vseh dvanajst mesecev. Ali ni jesen čudovita! Jesen je bogata z bogatimi letinami na vrtovih, njivah in sadovnjakih, živimi barvami, svatovskimi pesmimi. Od Puškinovega časa je ta letni čas običajno obravnavati kot tisti čudoviti čas, ko človeku pride navdih, ko pride val ustvarjalnih sil ("In vsako jesen znova zacvetim ..."). Puškinova Boldinova jesen je najboljši dokaz za to. Vsemogočni urok jeseni. Toda "kako to razložiti?" se je vprašal pesnik.

Človekova zasvojenost z določenim letnim časom je običajno subjektivna. In vendar so znanstveniki opazili, da se jeseni človekova presnova in splošni tonus telesa povečata, vitalni procesi se intenzivirajo, opazimo povečanje vitalnih funkcij in poveča se poraba kisika. Vse to je naravna reakcija prilagajanja, priprava telesa na dolgo in težko zimo. Poleg tega barve jeseni - rumena, rdeča - vznemirljivo vplivajo na človeka. Po poletni vročini poživi hladen zrak. Slike bledeče narave, sprva nagnjene k žalosti, razmišljanju, nato aktivirajo aktivnost zdrave osebe.

Toda ali drugi letni časi – zima, poletje – nimajo svojih čarov? Med letnimi časi ni premorov - življenje je nepretrgano. Ne glede na to, kako hude so bile zmrzali, ne glede na to, kako gosta je bila zima na dvorišču, se še vedno konča s taljenjem snega. In jasnost pomladnih zor je zamenjal vroč poletni dan. Povezava med telesnimi funkcijami in letnimi časi, ki sta jo prva opazila Hipokrat in Avicena, dolgo časa ni našla znanstvene utemeljitve.

Zdaj je ugotovljeno, da je eden od sinhronizatorjev sezonskih ritmov, pa tudi dnevnih ritmov, dolžina dnevne svetlobe. Podatki eksperimentalnih študij kažejo, da je višina endogenega ritma največja v pomladno-poletnem obdobju, najmanjša pa v jesensko-zimskem obdobju. Analiza eksperimentalnih podatkov kaže, da je značilnost sezonskih sprememb v reaktivnosti organizma odsotnost enosmernih premikov v njegovih različnih komponentah. To daje razlog za domnevo, da so sezonske spremembe odvisne od biološke primernosti vsake od njegovih komponent, kar zagotavlja stalnost notranjega okolja telesa. Spomladansko-poletni funkcionalni maksimum je verjetno povezan z reproduktivno fazo življenja organizma. Hkratno povečanje delovanja različnih žlez z notranjim izločanjem, opaženo v tem obdobju, služi kot jasen pokazatelj filogenetsko fiksiranih lastnosti organizma, katerih cilj je izboljšati presnovne procese v obdobju razmnoževanja.

Sezonska periodičnost življenjske aktivnosti organizma je splošna manifestacija prilagajanja organizma na okoljske razmere. Sinhronizacija bioloških ritmov z geofizikalnimi cikli Zemlje, ki spodbuja vrstno diferenciacijo rastlin in živali, ni izgubila svojega pomena za človeka. Ugotovljena je bila odvisnost pogostosti primerov različnih bolezni od letnega časa. Študija danih podatkov in kazalcev hospitalizacije bolnikov v treh velikih klinikah v Leningradu v različnih letnih časih kaže, da je za različne bolezni opažena različna sezonskost. Zimsko obdobje je za hipertonike najbolj neugodno. Za bolnike s koronarno boleznijo se je jesen izkazala kot posebej nevaren letni čas. Za to obdobje je značilno največje število obiskov zdravnikov NMP pri bolnikih z miokardnim infarktom in angino pektoris. V primerjavi z ostalimi letnimi časi je bilo največ kršitev zabeleženih v spomladanskem obdobju. možganska cirkulacija, najmanjši pa poleti.

Za pojav je najmanj ogroženo spomladansko in v manjši meri jesensko obdobje nalezljive bolezni. Nadaljnje preučevanje sezonske pogostnosti bolezni bo omogočilo razvoj na dokazih temelječih terapevtskih in preventivnih ukrepov.

Sezonske spremembe vključujejo globoke spremembe v telesu pod vplivom sprememb v prehrani, temperaturi okolja, sončnem obsevanju in pod vplivom občasnih sprememb v žlezah z notranjim izločanjem, predvsem povezanih z razmnoževanjem živali. Samo vprašanje okoljskih dejavnikov, ki določajo sezonsko periodiko, je izjemno kompleksno in še ne povsem razrešeno; pri oblikovanju sezonskih ciklov so velikega pomena premiki v delovanju spolnih žlez, ščitnice itd., ki so po naravi zelo stabilni. Te spremembe, ki so morfološko dobro uveljavljene, so zelo stabilne dosleden razvoj za različne vrste in močno otežijo analizo vpliva fizičnih dejavnikov, ki povzročajo sezonsko periodičnost.

Sezonske spremembe v telesu vključujejo vedenjske odzive. Sestavljeni so bodisi iz pojavov selitve in nomadizma (glej spodaj), bodisi iz pojavov zimskega in poletnega hibernacije ali končno iz različnih dejavnosti za gradnjo rovov in zatočišč. Obstaja neposredna povezava med globino lukenj nekaterih glodalcev in zimskim padcem temperature.

Dobra vrednost za skupno dnevno aktivnost živali ima način osvetlitve. Zato sezonske periodike ne moremo obravnavati zunaj geografske širine razširjenosti organizmov. Na sliki 22 so prikazane gnezditvene sezone ptic na različnih zemljepisnih širinah severne in južne poloble. Jasno lahko vidimo, da se je čas razmnoževanja premaknil v prejšnje mesece, ko se premikamo od severa proti jugu na severni polobli in skoraj zrcalno sliko teh odnosov na južni polobli. Podobne odvisnosti so znane tudi pri sesalcih, na primer pri ovcah. Tu upoštevamo predvsem

fiziološke spremembe v telesu, ki se pojavljajo v zmernem podnebju srednjih zemljepisnih širin severne poloble. Največje spremembe v telesu v letnih časih se nanašajo na krvni sistem, splošno presnovo, termoregulacijo in do neke mere na prebavo. Izjemnega pomena za borealne organizme je kopičenje maščobe kot energetskega potenciala, ki se porabi za vzdrževanje telesne temperature in mišično aktivnost.

Najbolj opazne spremembe motorične aktivnosti v različnih letnih časih lahko opazimo pri dnevnih živalih, kar je nedvomno povezano z režimom osvetlitve. Ta razmerja so bila najbolje raziskana pri opicah (Shcherbakova, 1949). Ko so bile opice skozi vse leto pri stalni temperaturi okolja, je bila skupna dnevna aktivnost odvisna od dolžine dnevne svetlobe: aktivnost se je povečala maja.

in junija. Povečanje skupne dnevne aktivnosti je bilo opaziti decembra in januarja. Slednjega nikakor ne moremo pripisati vplivu dnevne svetlobe in je verjetno povezano s pomladnimi manifestacijami v naravi v Sukhumiju (slika 23).

Te študije so odkrile tudi znatne sezonske spremembe telesne temperature pri opicah. Najvišja temperatura v danki je bila opažena junija, najnižja - januarja. Teh premikov ni mogoče razložiti s spremembami temperature v zunanjem okolju, saj je sobna temperatura ostala konstantna. Zelo verjetno je tu prišlo do učinka sevalnega hlajenja, zaradi znižane temperature sten prostora.

V naravnih razmerah (Khrustselevsky in Kopylova, 1957) kažejo Brandtove voluharice v jugovzhodni Transbaikaliji presenetljivo sezonsko dinamiko lokomotorne aktivnosti. Imajo močno zmanjšanje aktivnosti - izhod iz lukenj januarja, marca, novembra in decembra. Razlogi za ta vzorec obnašanja so precej kompleksni. Povezani so z naravo nosečnosti običajno zelo aktivnih samic, s časom sončnega vzhoda in zahoda, visokimi temperaturami poleti in nizkimi pozimi. Dnevna aktivnost, ki jo preučujemo v naravnih razmerah, je veliko bolj zapletena in ne odraža vedno slike, ki jo raziskovalec pridobi z aktografsko tehniko.

Podobna zapletena razmerja so bila odkrita (Leontiev, 1957) za Brandtovo voluharico in mongolskega gerbila v regiji Amur.

Pri minkih (Ternovsky, 1958) opazimo pomembne spremembe motorične aktivnosti glede na letni čas. Največja aktivnost poteka spomladi in poleti, kar je očitno povezano z dolžino dnevne svetlobe. Z nižanjem temperature pa se aktivnost zmanjša, prav tako padavine. Pri vseh črednih kopitarjih brez izjeme opazimo sezonske spremembe v črednosti, kar je pri losih izrazito. Pri severnih jelenih so čredni odnosi (združevanje, sledenje drug drugemu) bolj opazni jeseni kot poleti ali spomladi (Salgansky, 1952).

Najbolje je raziskati sezonske spremembe metabolizma (bazalni metabolizem). Leta 1930 je japonski raziskovalec Ishida (Ishida, 1930) so ugotovili znatno povečanje bazalnega metabolizma pri podganah spomladi. Ta dejstva so od takrat potrdile številne študije (Kayser, 1939; Prodajalci, Scott a. Thomas, 1954; Kočarev, 1957; Gelineo a. Heroux, 1962). Ugotovljeno je bilo tudi, da je pozimi bazalni metabolizem pri podganah precej nižji kot poleti.

Pri živalih, ki nosijo kožuh, so opažene zelo izrazite sezonske spremembe bazalnega metabolizma. Tako se bazalni metabolizem pri arktičnih lisicah poleti v primerjavi z zimo poveča za 34%, pri srebrno-črnih lisicah pa za 50% (Firstov, 1952). Ti pojavi so nedvomno povezani ne samo s sezonskim ciklom, temveč tudi s pregrevanjem, ki se pojavi poleti (glej pogl. V) in so jih različni raziskovalci opazili pri arktičnih lisicah, rakunastih psih (Slonim, 1961). Pri sivih podganah v pogojih Arktike so ugotovili tudi povečanje metabolizma spomladi in zmanjšanje jeseni.

Študija kemične termoregulacije pri polarnih vrstah (polarne lisice, lisice, zajci), ki prezimujejo v razmerah Leningradskega živalskega vrta (Isaakyan in Akchurin,

1953) je pri enakih pogojih gojenja pokazala ostre sezonske spremembe kemične termoregulacije pri lisicah in rakunastih psih ter odsotnost sezonskih sprememb pri arktičnih lisicah. To je še posebej izrazito v jesenskih mesecih, ko so živali v poletnem kožuhu. Avtorji pojasnjujejo te razlike z odzivi na spremembe v osvetlitvi, ki so značilne za arktične lisice. Prav arktične lisice v jesenskem obdobju praktično nimajo kemične termoregulacije, čeprav izolacijska plast volne v tem času še ni postala zima. Očitno je, da teh reakcij, značilnih za polarne živali, ni mogoče razložiti samo s fizikalnimi lastnostmi kože: so posledica kompleksnih posebnosti živčnih in hormonskih mehanizmov termoregulacije. Te reakcije v polarnih oblikah so združene s toplotno izolacijo (Scholander in sodelavci, glej str. 208).

Veliko gradiva o sezonskih spremembah izmenjave plinov pri različnih vrstah glodalcev (Kalabukhov, Ladygina, Maizelis in Shilova, 1951; Kalabukhov, 1956, 1957; Mikhailov, 1956; Skvortsov, 1956; Chugunov, Kudryashov in Chugunova, 1956 itd. ) so pokazali, da lahko nespeči glodalci opazijo povečanje metabolizma jeseni in zmanjšanje pozimi. Za pomladne mesece je značilno povečanje metabolizma, za poletne mesece pa relativno zmanjšanje. Enaki podatki na zelo velikem materialu so bili pridobljeni za navadno voluharico in pobočno voluharico v moskovski regiji.

Shematično lahko sezonsko krivuljo presnovnih sprememb pri sesalcih, ki ne prezimujejo, predstavimo na naslednji način. Najvišjo stopnjo metabolizma opazimo spomladi v obdobju spolne aktivnosti, ko živali po zimski omejitvi hrane začnejo aktivno pridobivati ​​hrano. Poleti se stopnja metabolizma zaradi visokih temperatur spet nekoliko zniža, jeseni pa se nekoliko dvigne ali pa ostane na poletni ravni in se proti zimi postopoma zmanjšuje. Pozimi pride do rahlega zmanjšanja bazalnega metabolizma, do pomladi pa spet močno naraste. Ta splošna shema spreminjanja ravni izmenjave plinov skozi vse leto za posamezne vrste in v posameznih pogojih se lahko zelo razlikuje. To še posebej velja za domače živali. Torej, glavni metabolizem pri kravah brez laktacije (Ritzman a. Benedikt, 1938) v poletnih mesecih, tudi na 4.-5. dan posta, višja kot pozimi in jeseni. Poleg tega je zelo pomembno upoštevati, da spomladansko povečanje metabolizma pri kravah ni povezano z brejostjo in laktacijo, z razmerami v hlevu ali na pašniku. Pri hlevu je izmenjava plinov spomladi večja kot pri paši jeseni, čeprav sama paša poveča izmenjavo plinov v mirovanju skozi celotno sezono pašnika (Kalitaev, 1941).

Poleti se izmenjava plinov pri konjih (v mirovanju) poveča za skoraj 40% v primerjavi z zimo. Hkrati se poveča tudi vsebnost eritrocitov v krvi (Magidov, 1959).

Pri severnih jelenih so opažene zelo velike razlike (30-50 %) v energetski presnovi pozimi in poleti (Segal, 1959). Pri karakulskih ovcah se kljub poteku nosečnosti pozimi znatno zmanjša izmenjava plinov. Primeri zmanjšanja metabolizma pozimi pri severnih jelenih in karakulskih ovcah so nedvomno povezani z omejitvami hrane pozimi.

Spremembe bazalnega metabolizma spremljajo tudi premiki v kemični in fizični termoregulaciji. Slednje je povezano s povečanjem toplotne izolacije (izolacija) prevleke iz volne in perja pozimi. Zmanjšanje toplotne izolacije poleti vpliva tako na raven kritična točka(glej pogl. V), in na intenzivnost kemične termoregulacije. Tako so na primer vrednosti prenosa toplote poleti in pozimi pri različnih živalih: za veverice kot 1: 1; pri psu 1: 1,5; pri zajcu 1: 1,7. Odvisno od letnih časov se prenos toplote s površine telesa bistveno spremeni zaradi procesov taljenja in zaraščanja z zimsko volno. Pri pticah se električna aktivnost skeletnih mišic (zaradi odsotnosti netrepetalne termogeneze) pozimi in poleti ne spremeni; pri sesalcih, kot je siva podgana, so te razlike zelo pomembne (slika 25).

Sezonske spremembe v kritični točki presnove so nedavno odkrili pri polarnih živalih na Aljaski (Irving, Krogh a. Monson, 1955) - pri rdeči lisici so poleti + 8 °, pozimi -13 °; za veverice - poleti in pozimi + 20 ° C; pri ježku (Erethizoon dorsatum) +7°C poleti in -12°C pozimi. Te spremembe avtorji povezujejo tudi s sezonskimi spremembami v toplotni izolativnosti krzna.

Presnova polarnih živali se pozimi, tudi pri temperaturi -40 ° C, razmeroma rahlo poveča: pri lisici in polarnem ježku - ne več kot 200% presnovne ravni na kritični točki, pri veverici - približno 450 -500 %. Podobni podatki so bili pridobljeni v Leningradskem živalskem vrtu o arktičnih lisicah in lisicah (Olnyanskaya in Slonim, 1947). Pri sivi podgani so pozimi opazili premik kritične točke metabolizma s +30 °C na +20 °C (Sinichkina, 1959).

Študija sezonskih sprememb v izmenjavi plinov pri stepskih lemingih ( Lagurus lagurus) je pokazala (Bashenina, 1957), da je pozimi njihova kritična točka, za razliko od drugih vrst voluharjev, nenavadno nizka - okoli 23 ° C. Kritična točka presnove pri opoldanskih gerbilih se premika v različnih letnih časih, medtem ko pri Grebenshchikovu ostaja konstantna (Mokrievich, 1957 ).

Najvišje vrednosti porabe kisika pri okoljskih temperaturah od 0 do 20 ° C so bile opažene pri miših z rumenim grlom, ulovljenih poleti, najnižje pa pozimi (Kalabukhov, 1953). Podatki za miši, ulovljene jeseni, so bili na sredini. Isto delo je omogočilo odkritje zelo zanimivih sprememb v toplotni prevodnosti volne (odvzete od živali in posušenih kož), ki se poleti močno poveča in pozimi zmanjša. Nekateri raziskovalci so nagnjeni k temu, da tej okoliščini pripisujejo vodilno vlogo pri spremembah metabolizma in kemične termoregulacije v različnih letnih časih. Takšne odvisnosti seveda ne gre zanikati, a tudi laboratorijske živali (bele podgane) imajo izrazito sezonsko dinamiko, tudi ko stalne temperature okolju (Isahakyan in Izbinsky, 1951).

V poskusih na opicah in divjih mesojedih živalih je bilo ugotovljeno (Slonim in Bezuevskaya, 1940), da je kemična termoregulacija spomladi (aprila) intenzivnejša kot jeseni (oktober), kljub dejstvu, da je bila temperatura okolja v obeh primerih enaka ( Slika 26). Očitno je to posledica predhodnega vpliva zime in poletja ter temu primernih sprememb.

v endokrini sistemi organizem. Poleti se intenzivnost kemične termoregulacije zmanjša, pozimi pa se poveča.

Posebne sezonske spremembe v kemični termoregulaciji so bile ugotovljene pri rumenem škržatku, ki preide v zimsko in poletno hibernacijo, in nehibernirajočem škržatku s tankimi kremplji (Kalabukhov, Nurgel'dyev in Skvortsov, 1958). Pri tankoprstem škržatku so sezonske spremembe termoregulacije bolj izrazite kot pri rumenem škržatku (seveda v budnem stanju). Pozimi se menjava drobnokrempljevega škržata močno poveča. Poleti je kemična termoregulacija rumene veverice motena že pri + 15-5 ° C. Sezonske spremembe termoregulacije so v njej skoraj odsotne in jih nadomesti dolga zimska in poletna hibernacija (glej spodaj). Sezonske spremembe v termoregulaciji so enako slabo izražene v tarbaganu, ki pade v poletno in zimsko hibernacijo.

Primerjava sezonskih sprememb kemične termoregulacije in biološkega cikla živali (NI Kalabukhov et al.) je pokazala, da so sezonske spremembe šibko izražene tako pri vrstah, ki prezimujejo, kot pri vrstah, ki prezimijo v globokih rovih in so malo izpostavljene nizkim zunanjim temperaturam. (npr. veliki gerbil).

Tako se sezonske spremembe termoregulacije zmanjšajo predvsem na povečanje toplotne izolacije pozimi, zmanjšanje intenzivnosti presnovne reakcije (kemična termoregulacija) in premik kritične točke v območje nižjih temperatur okolja.

Nekoliko se spremeni tudi toplotna občutljivost telesa, kar je očitno povezano s spremembo dlake. Takšne podatke je ugotovil N. I. Kalabukhov za polarne lisice (1950) in rumenogrle miši (1953).

Pri sivih podganah, ki živijo v srednjem pasu, je prednostna temperatura pozimi od 21 do 24 ° C, poleti - 25,9-28,5 ° C, jeseni - 23,1-26,2 ° C in spomladi - 24,2 ° C (Sinichkina , 1956). ).

V naravnih razmerah pri divjih živalih so lahko sezonske spremembe porabe kisika in proizvodnje toplote v veliki meri odvisne od pogojev hranjenja. Vendar eksperimentalne potrditve še ni.

Hematopoetska funkcija se bistveno spreminja glede na letni čas. Najbolj izrazite premike v tem pogledu opažamo pri ljudeh na Arktiki. Spomladi opazimo močno povečanje števila eritrocitov in hemoglobina (Hb) krvi, ki je povezana s prehodom iz polarne noči v polarni dan, to je s spremembami insolacije. Toda tudi v razmerah zadostne insolacije v gorah Tien Shan ima oseba pozimi nekoliko zmanjšano količino hemoglobina v krvi. Močno povečanje Hbopazili spomladi. Število eritrocitov se spomladi zmanjša in poleti poveča (Avazbakieva, 1959). Pri mnogih glodalcih, na primer pri gerbilih, se vsebnost eritrocitov poleti zmanjša, spomladi in jeseni pa poveča (Kalabukhov et al., 1958). Mehanizem teh pojavov je še vedno nejasen. Spremembe so tudi v prehrani, presnovi vitaminov, ultravijoličnem sevanju itd. Ni izključen tudi vpliv endokrinih dejavnikov, posebno pomembno vlogo pa ima ščitnica, ki spodbuja eritropoezo.

Najpomembnejši pri ohranjanju sezonskega ritma so hormonski premiki, ki predstavljajo neodvisne cikle endogenega izvora in so povezani z vplivom najpomembnejšega okoljskega dejavnika - režima osvetlitve. Hkrati se že začrta shema odnosov med hipotalamusom - hipofizo - skorjo nadledvične žleze.

Pri divjih živalih v naravnih razmerah so razkrili sezonske spremembe v hormonskih razmerjih na primeru spremembe teže nadledvične žleze (ki ima, kot je znano, pomembno vlogo pri prilagajanju telesa na specifične in nespecifične razmere "napetost" - stres).

Sezonska dinamika teže in aktivnosti nadledvične žleze ima zelo kompleksen izvor in je odvisna tako od dejanskega »stresa« v povezavi z življenjskimi razmerami (prehrana, temperatura okolja) kot tudi od razmnoževanja (Schwartz et al., 1968). V zvezi s tem so zanimivi podatki o spremembah relativne teže nadledvične žleze pri neplodnih poljskih miših (slika 27). V obdobju okrepljene prehrane in optimalnih temperaturnih razmer se teža nadledvične žleze močno poveča. Jeseni se z ohladitvijo ta teža začne zmanjševati, z vzpostavitvijo snežne odeje pa se stabilizira. Spomladi (aprila) se začne povečanje teže nadledvične žleze v povezavi z rastjo telesa in puberteto (Shvarts, Smirnov, Dobrinsky, 1968).

Morfološka slika ščitnice pri mnogih vrstah sesalcev in ptic je podvržena pomembnim sezonskim spremembam. Poleti pride do izginotja koloida folikla, zmanjšanja epitelija in zmanjšanja teže ščitnice. Pozimi je obratno razmerje (uganka, Smith a. Benedikt, 1934; Watzka, 1934; Miller, 1939; Hoehn, 1949).

Prav tako jasno je izražena sezonska variabilnost delovanja ščitnice pri severnih jelenih. Maja in junija opazimo njegovo hiperfunkcijo s povečano sekretorno aktivnostjo epitelijskih celic. Pozimi, zlasti marca, preneha sekretorna aktivnost teh celic. Hiperfunkcijo spremlja zmanjšanje volumna žleze. Podobni podatki so bili pridobljeni pri ovcah, vendar je bil vzorec veliko manj izrazit.

Trenutno obstajajo številni podatki, ki kažejo na prisotnost stabilnih sezonskih nihanj vsebnosti tiroksina v krvi. Najvišjo raven tiroksina (določeno z vsebnostjo joda v krvi) opazimo maja in junija, najnižjo - novembra, decembra in januarja. Študije so pokazale (Sturm a. Buchholz, 1928; Curtis, Davis a. Philips, 1933; Stern, 1933) obstaja neposredna vzporednost med intenzivnostjo proizvodnje tiroksina in stopnjo izmenjave plinov pri ljudeh v letnih časih.

Obstajajo znaki tesne povezave med ohlajanjem telesa in proizvodnjo ščitničnega hormona in hipofiznega ščitničnega stimulirajočega hormona (Uotila, 1939; Vojtkevič, 1951). Ta razmerja so zelo pomembna tudi pri oblikovanju sezonske periodike.

Očitno pomembno vlogo v sezonskih časopisih igra tako nespecifičen hormon, kot je adrenalin. Številni dokazi kažejo, da adrenalin spodbuja boljšo aklimatizacijo tako na vročino kot na mraz. Še posebej učinkovite so kombinacije pripravkov tiroksina in kortizona (Hermanson a. Hartmann, 1945). Živali, ki so dobro aklimatizirane na mraz, imajo visoko vsebnost askorbinske kisline v skorji nadledvične žleze (Dougal a. Fortier, 1952; Dugal, 1953).

Prilagajanje na nizko temperaturo okolja spremlja povečanje vsebnosti askorbinske kisline v tkivih, povečanje vsebnosti hemoglobina v krvi (Gelineo in Raiewskaya, 1953; Raiewskaya, 1953).

V zadnjem času se je nabralo veliko materiala, ki označuje sezonska nihanja vsebnosti kortikosteroidov v krvi in ​​intenzivnost njihovega sproščanja med inkubacijo skorje nadledvične žleze. in vitro.

Vlogo režima osvetlitve pri oblikovanju sezonskega ritma priznava velika večina raziskovalcev. Razsvetljava, kot se je uveljavila sredi prejšnjega stoletja (Moleschott, 1855), pomembno vpliva na intenzivnost oksidativnih procesov v telesu. Izmenjava plinov pri ljudeh in živalih pod vplivom svetlobe se poveča (Moleschott u. Fubini, 1881; Arnautov in Weller, 1931).

Vendar pa je do nedavnega vprašanje vpliva osvetlitve in zatemnitve na izmenjavo plinov pri živalih z drugačnim načinom življenja ostalo popolnoma neraziskano in šele pri preučevanju vpliva intenzivnosti osvetlitve na izmenjavo plinov pri opicah (Ivanov, Makarova in Fufachev, 1953) postalo je jasno, da je vedno višja na svetlobi kot v temi. Vendar te spremembe niso bile enake za vse vrste. Pri hamadrijah so bili najbolj izraziti, sledijo opice rezus, najmanj pa je vpliv osvetlitve vplival na zelene opice. Razlike je bilo mogoče razumeti le v povezavi z ekološkimi značilnostmi obstoja naštetih vrst opic v naravi. Torej, opice hamadryas so prebivalci brezlesnih višavij Etiopije; rezus makaki so prebivalci gozdnih in kmetijskih kulturnih območij, zelene opice pa gostih tropskih gozdov.

Reakcija na svetlobo se pojavi relativno pozno v ontogenezi. Tako je na primer pri novorojenčkih povečanje izmenjave plinov na svetlobi v primerjavi s temo zelo majhno. Ta reakcija se znatno poveča do 20-30. dne in še bolj do 60. (slika 28). Lahko domnevamo, da ima pri živalih z dnevno aktivnostjo reakcija na intenzivnost osvetlitve naravo pogojnega refleksa.

Pri nočnih lemurjih loris je bilo opaženo obratno razmerje. Njihova izmenjava plinov se je povečala

v temi in zmanjšano ob osvetlitvi med določanjem izmenjave plinov v komori. Zmanjšanje izmenjave plinov na svetlobi je pri lorisih doseglo 28%.

Dejstva o vplivu dolgotrajne osvetlitve ali zatemnitve na organizem sesalcev so bila ugotovljena z eksperimentalno študijo svetlobnega režima (dnevne ure) v povezavi s sezonskimi učinki osvetlitve. Veliko študij je bilo posvečenih eksperimentalnemu preučevanju vpliva dnevne svetlobe na sezonsko periodiko. Večina podatkov, zbranih za ptice, kjer je povečanje dnevne svetlobe dejavnik, ki spodbuja spolno funkcijo (Svetozarov in Shtreich, 1940; Lobashov in Savvateev, 1953),

Dobljena dejstva kažejo tako na vrednost skupne dolžine dnevne svetlobe kot na vrednost spremembe faz osvetlitve in zatemnitve.

dober kriterij Vpliv režima osvetlitve in trajanja dnevne svetlobe pri sesalcih je potek ovulacije. Vendar pa ravno pri sesalcih tako neposrednega vpliva svetlobe na ovulacijo pri vseh vrstah brez izjeme ni mogoče ugotoviti. Številni podatki pridobljeni na kuncih (Smelser, Walton a. Whethem, 1934), morski prašički (Dempsey, Meyers, Mladi a. Jennison, 1934), miši (Kirchhof, 1937) in zemeljske veverice (valižanščina, 1938) kažejo, da bivanje živali v popolni temi ne vpliva na ovulacijo.

V posebnih študijah so bile "zimske razmere" simulirane s hlajenjem (od -5 do +7 ° C) in ohranjanjem v popolni temi. Ti pogoji niso vplivali na intenzivnost razmnoževanja navadne voluharice. ( Microtus arvalis) in razvojna hitrost mladih. Posledično kombinacija teh glavnih okoljskih dejavnikov, ki določajo fizično stran sezonskih vplivov, ne more pojasniti zimskega zatiranja intenzivnosti razmnoževanja, vsaj pri glodavcih te vrste.

Pri mesojedih je bil ugotovljen pomemben vpliv svetlobe na funkcijo razmnoževanja (Belyaev, 1950). Zmanjšanje dnevne svetlobe vodi do zgodnejšega zorenja krzna pri kunah. Spreminjanje temperaturnega režima na ta proces ne vpliva. Pri kunah dodatna osvetlitev povzroči začetek obdobja parjenja in rojstvo mladičev 4 mesece prej kot običajno. Spreminjanje režima osvetlitve ne vpliva na bazalni metabolizem (Belyaev, 1958).

Sicer pa si sezonske periodike ni mogoče predstavljati zgolj kot posledice vpliva okoljskih dejavnikov, na kar kažejo številni poskusi. V zvezi s tem se postavlja vprašanje, ali obstaja sezonska periodika pri živalih, izoliranih od vpliva naravnih dejavnikov. Pri psih, ki so bili vse leto v ogrevanem prostoru pod umetno razsvetljavo, je bilo mogoče opaziti sezonsko periodičnost, značilno za pse (Magnonet Guilhon, 1931). Podobna dejstva so bila ugotovljena v poskusih na laboratorijskih belih podganah (Izbinsky in Isahakyan, 1954).

Še en primer izjemne trajnosti sezonskih periodičnih publikacij zadeva živali, pripeljane z južne poloble. Tako na primer avstralski noj v rezervatu Askania Nova odlaga jajca v naši zimi, kljub hudi zmrzali, prav v snegu v sezoni, ki ustreza poletju v Avstraliji (M. M. Zavadovsky, 1930). Avstralski dingo se razmnožuje konec decembra. Čeprav te živali, kot so noji, na severni polobli gojijo že več desetletij, ni opaziti nobene spremembe v njihovem naravnem sezonskem ritmu.

Pri ljudeh poteka sprememba metabolizma po enakem vzorcu kot pri nespečih živalih. Obstajajo opazovanja, pridobljena v naravnem okolju s poskusom sprevrženja naravnega sezonskega cikla. Najenostavnejši način takšne perverzije in najbolj zanesljiva dejstva so pridobljeni pri preučevanju premestitev iz enega kraja v drugega. Tako na primer selitev decembra - januarja iz srednjega pasu ZSSR v južni (Soči, Suhumi) povzroči učinek povečanja zmanjšane "zimske" izmenjave v prvem mesecu bivanja tam zaradi novih razmer jug. Ob vrnitvi na sever spomladi pride do sekundarnega spomladanskega povečanja menjave. Tako lahko med zimskim potovanjem na jug opazimo dva spomladanska dviga metabolizma pri isti osebi med letom. Posledično pride do perverzije sezonskega ritma tudi pri ljudeh, vendar le v pogojih sprememb celotnega kompleksa naravnih dejavnikov okolja (Ivanova, 1954).

Posebno zanimivo je oblikovanje sezonskih ritmov pri ljudeh na skrajnem severu. V teh razmerah, zlasti med življenjem na majhnih postajah, je sezonska periodika močno motena. Nezadostna mišična aktivnost zaradi omejevanja sprehodov, pogosto nemogoče v razmerah Arktike, povzroča skoraj popolno izgubo sezonskega ritma (Slonim, Ol'nyanskaya, Ruttenburg, 1949). Izkušnje kažejo, da ustvarjanje udobnih naselij in mest na Arktiki to obnavlja. Sezonski ritem pri ljudeh je do neke mere odraz ne le sezonskih dejavnikov, ki so skupni celotnemu živečemu prebivalstvu našega planeta, ampak je tako kot dnevni ritem odraz družbenega okolja, ki vpliva na človeka. Velika mesta in kraji na skrajnem severu z umetno razsvetljavo, z gledališči, kinematografi, z vsem ritmom življenja, značilnim za sodobnega človeka,

ustvariti takšne pogoje, pod katerimi se sezonski ritem običajno manifestira onkraj arktičnega kroga in se razkrije na enak način kot v naših zemljepisnih širinah (Kandror in Rappoport, 1954; Danishevsky, 1955; Kandror, 1968).

V razmerah severa, kjer je pozimi veliko pomanjkanje ultravijoličnega sevanja, prihaja do pomembnih presnovnih motenj, predvsem presnove fosforja, in pomanjkanja vitaminov. D (Galanin, 1952). Ti pojavi so še posebej težki za otroke. Po mnenju nemških raziskovalcev pozimi obstaja tako imenovana »mrtva cona«, ko se rast otrok popolnoma ustavi (slika 29). Zanimivo je, da se na južni polobli (Avstralija) ta pojav pojavlja v mesecih, ki ustrezajo poletju na severni polobli. Zdaj dodatno ultravijolično obsevanje velja za eno najpomembnejših metod za korekcijo običajnega sezonskega ritma v severnih zemljepisnih širinah. V teh razmerah ne smemo govoriti toliko o sezonskem ritmu, temveč o specifičnem pomanjkanju tega naravnega potrebnega dejavnika.

Za živinorejo je zelo zanimiva tudi sezonska periodika. Znanstveniki so zdaj nagnjeni k prepričanju, da bi moral biti pomemben del sezonskih obdobij spremenjen z zavestnim vplivom človeka. Gre predvsem za sezonsko prehrano. Če pri divjih živalih pomanjkanje prehrane včasih povzroči smrt velikega števila posameznikov, zmanjšanje števila njihovih predstavnikov na določenem območju, potem je to v zvezi z gojenimi kmetijskimi živalmi popolnoma nesprejemljivo. Prehrana rejnih živali ne more temeljiti na sezonskih virih, temveč jo je treba dopolnjevati na osnovi gospodarske dejavnosti človeka.

Sezonske spremembe v telesu ptic so tesno povezane z njihovim značilnim nagonom letenja in temeljijo na spremembah energetske bilance. Kljub letom pa se pri pticah pojavljajo tako sezonske spremembe kemične termoregulacije kot spremembe toplotnoizolacijskih lastnosti pernate odeje (izolacije).

Presnovne spremembe pri domačem vrabcu so dobro izražene ( Passer domesticus), katerih energijsko bilanco pri nizkih temperaturah vzdržuje večja proizvodnja toplote pozimi kot poleti. Rezultati, dobljeni z merjenjem vnosa hrane in metabolizma, kažejo sploščeno vrsto krivulje kemične termoregulacije, ki jo običajno ugotovimo, ko se proizvodnja toplote ocenjuje iz vnosa hrane v več dneh in ne iz porabe kisika v kratkoročnem poskusu.

Pred kratkim je bilo ugotovljeno, da je maksimalna proizvodnja toplote pri vrabcih večja pozimi kot poleti. V grosbeaks, golobi columba livia in škorci Sturnus vulgaris čas preživetja v hladnih obdobjih pozimi je bil daljši predvsem zaradi povečane sposobnosti ohranjanja večje proizvodnje toplote. Na trajanje obdobja pred poginom vpliva tudi stanje perja - taljenje in trajanje ujetništva, vendar je sezonski učinek vedno izrazit. Tisti, ki so IB vnos hrane v ptičji kletki se pozimi poveča za 20-50 %. Toda zimski vnos hrane pri ščinkavcih v kletkah ( Montefringilla (Čarobnjak).) in v divji hišni vrabci se niso povečali (Rautenberg, 1957).

Pomembna nočna hipotermija, ki jo pozimi opažamo pri sveže ulovljenih pticah, ni pri navadnem kljunu in črnoglavi sinici. Irving (Irving, 1960) je zaključil, da se severne ptice v hladnih nočeh ohladijo pod dnevno telesno temperaturo približno enako kot ptice v zmernih regijah.

Povečanje teže perja, opaženo pri nekaterih pticah pozimi, kaže na prilagoditev toplotne izolacije, ki bi lahko delno izravnala spremembe v presnovi pri mrazu. Vendar Irvingove raziskave o več vrstah divjih ptic pozimi in poleti, pa tudi Davis (Davis, 1955) in Hart (Hart, 1962) dajejo le malo dokazov za domnevo, da je bilo povečanje metabolizma ob padcu temperature za 1 ° v teh letnih časih drugačno. Ugotovljeno je bilo, da je bila proizvodnja toplote pri golobih, merjena pri 15°C, manjša pozimi kot poleti. Vendar je bil obseg teh sezonskih sprememb majhen in v območju kritičnih temperatur ni bilo opaziti nobenih premikov. Za kardinal so bili pridobljeni podatki o premikih kritične temperaturne ravni ( Richmonda cardinalis) ( Lawson, 1958).

Walgren (Wallgren, 1954) je proučeval energijsko presnovo pri rumenem strnadu ( Emberiza citrinella) pri 32,5°C in pri -11°C v različnih letnih časih. Menjava v mirovanju ni pokazala sezonskih sprememb; pri -11 0 C junija in julija je bila menjava občutno višja kot februarja in marca. To izolacijsko prilagoditev je delno razloženo z večjo debelino in "puhastostjo" perja ter večjo vazokonstrikcijo pozimi (saj je bilo perje najbolj gosto septembra - po taljenju, največje presnovne spremembe pa februarja).

Teoretično lahko spremembe v perju razložijo znižanje smrtonosne temperature za približno 40 °C.

Študije opravljene na črnoglavi sinici ( Parus atricapillus), kažejo tudi na prisotnost nizke proizvodnje toplote kot posledice prilagoditve toplotne izolacije pozimi. Hitrost pulza in hitrost dihanja sta imela sezonske premike, znižanje pa je bilo pozimi pri 6 °C večje kot poleti. Tudi kritična temperatura, pri kateri se je dihanje močno povečalo, se je pozimi premaknila na nižjo raven.

Povišanje bazalnega metabolizma pri termonevtralnih temperaturah, ki je izrazito pri sesalcih in pticah, izpostavljenih mrazu več tednov, pri zimski prilagoditvi nima pomembne vloge. Edini dokaz o pomembnih sezonskih nihanjih bazalnega metabolizma je bil pridobljen pri domačih vrabcih, vendar ni dokazov, ki bi kazali, da ima pomembno vlogo pri pticah, ki živijo v naravi. Večina proučevanih vrst sploh ne kaže nobenih sprememb. King in Farner (Kralj a. Kovač, 1961) kažejo, da bi bila visoka intenzivnost bazalnega metabolizma pozimi neugodna, saj bi morala ptica ponoči povečati porabo svojih zalog energije.

Najbolj značilni sezonski premiki pri pticah so njihova sposobnost spreminjanja toplotne izolacije in neverjetna sposobnost vzdrževanja višje ravni proizvodnje toplote v hladnih razmerah. Na podlagi meritev vnosa in izločanja hrane pri različnih temperaturah in svetlobnih obdobjih so bile narejene ocene energijskih potreb za obstoj in proizvodne procese v različnih obdobjih leta. V ta namen so bile ptice nameščene v posameznih kletkah, kjer so merili njihovo metabolizirano energijo (največji dotok energije minus energija izločanja pri različnih temperaturah in fotoperiodah). Najmanjša metabolizirana energija, ki je potrebna za obstoj pri določenih temperaturah in fotoperiodah preskusa, se imenuje "energija obstoja". Njena korelacija s temperaturo je prikazana na levi strani slike 30. Potencialna energija je največja metabolizirana energija, izmerjena pri temperaturi, ki ustreza letalni meji, ki je najnižja temperatura, pri kateri lahko ptica vzdrži svojo telesno težo. Energija produktivnosti je razlika med potencialno energijo in energijo obstoja.

Desna stran slike 30 prikazuje različne kategorije energije, izračunane za različne letne čase iz povprečnih zunanjih temperatur in fotoobdobij. Za te izračune se predpostavlja, da je največja presnovljena energija v hladnih razmerah, kot tudi za proizvodne procese pri več visoke temperature. Pri hišnem vrabcu je potencialna energija podvržena sezonskim spremembam zaradi sezonskih sprememb meja preživetja. Energija obstoja se spreminja tudi glede na povprečno zunanjo temperaturo. Zaradi sezonskih sprememb potencialne energije in energije obstoja ostaja energija produktivnosti skozi vse leto konstantna. Nekateri avtorji poudarjajo, da je zmožnost hišnega vrabca, da živi na skrajnih severnih zemljepisnih širinah, posledica njegove sposobnosti, da razteza svojo največjo energijsko bilanco čez zimo in presnavlja toliko energije v kratkem dnevnem fotoperiodi pozimi kot med dolgimi fotoperiodami poleti .

Pri belovratem vrabcu (Z. albicallis) in junkoJ. odtenek- nakupovalna središča) pri 10-urni fotoperiodi je količina presnovljene energije manjša kot pri 15-urni fotoperiodi, kar je resna pomanjkljivost zimskega časa (Seibert, 1949). Ta opažanja so primerjali z dejstvom, da se obe vrsti pozimi selita proti jugu.

Za razliko od hišnega vrabca, tropski modro-črni ščinkavec ( Votatinia jacarina) lahko vzdržuje energijsko ravnovesje do približno 0 °C za 15-urno svetlobno obdobje in do 4 °C za 10-urno svetlobno obdobje. Fotoperioda je z znižanjem temperature v večji meri omejila energijo, kar je razlika med temi pticami in hišnim vrabcem. Zaradi vpliva fotoperiode je bila potencialna energija najmanjša pozimi, ko je energija obstoja največja. Posledično je bila v tem letnem času najnižja tudi energija produktivnosti. te fiziološke značilnosti ne dovolite, da bi ta vrsta pozimi obstajala na severnih zemljepisnih širinah.

Čeprav se energetske potrebe za termoregulacijo v hladni sezoni izkažejo za največje, so različne vrste aktivnosti ptic očitno enakomerno porazdeljene skozi vse leto, zato so kumulativni učinki zanemarljivi. Razporeditev ugotovljenih potreb po energiji za različne aktivnosti skozi leto najbolje opišemo s tremi vrabci. S. arborea ( Zahod, 1960). Pri tej vrsti je bila največja količina produktivne energije potencialno poleti. Zato so dejavnosti, ki zahtevajo porabo energije, kot so selitev, gnezdenje in taljenje, enakomerno porazdeljene med aprilom in oktobrom. Dodaten strošek brezplačnega obstoja je neznanka, ki lahko ali pa ne poveča teoretičnega potenciala. Čisto možno pa je, da se potencialna energija lahko uporablja kadarkoli v letu, vsaj za krajša obdobja – za čas leta.