Sezonske spremembe v fizioloških procesih. Sezonske spremembe fizioloških funkcij

Fotografija 1 od 1

Ker je človeško telo plod sončnega sistema (in še posebej Zemlje), človeško telo naravno doživlja učinke menjave letnih časov v svojem življenju. Poleg tega je glavni razlog za spremembe v človeškem telesu povezan s pretokom sončne energije na Zemljo. Poleg spreminjanja sončnega toka, ki ga sprejema zemeljsko površje, se spreminjajo tudi drugi od njega odvisni parametri: vlažnost, ionizacija zraka, delna gostota kisika, debelina ozonske plasti. Ugotovljeno je bilo, da je največ zračnih ionov opazovano od avgusta do oktobra, najmanj pa od februarja do marca. Zato je čas aktivnosti za pljuča jesensko obdobje. Največja delna gostota kisika pomembno vpliva na delovanje ledvic, najbolj dejavne so pozimi.

Razmislite o vplivu letnih časov na splošno stanje človeškega telesa.

zima. Z znižanjem zunanje temperature voda kristalizira, vse se posuši pred vetrom in mrazom, vse rastlinsko življenje se ustavi. Človeško telo je v najbolj neugodnih zunanjih razmerah: najmočnejši pritisk zaradi sončne gravitacije (Zemlja je v tem času blizu Sonca) in zunanjega mraza vodi do različnih krčev v telesu - kapi, srčnih infarktov, okorelosti sklepov. Nekatere bolezni spremljajo akutni napadi, visoka vročina.

poletje. Povišanje temperature povzroči znatno izhlapevanje vode. Vse to vodi v intenziviranje naravnih procesov. Močna absorpcija sončne energije s kondenzirano vodo povzroči energijsko eksplozijo. V človeškem telesu se to kaže v obliki mrzlice, ki jo spremlja sončna kap, črevesne okužbe in zastrupitev s hrano. Gravitacija Sonca je najmanjša, kar vodi v oslabitev človekove lastne gravitacije.

Pomlad in jesen združeni v eno "fiziološko sezono" zaradi ostre spremembe temperature, vlage, hladu. V tem času je porast prehladov. Gravitacija Sonca je ugodna za vse manifestacije življenja.

Da bi preprečili škodljive učinke letnih časov na človeško telo, ljudska modrost predpisuje upoštevanje sistema preventivnih ukrepov:

- čiščenje telesa (na primer post);

- vzdrževanje določenega življenjskega sloga v vsakem letnem času. Na primer, jeseni in spomladi, ko je naokoli vlažno in hladno, živite v toplem in suhem prostoru, spodbujajte se k aktivnemu življenjskemu slogu, nosite oblačila iz svile in bombaža. Pozimi, ko je suho in mrzlo, se je treba greti ob odprtem ognju, obiskati vlažno parno sobo, namazati telo z olji, da telo ne dehidrira in se greje, ter nositi volnena oblačila. Poleti, v vročini, bi morali biti, če je mogoče, v hladnem, prezračenem prostoru, razpršiti aromatične snovi, se fizično ne nadlegujte; nosite oblačila iz lanu, tankega bombaža;

- Uživanje določene hrane. Na primer, spomladi in jeseni - suha, topla hrana, aromatizirana z ogrevalnimi začimbami. Poleti je zaželena hladna, vodena hrana s kislim okusom, ki pomaga zadrževati vlago in preprečuje pregrevanje telesa. Pozimi je potrebna vroča, mastna hrana, začinjena z grelnimi začimbami. Primer je bogat boršč, meso z gorčico. Vendar je treba opozoriti, da je treba obilno hrano zamenjati s postom.

Na podlagi gradiva iz http://homosapiens.ru.

Naročite se na naš telegram in bodite seznanjeni z vsemi najbolj zanimivimi in relevantnimi novicami!

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, dobro uveljavljene morfološko, so zelo stabilne v svojem zaporednem razvoju za različne vrste in močno otežujejo 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.

Zelo pomemben za celotno dnevno aktivnost živali je režim 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 delno 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 kompleksna razmerja so bila odkrita (Leontiev, 1957) za Brandtovega voluharja 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 izolativnosti poleti vpliva tako na ravni kritične točke (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 ni mogoče zanikati, vendar imajo tudi laboratorijske živali (bele podgane) izrazito sezonsko dinamiko tudi pri stalnih okoljskih temperaturah (Isaakyan 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 endokrinih sistemih telesa. 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 svetlobnega režima 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 za vpliv režima osvetlitve in dolžine 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, kar je najnižja temperatura, pri kateri lahko ptica prenese 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 se največja presnovljena energija nahaja v hladnih razmerah, kot tudi za proizvodne procese pri višjih temperaturah. 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 dovoljujejo, 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. Je pa povsem možno, da se potencialna energija lahko uporablja kadarkoli v letu, vsaj za krajša obdobja – za čas leta.

Svetloba. Sončna energija je praktično edini vir svetlobe in toplote na našem planetu. Količina sončne svetlobe se naravno spreminja skozi leto in dan. Njegov biološki učinek je posledica intenzivnosti, spektralne sestave, sezonske in dnevne periodičnosti. V zvezi s tem imajo v živih organizmih prilagoditve tudi sezonski in conski značaj.

Ultravijolični žarki uničujoče za vsa živa bitja. Glavnino tega sevanja zadrži ozonski zaslon ozračja. Zato so živi organizmi razporejeni v ozonski plašč. Toda majhna količina ultravijoličnih žarkov je koristna za živali in ljudi, saj prispevajo k proizvodnji vitamina D.

svetloba vidnega spektra bistvenega pomena za rastline in živali. Zelene rastline na svetlobi, predvsem v rdečem spektru, fotosintetizirajo organske snovi. Mnogi enocelični organizmi reagirajo na svetlobo. Visoko organizirane živali imajo na svetlobo občutljive celice oziroma posebne organe – oči. Sposobni so zaznavati predmete, najti hrano, čez dan voditi aktiven življenjski slog.

Človeško oko in večina živali ne zaznava infrardeči žarki, kot vir toplotne energije.

Ti žarki so še posebej pomembni za hladnokrvne živali (žuželke, plazilce), ki z njimi zvišujejo telesno temperaturo.

Svetlobni način se spreminja glede na geografsko širino, relief, letni čas in dan. V povezavi z vrtenjem Zemlje ima svetlobni režim izrazito dnevno in sezonsko periodičnost.

Imenuje se reakcija telesa na dnevno spremembo načina osvetlitve (dan in noč). fotoperiodizem.

V povezavi s fotoperiodizmom v telesu se spreminjajo procesi presnove, rasti in razvoja. Fotoperiodičnost je eden glavnih dejavnikov, ki vplivajo na biološko uro telesa, ki določa svoje fiziološke ritme v skladu s spremembami v okolju.

Pri rastlinah dnevni fotoperiodizem vpliva na procese fotosinteze, brstenja, cvetenja in odpadanja listov. Nekatere rastline ponoči odprejo svoje cvetove in jih oprašijo žuželke opraševalke, ki so dejavne v tistem času dneva.

Živali imajo tudi prilagoditve na dnevni in nočni način življenja. Večina parkljarjev, medvedov, volkov, orlov in škrjancev je denimo aktivnih podnevi, tigri, miši, zemeljske veverice, ježi in sove pa so najbolj aktivni ponoči. Dolžina dnevne svetlobe vpliva na začetek sezone parjenja, selitve in lete (pri pticah), hibernacijo itd.

Je tudi velikega pomena stopnja osvetlitve. Glede na sposobnost rasti v pogojih senčenja ali osvetlitve obstajajo odporen na senco in svetloljuben rastline. Stepske in travniške trave, večina lesnatih rastlin (breza, hrast, bor) so fotofilne. Rastline, odporne na senco, pogosto živijo v gozdu, v njegovem spodnjem sloju. To so oksalije, mahovi, praproti, šmarnice itd. Od lesnatih rastlin je to smreka, zato je njena krošnja najbolj veličastna v spodnjem delu. Smrekovi gozdovi so vedno bolj mračni in temnejši od borovih in listnatih gozdov. Sposobnost obstoja v različnih svetlobnih pogojih določa plastenje rastlinskih združb.

Stopnja osvetlitve v različnih obdobjih leta je odvisna od geografske širine. Dolžina dneva na ekvatorju je vedno enaka in znaša 12 ur. Ko se bližamo poloma, se dolžina dneva poleti daljša, pozimi pa krajša. In samo v dneh spomladanskega (23. marca) in jesenskega (23. septembra) enakonočja je dolžina dneva povsod enaka 12 uram. Pozimi za arktičnim krogom prevladuje polarna noč, ko sonce ne vzhaja nad obzorjem, poleti pa polarni dan, ko ne zaide ves čas. Na južni polobli je ravno nasprotno. V povezavi s sezonskimi spremembami osvetlitve se spreminja tudi aktivnost živih organizmov.

Sezonski ritmi Je odziv telesa na menjavo letnih časov.

Tako z nastopom kratkega jesenskega dne rastline odvržejo liste in se pripravijo na zimsko mirovanje.

zimsko zatišje- to so prilagoditvene lastnosti trajnic: prenehanje rasti, odmiranje nadzemnih poganjkov (v travah) ali padec listov (v drevesih in grmovnicah), upočasnitev ali ustavitev številnih življenjskih procesov.

Pri živalih opazimo tudi znatno zmanjšanje aktivnosti pozimi. Signal za množični odhod ptic je sprememba dolžine dnevne svetlobe. Številne živali spadajo v zimsko spanje- prilagoditev na neugodno zimsko sezono.

V povezavi s stalnimi dnevnimi in sezonskimi spremembami v naravi so se v živih organizmih razvili določeni mehanizmi prilagoditvene narave.

Toplo. Vsi življenjski procesi potekajo pri določeni temperaturi - večinoma od 10 do 40 ° C. Le redki organizmi so prilagojeni na življenje pri višjih temperaturah. Na primer, nekateri mehkužci živijo v termalnih vrelcih pri temperaturah do 53 ° C, modrozelene (cianobakterije) in bakterije lahko živijo pri 70-85 ° C. Optimalna temperatura za življenje večine organizmov je od 10 do 30 °C. Je pa razpon temperaturnih nihanj na kopnem precej širši (od -50 do 40 °C) kot v vodi (od 0 do 40 °C), zato je meja temperaturne tolerance za vodne organizme ožja kot za kopenske.

Glede na mehanizme vzdrževanja stalne telesne temperature organizme delimo na poikilotermne in homeotermne.

poikilotermno, oz hladnokrvnega, organizmi imajo nestabilno telesno temperaturo. Zvišanje temperature okolja povzroči močno pospešitev vseh fizioloških procesov, spremeni aktivnost vedenja. Torej, kuščarji imajo raje temperaturno območje okoli 37 ° C. Z dvigom temperature se razvoj nekaterih živali pospeši. Tako na primer pri 26 ° C v gosenici kapusovega metulja obdobje od zapustitve jajčeca do mladiča traja 10-11 dni, pri 10 ° C pa se poveča na 100 dni, to je 10-krat.

Mnoge hladnokrvne živali imajo anabioza- začasno stanje telesa, v katerem se vitalni procesi močno upočasnijo in ni vidnih znakov življenja. Anabioza se lahko pojavi pri živalih tako z znižanjem temperature okolja kot z njenim zvišanjem. Na primer, pri kačah, kuščarjih, ko se temperatura zraka dvigne nad 45 ° C, pride do otrplosti, pri dvoživkah, ko temperatura vode pade pod 4 ° C, vitalna aktivnost praktično ni.

Pri žuželkah (čmrlji, kobilice, metulji) med letom telesna temperatura doseže 35-40 ° C, vendar po koncu leta hitro pade na temperaturo zraka.

homeotermično, oz toplokrven,živali s konstantno telesno temperaturo imajo popolnejšo termoregulacijo in so manj odvisne od temperature okolja. Sposobnost vzdrževanja stalne telesne temperature je pomembna lastnost živali, kot so ptice in sesalci. Večina ptic ima telesno temperaturo 41-43°C, sesalci pa 35-38°C. Ostaja na konstantni ravni, ne glede na nihanja temperature zraka. Na primer, pri zmrzali -40 ° C je telesna temperatura polarne lisice 38 ° C, ptarmigana pa 43 ° C. Pri bolj primitivnih skupinah sesalcev (jajcerodni, mali glodavci) je termoregulacija nepopolna (slika 93).

riž. 93. Odvisnost telesne temperature različnih živali od temperature zraka

Temperaturni režim je zelo pomemben za rastline. Proces fotosinteze je najbolj intenziven v območju 15-25 °C. Pri visokih temperaturah pride do močne dehidracije rastlin in začne se njihova inhibicija. Procesi dihanja in izhlapevanja vode (transpiracija) začnejo prevladovati nad fotosintezo. Pri nižjih temperaturah (manj kot 10 °C) lahko pride do poškodb celičnih struktur zaradi mraza in zaviranja fotosinteze.

Glavni prilagoditvi rastlin na hladna rastišča sta zmanjšanje velikosti in pojav specifičnih rastnih oblik. Na severu, za arktičnim krogom, rastejo pritlikave breze, vrbe, plazeče oblike brina in gornika. Tudi v dolgem polarnem poletju, ko je osvetljenost zelo visoka, pomanjkanje toplote vpliva na procese fotosinteze.

Rastline imajo posebne mehanizme, ki preprečujejo zmrzovanje vode v celicah pri nizkih temperaturah (pod 0 °C). Tako pozimi rastlinska tkiva vsebujejo koncentrirane raztopine sladkorjev, glicerina in drugih snovi, ki preprečujejo zmrzovanje vode.

Temperatura, pa tudi svetlobni režim, od katerega je odvisna, se naravno spreminja tudi čez dan, leto in na različnih zemljepisnih širinah. Na ekvatorju je razmeroma konstantna (približno 25-30 ° C). Ko se približujemo poloma, se amplituda povečuje in je poleti precej manjša kot pozimi. Zato je prisotnost prilagoditev živali in rastlin za prenašanje nizkih temperatur še posebej pomembna.

voda Prisotnost vode je nujen pogoj za obstoj vseh organizmov na Zemlji. Vsi živi organizmi so vsaj 30 % sestavljeni iz vode. Vzdrževanje vodnega ravnovesja je glavna fiziološka funkcija telesa. Voda je po zemeljski obli porazdeljena neenakomerno. Ker je večina kopenskih rastlin in živali vlagoljubnih, je njeno pomanjkanje pogosto razlog, ki omejuje razširjenost organizmov.

Prisotnost vode je eden glavnih okoljskih dejavnikov, ki omejuje rast in razvoj rastlin. V pomanjkanju vode rastlina oveni in lahko umre, zato ima veliko rastlin posebne prilagoditve, ki jim omogočajo, da prenesejo pomanjkanje vlage.

Torej, v puščavah in polpuščavah so zelo razširjeni kserofiti, rastline v sušnih habitatih. Lahko prenesejo začasno venenje z do 50-odstotno izgubo vode. Imajo dobro razvit koreninski sistem, po masi desetkrat večji od nadzemnega dela. Korenine lahko gredo globoko do 15-20 m (za črni saksaul - do 30 m), kar jim omogoča pridobivanje vode na velikih globinah. Varčno rabo vode zagotavlja tudi razvoj posebnih prilagoditev nadzemnih organov. Da bi zmanjšali izhlapevanje vode, so listi stepskih in puščavskih rastlin običajno majhni, ozki, pogosto spremenjeni v bodice ali luske (kaktusi, kamelji trn, pernato travo). Povrhnjica lista je zadebeljena, voskasta ali gosto dlakava. Včasih pride do popolne izgube listov (saxaul, juzgun). Fotosintezo v takih rastlinah izvajajo zelena stebla. Pri nekaterih puščavskih prebivalcih (agava, mleček, kaktus) je v tkivih močno odebeljenih, mesnatih stebel shranjena velika količina vlage.

Mezofiti- To so rastline, ki se razvijajo v razmerah, kjer je dovolj vode. Sem spadajo listavci, grmičevje in številna zelišča gozdnega in gozdno-stepskega območja.

Higrofiti- rastline vlažnih rastišč, imajo velike sočne liste in stebla ter precej slabše razvit koreninski sistem. Medceličnine v listih in zelenih steblih so dobro razvite. Te rastline vključujejo riž, močvirski ognjič, puščico, mahove itd.

pri hidrofiti- vodni prebivalci so pogosto slabo razviti ali odsotni mehansko tkivo, koreninski sistem (račja leča, elodea).

Tudi živali potrebujejo vodo. Večina prebivalcev puščave - kamele, antilope, kulani, saige - lahko dolgo časa živijo brez vode. Velika mobilnost in vzdržljivost jim omogočata selitev na znatne razdalje v iskanju vode. Njihovi načini uravnavanja vodne bilance so bolj raznoliki. Tako na primer maščobne obloge v kameli (v grbah), glodavcih (pod kožo), žuželkah (maščobno tkivo) služijo kot vir presnovne vode, ki se sprosti kot posledica oksidacije maščob. Večina prebivalcev sušnih krajev je nočna, s čimer se izogibajo pregrevanju in prekomernemu izhlapevanju vode.

Za organizme, ki živijo v razmerah periodične suše, je značilno zmanjšanje življenjske aktivnosti, stanje fiziološkega počitka v odsotnosti vlage. V vročih, suhih poletjih lahko rastline odvržejo liste, včasih nadzemni poganjki popolnoma odmrejo. To še posebej velja za čebulnice in koreničaste rastline (tulipani, šaši), ki hitro rastejo in cvetijo spomladi, preostanek leta pa preživijo v obliki spečih podzemnih poganjkov.

Živali z nastopom vročega in suhega obdobja lahko hibernirajo (svizci), se manj gibljejo in hranijo. Nekatere vrste padejo v stanje mirovanja.

Tla služi kot življenjski prostor številnim mikroorganizmom, živalim, v njem pa so pritrjene korenine rastlin in glivične hife. Primarni dejavniki, pomembni za prebivalce prsti, so njena struktura, kemična sestava, vlažnost in prisotnost hranil.

| |
§ 66. Ekologija kot znanost. Okoljski dejavniki§ 68. Medsebojno delovanje dejavnikov. omejevalni faktor

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 je najvišji odstotek hemoglobina v krvi opazen v poletnih mesecih, najnižji 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 opazimo v naravnih razmerah visokogorja. 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. Ugotovil je, da se je raven krvnega sladkorja pozimi znižala, raven adenozin trifosforne kisline in holesterola pa povečala v primerjavi s poletjem. Ugotovljeno je bilo, da če se v srednjem pasu stopnja bazalnega metabolizma pozimi znatno zmanjša, kar je verjetno posledica dejstva, da se svetlobno draženje pozimi zmanjša (kratek dan) in se motorična aktivnost človeka zmanjša, potem ko se oseba preseli v pozimi iz srednjega pasu v subtropske razmere Abhazije, je kot bi svoje telo preneslo 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 organizma. 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 drugimi letnimi časi je bilo največje število možganskožilnih insultov registriranih v spomladanskem obdobju, najmanj pa poleti.

Spomladansko in v manjši meri jesensko obdobje sta najmanj ogrožena za pojav nalezljivih bolezni. Nadaljnje preučevanje sezonske pogostnosti bolezni bo omogočilo razvoj na dokazih temelječih terapevtskih in preventivnih ukrepov.

» Vpliv nekaterih okoljskih dejavnikov na organizme

Sezonski ritmi

je odziv telesa na spremembo letnih časov. Dejanske informacije Kupite plovni ventil pri nas.

Tako z nastopom kratkega jesenskega dne rastline odvržejo liste in se pripravijo na zimsko mirovanje.

zimsko zatišje

- to so prilagoditvene lastnosti trajnic: prenehanje rasti, odmiranje nadzemnih poganjkov (v travah) ali padec listov (v drevesih in grmovnicah), upočasnitev ali ustavitev številnih življenjskih procesov.

Pri živalih opazimo tudi znatno zmanjšanje aktivnosti pozimi. Signal za množični odhod ptic je sprememba dolžine dnevne svetlobe. Številne živali spadajo v zimsko spanje

- prilagoditev na neugodno zimsko sezono.

V povezavi s stalnimi dnevnimi in sezonskimi spremembami v naravi so se v živih organizmih razvili določeni mehanizmi prilagoditvene narave.

Toplo.

Vsi življenjski procesi potekajo pri določeni temperaturi - večinoma od 10 do 40 ° C. Le redki organizmi so prilagojeni na življenje pri višjih temperaturah. Na primer, nekateri mehkužci živijo v termalnih vrelcih pri temperaturah do 53 ° C, modrozelene (cianobakterije) in bakterije lahko živijo pri 70–85 ° C. Optimalna temperatura za življenje večine organizmov je od 10 do 30 °C. Je pa razpon temperaturnih nihanj na kopnem precej širši (od -50 do 40 °C) kot v vodi (od 0 do 40 °C), zato je meja temperaturne tolerance za vodne organizme ožja kot za kopenske.

Glede na mehanizme vzdrževanja stalne telesne temperature organizme delimo na poikilotermne in homeotermne.

poikilotermno,

oz hladnokrvnega,

organizmi imajo nestabilno telesno temperaturo. Zvišanje temperature okolja povzroči močno pospešitev vseh fizioloških procesov, spremeni aktivnost vedenja. Torej, kuščarji imajo raje temperaturno območje okoli 37 ° C. Z dvigom temperature se razvoj nekaterih živali pospeši. Tako na primer pri 26 ° C v gosenici kapusovega metulja obdobje od zapustitve jajčeca do mladičev traja 10–11 dni, pri 10 ° C pa se poveča na 100 dni, to je 10-krat.

Mnoge hladnokrvne živali imajo anabioza

- začasno stanje telesa, v katerem se vitalni procesi močno upočasnijo in ni vidnih znakov življenja. Anabioza se lahko pojavi pri živalih tako z znižanjem temperature okolja kot z njenim zvišanjem. Na primer, pri kačah, kuščarjih, ko se temperatura zraka dvigne nad 45 ° C, pride do otrplosti, pri dvoživkah, ko temperatura vode pade pod 4 ° C, vitalna aktivnost praktično ni.

Pri žuželkah (čmrlji, kobilice, metulji) med letom telesna temperatura doseže 35-40 ° C, vendar po koncu leta hitro pade na temperaturo zraka.

homeotermično,

oz toplokrven,

živali s konstantno telesno temperaturo imajo popolnejšo termoregulacijo in so manj odvisne od temperature okolja. Sposobnost vzdrževanja stalne telesne temperature je pomembna lastnost živali, kot so ptice in sesalci. Večina ptic ima telesno temperaturo 41-43°C, sesalci pa 35-38°C. Ostaja na konstantni ravni, ne glede na nihanja temperature zraka. Na primer, pri mrazu -40 °C je telesna temperatura polarne lisice 38 °C, ptarmigana pa 43 °C. Pri bolj primitivnih skupinah sesalcev (jajcerodni, mali glodavci) je termoregulacija nepopolna (slika 93).