Пути воздействия организмов на среду обитания

Живые организмы сильно влияют на среду обитания уже тем, что живут в  ней. Они дышат, питаются, выделяют продукты обмена, растут и размножаются, перемещаются в пространстве, проявляют разные формы активности. В результате этого изменяются и газовый состав воз- духа, и микроклимат, и почва, и чистота вод, и другие особенности местообитаний. И хотя воздействие каждого отдельного организма на ок- ружающую среду может быть мало, масштабы суммарной активности живых существ огромны. Влияние организмов на среду обитания назы- вают их средообразующей деятельностью.

Влияние растений на климат и водный режим. Фотосинтез — главный источник кислорода в земной атмосфере. Растения создают ус- ловия для дыхания миллиардам живых существ, включая людей. По- требности в кислороде лишь одного человека за 70—80 лет жизни со- ставляют несколько десятков тонн. Если представить, что фотосинтез на планете прекратится, весь кислород атмосферы израсходуется всего за 2000 лет. Содержание в воздухе азота, углекислого газа и ряда других соединений также зависит от жизнедеятельности различных организ- мов.

Поглощение и испарение воды наземными растениями влияет на вод- ный режим их местообитаний и на климат в целом. За час выделяется до 2,5 г воды с каждого квадратного дециметра листвы. Это составляет еже- часно многие тонны воды с гектара. Одно только дерево березы испаряет в день до 100 л воды.

Увлажняя воздух, задерживая движение ветра, растительность соз- дает особый микроклимат, смягчающий условия существования мно- гих видов. В лесу колебания температуры в течение года и суток мень- ше, чем на открытых пространствах. Леса сильно изменяют также усло- вия влажности: снижают уровень грунтовых вод, задерживают осадки, способствуют осаждению росы и тумана, предотвращают эрозию почвы. В них возникает особый световой режим, позволяющий тенелюбивым видам расти под пологом более светолюбивых.

Почвообразующая деятельность живых организмов. Совмест- ная деятельность множества организмов создает почву. Сбрасывая

 

40

ежегодно листву, растительность образует на поверхности земли слой мертвого органического вещества. Этот слой растительного опада слу- жит источником пищи и средой обитания для огромного количества мел- ких организмов — бактерий,  грибов, животных, которые разрушают и перерабатывают его до неорганических молекул. Освободившиеся ми- неральные вещества вновь идут на питание растений. Некоторая часть органических веществ превращается в почвенный гумус. Это слож- ные соединения, которые улучшают структуру почвы, ее влаго- и воз- духопроницаемость. Тем самым улучшаются условия для  развития корней растений. Таким образом, процесс образования почвы в первую очередь зависит от пищевой активности множества живых существ, ис- пользующих энергию мертвого органического вещества.

Каждый комочек почвы содержит миллионы клеток различных микроорганизмов. Кроме них, на каждый квадратный метр почвы при- ходятся сотни тысяч мелких животных, различимых только в микро-

скоп, и тысячи — видимых простым глазом. Особенно важна для жизни почвы деятельность дождевых червей. Их нормальная численность в лесах и на лугах составляет от нескольких десятков до нескольких сотен особей на квадратный метр. Дождевые черви разрыхляют и перемешивают слои поч- вы, улучшают условия для прорастания корней растений, затягивают вглубь растительные остатки. Выделения из их кишечников представляют прочные

 

 

41

органо-минеральные комочки. Большое их количество в почве резко улучшает ее структуру и повышает плодородие. При высокой численно- сти дождевые черви за год могут образовывать до 120 т таких комочков на 1 га. Таким образом, почва — это среда обитания, созданная деятель- ностью самих живых организмов.

Деятельность животных может иногда определять особенности ландшафта. Настоящие плотины устраивают бобры (рис. 25). Крупные животные-норники, такие, как суслики или сурки, обеспечивают моза- ичность растительного и почвенного покрова, так как за счет выбросов почвы формируется микрорельеф, перераспределяющий осадки и видо- вой состав растений (рис. 26).

Влияние водных организмов на качество природных вод. Ка- чество воды в водоемах во многом зависит от фильтрующих животных. Многие из них ведут сидячий образ жизни или «парят» в толще воды, отцеживая из окружающей среды пищевые частицы. Многочисленные пластинчатожаберные моллюски, такие, как устрицы и мидии в морях, а в пресных водах — перловицы, беззубки, дрейссены, ресничками на ротовых лопастях подгоняют воду к ротовому отверстию и сортируют взвесь. При этом частицы, непригодные в пищу, формируются в комоч- ки и осаждаются на дно. Мелкие рачки, такие, как дафнии, отцежива-

 

ют пищевую взвесь густыми щеточками щетинок на своих конечностях. Личинки мошек в ручьях отфильтровывают пищу пучками щетинок на голове, а личинки комаров — щетками на верхней губе. Активно проце- живают воду через жаберный аппарат некоторые рыбы, как например толстолобик и китовая акула.

Фильтрационное питание наблюдается у 40 тысяч видов водных животных. В результате этой деятельности происходит биологическое самоочищение водоемов, и от него зависит качество воды. Одна перлови- ца длиной 5—6 см при температуре 20 °С очищает до 16 л воды в сутки. В прудах и озерах, где много мелких рачков, весь объем воды пропуска- ется через их фильтровальный аппарат всего за один день (рис. 27). Один квадратный метр морского мелководья, густо заселенный моллюсками мидиями, за сутки может очистить до 280 м3 воды. Таким образом, чис- тота и прозрачность природных вод — результат деятельности живых организмов.

Способность организмов изменять среду обитания широко использу- ется в хозяйственной практике. Для улучшения микроклимата, усло- вий увлажнения и защиты полей от иссушающих ветров в степных рай- онах сажают лесополосы, для очистки воздуха в городах и курортных зонах создают парки и сады. На водоочистительных станциях строят специальные емкости, где поддерживается высокая активность мелких фильтраторов. Используя почвообразующую деятельность животных и микроорганизмов, предприятия по переработке органических отходов производят удобрения для внесения в истощенные почвы.

Условия жизни людей на Земле зависят от средообразующей роли миллиардов живых организмов. И состав воздуха, и качество вод, и поч- венное плодородие, и микроклимат складываются из их суммарной дея- тельности.

43

• Средообразующая • Пути воздействия организмов на среду деятельность    обитания — их питание, дыхание, выде-

организмов.                   ление, рост, размножение и другие фор- Фильтрационное                 мы активности. Суммарные результаты питание. этого  воздействия  огромны  и  проявля-

Самоочищение                ются в масштабах всей планеты, водоемов.

 

• Примеры и дополнительная информация

1. Одна из новейших технологий переработки отходов свиноводче- ских ферм, которые сильно загрязняют окружающую среду,  ос- нована на использовании средопреобразующей деятельности личи- нок комнатных мух. В специальных контейнерах навоз засевают яйцами мух. Личинки, вышедшие из яиц, питаются им и, кроме того, выделяют наружу вещества, убивающие болезнетворных бак- терий и яйца паразитов. Через 5 суток субстрат полностью перера- батывается личинками в рыхлый стерильный перегной, очень цен- ный как органическое удобрение. Выросших личинок извлекают из субстрата автоматизированными методами и используют как белковый корм на птицефермах и в рыбных хозяйствах. Таким об- разом, вид, который ранее считался только вредным, превращен в хозяйственно ценный.

2. Для очистки промышленных и городских сточных вод от органи- ческих веществ используют деятельность бактерий и мелких фильтраторов (инфузорий, коловраток и др.). Один из видов очист- ных сооружений — аэротенки. Это длинные емкости глубиной 5 м и шириной 10 м, через которые протекает сточная жидкость. Со дна аэротенка подается воздух в виде мелких пузырьков, под- нимающихся кверху. Ток воздуха создает благоприятные кисло- родные условия для микроорганизмов и простейших, которые раз- множаются в огромном количестве. Они очищают воду, образуя хлопья так называемого «активного ила». Из аэротенков вода по- ступает в отстойники, где «активный ил» оседает на дно, а затем вновь используется для зарядки аэротенка.

3. Зеленые  насаждения  в   городе намного улучшают микроклимат. В городских парках в жаркий день температура на 6—8° ниже, чем на улицах. Даже возле газонов на 2—3° прохладнее, чем на тротуа- ре, за счет испарения растениями влаги. Заметно изменяется и со- став городского воздуха. Одно дерево выделяет столько кислорода,

сколько нужно для дыхания 4 человек. Кроме того, растения по- глощают примеси некоторых ядовитых газов и выделяют летучие вещества — фитонциды, которые губительны для бактерий, содер- жащихся в воздухе. Один гектар парка из лиственных деревьев задерживает за год до 100 т пыли. В городах с интенсивной про- мышленностью рекомендуют высаживать особо газоустойчивые де- ревья и кустарники: различные тополя, тую западную, клен аме- риканский, черемуху, бузину красную и др.

4. Подсчитано, что в Волгоградском водохранилище мелкие двуствор- чатые моллюски дрейссены с апреля по ноябрь отфильтровывают 840  млрд м3 воды,  что в  24  раза превышает полный объем водохра- нилища. При этом ими осаждается на грунт 29 млн т несъедобной взвеси, в среднем более 8 кг на каждый квадратный метр.

5. Среднее число нор млекопитающих на  1  га составляет в лист- венных лесах около 1000, в лесостепи — 7500, в степи — 5000, в пустынях — 1500. Ежегодно норы подновляются или роются на новом месте. Перерытые участки заселяются сорными растениями, которые способны прорастать только на нарушенных местах. Эти растения, которые широко распространены в настоящее время на па- хотных почвах, существовали задолго до появления земледелия и обязаны своим происхождением деятельности роющих животных.

Q Вопросы. 1. Известно, что бобовые растения улучшают условия для после- дующего урожая зерновых. Что же меняют они в окружающей среде? 2. Приве- дите примеры диких животных и растений, для которых человеческая деятель- ность явно улучшила среду их обитания. 3. Приведите свои примеры преобразо- вания организмами окружающей их среды. 4. Загрязнены ли водоемы там, где вы живете? Много ли в них водных обитателей? Есть ли среди них фильтраторы?

5. В почву часто вносят ядохимикаты для борьбы с вредителями растений. Как это может отразиться на процессах разложения растительных остатков? 6. Ка- кое влияние оказывают лесополосы вокруг полей на условия произрастания сель- скохозяйственных культур? 7. Возможности самоочищения водоемов сильно снижаются при сбросе в них теплых промышленных вод. Почему? Почему это явление называют тепловым загрязнением водоемов?

• Тем ы ДЛЯ ДИСКУССИЙ. 1. Растения можно выращивать без почвы, на гид- ропонике, т. е. в растворах питательных веществ, и получать большие урожаи. Значит ли это, что нарушения почвообразующей деятельности живых организ- мов уже не являются предметом беспокойства для людей? 2. Гнус (комары и мошки) в некоторых районах сильно досаждает человеку. Обсудите, что произой- дет с окружающей средой, если полностью уничтожить этих насекомых, приме- нив ядохимикаты. 3. Если в природе так много фильтрующих организмов и так велики возможности самоочищения водоемов, то почему же возникла проблема загрязнения вод? 4. Правильно ли используют роль зеленых насаждений для улучшения среды в том районе, где вы живете?

45

ВСПОМНИТЕ                 § 6. Приспособительные  формы

почва                              организмов

Плотность воды,

воздуха                                       ^° внешнему облику разных видов животных

JJ                                             и растений можно понять, не только в какой

Окислительные

среде они обитают, но и какой образ жизни

в н е  й

реакции                                           ^

^                                                           Если перед нами четвероногое животное с сильно развитой мускулатурой бедер на задних конечностях и гораздо более слабой — на передних, которые к тому же и укорочены, с относи- тельно короткой шеей и длинным хвостом, то мы с уверенностью можем сказать, что это — наземный прыгун, способный к быстрым и маневрен- ным движениям, обитатель открытых пространств. Так выглядят и зна-

 

 

Рис. 29.

Медведка и крот

менитые австралийские кенгуру, и пустынные азиатские тушканчики, и африканские прыгунчики, и многие другие прыгающие млекопитаю- щие — представители различных отрядов, живущие на разных конти- нентах (рис. 28). Они обитают в степях, прериях, саваннах — там, где быстрое передвижение по земле — главное средство спасения от хищни- ков. Длинный хвост служит балансиром при быстрых поворотах, иначе животные теряли бы равновесие.

Бедра сильно развиты на задних конечностях и у прыгающих насе- комых — саранчи, кузнечиков, блох, жуков-листоблошек.

Компактное тело с коротким хвостом и короткими конечностями, из которых передние очень мощные и выглядят похожими на лопату или грабли, подслеповатые глаза, короткая шея и короткий, как бы под- стриженный, мех говорят нам о том, что перед нами подземный зверек, роющий норы и галереи (рис. 29). Это может быть и лесной крот, и степ- ной слепыш, и австралийский сумчатый крот, и многие другие млеко- питающие, ведущие сходный образ жизни.

Роющие насекомые — медведки также отличаются компактным, коренастым телом и мощными передними конечностями, похожими на уменьшенный ковш бульдозера. По внешнему виду они напоминают ма- ленького крота.

Все летающие виды имеют развитые широкие плоскости — крылья У птиц, летучих мышей, насекомых или расправляющиеся складки кожи по бокам тела, как у планирующих летяг или ящериц.

Организмы, расселяющиеся путем пассивного полета, с потоками воздуха, характеризуются мелкими размерами и очень разнообразной формой. Однако у всех есть одна общая черта — сильное развитие по- верхности по сравнению с весом тела. Это достигается разными путями: за счет длинных волосков, щетинок, разнообразных выростов тела, его Удлинения или уплощения, облегчения удельного веса. Так выглядят и мелкие насекомые, и плоды-летучки растений (рис. 31).

47

Внешнее сходство, возникающее у представителей разных не- родственных групп и видов в результате сходного образа жиз- ни, называют конвергенцией.

Она затрагивает преимущественно те органы, которые непосредственно взаимодействуют с внешней средой, и гораздо слабее проявляется в строении внутренних систем — пищеварительной, выделительной, нервной (рис. 30).

Форма растения определяет особенности его отношений с внешней средой, например способ перенесения холодного времени года. У деревь-

 

ев и высоких кустарников самые уязвимые их части — почки возобнов- ления подвержены зимним ветрам и морозам. У многолетних трав с от- мирающими на зиму побегами они скрыты под снегом и слоем опада. У луковичных и корневищных растений — защищены еще и слоем зем- ли. Однолетники переносят неблагоприятное время года в состоянии по- коящегося семени.

Форма лианы — со слабым стволом, обвивающим другие растения, может быть как у древесных, так и у травянистых видов. К ним относят- ся виноград, хмель, луговая повилика, тропические лианы. Обвивая стволы и стебли прямостоячих видов, лиановидные растения выносят свои листья и цветки к свету (рис. 32).

В сходных климатических условиях на разных материках возника- ет сходный внешний облик растительности, которая состоит из различ- ных, часто совершенно не родственных видов.

Внешнюю форму, отражающую способ взаимодействия со средой обитания, называют жизненной формой вида. Разные виды мо- гут иметь сходную жизненную форму, если ведут близкий об- раз жизни.

АСк

• Конвергенция. • Форма тела животных и растений отра- Жизненная форма. жает их приспособленность к определен-

ному образу жизни. Даже неродственные виды  могут  быть  внешне  похожими, если ведут сходный образ жизни в сход- ной среде.

 

 

Жизненная форма вырабатывается в ходе вековой эволюции видов. Те виды, которые развиваются с метаморфозом, в течение жизненного цикла закономерно сменяют свою жизненную форму. Сравните, напри- мер, гусеницу и взрослую бабочку или лягушку и ее головастика. Неко- торые растения могут принимать разную жизненную форму в зависимо- сти от условий произрастания. Например, липа или черемуха могут быть и прямостоящим деревом, и кустом.

Сообщества растений и животных устойчивее и полноценнее, если они включают представителей разных жизненных форм. Это значит, что такое сообщество полнее использует ресурсы среды и имеет более разно- образные внутренние связи.

Состав жизненных форм организмов в сообществах служит как бы индикатором особенностей окружающей их среды и происходящих в ней изменений.

Инженеры, конструирующие летательные аппараты, внимательно изучают разные жизненные формы летающих насекомых. Созданы мо- дели машин с машущим полетом, по принципу движения в воздухе дву- крылых и перепончатокрылых. В современной технике сконструирова- ны шагающие машины, а также роботы с рычажным и гидравлическим способом движения, как у животных разных жизненных форм. Такие машины способны передвигаться по крутым склонам и бездорожью.

 

50

• Примеры и дополнительная информация

1. Высоко в горах можно встретить удивительной формы растения- подушки. Их сильно ветвящиеся побеги так коротки и тесно ску- чены, что растения напоминают плотные полушария. В условиях низких температур и сильных ветров такая форма роста защищает нежные почки от неблагоприятных воздействий.

В суровых полярных пустынях, где почти не растут цветковые, по- душковидную форму имеют куртинки мхов и лишайников, ютя- щиеся по трещинам мерзлого грунта.

2. По законам физики тело, быстро двигающееся в воде или воздухе, должно преодолевать лобовое сопротивление, сила которого зави- сит от плотности среды, скорости движения и формы тела. По рас- четам, в воде такое сопротивление меньше всего в том случае, если длина быстродвижущегося тела относится к его диаметру пример- но как 5:1. Действительно, именно такие пропорции свойственны наиболее быстро плавающим животным — дельфинам, меч-рыбе, тунцам, китам, вымершим водным ящерам — ихтиозаврам. Голо- воногие моллюски — кальмары, когда плывут, складывают свои щупальца и тоже принимают торпедовидную форму. По форме те- ла плывущего животного можно безошибочно определить ту мак- симальную скорость, на которую оно способно.

3. Впервые на сходство форм разных видов животных в связи со сход- ным образом жизни указал в XIX в. К. Ф. Рулье, профессор Москов- ского университета. В лекциях по зообиологии он описал общие чер- ты «водяных», «воздушных» и «земляных» животных, указав на приспособления к плаванию, полету, прыганью, лазанью и рытью. Основоположником учения о сходстве форм у растений был извест- ный немецкий ботаник-путешественник А. Гумбольдт. В начале XIX в. он описал внешнее сходство растений на разных континен- тах в похожих климатических условиях.

4. По правилу Аллена, установленному еще в XIX в., существует связь между строением тела теплокровных животных (птиц и мле-

 

51

 

 

 

копитающих) и климатом, в котором они живут. У животных хо- лодного климата все выступающие части тела (уши, хвост, конеч- ности) намного короче, чем у родственных им видов в теплых кра- ях. Эти особенности строения уменьшают общую поверхность те- ла, через которую происходят потери тепла из организма (рис. 33).

5. Любая группа организмов имеет свои приспособительные формы. По внешнему облику можно легко определить, в каких условиях живет данный вид. Например, среди саранчовых насекомых оби- татели густой злаковой растительности отличаются зеленым цве- том, стройным, сжатым с боков телом с гладкими покровами, заостренной формой головы. У обитателей открытых пустынных участков тело коренастое, широкое, покрыто бугорками и морщин- ками, окрашено под цвет грунта, угол головы тупой, задние бедра очень мощные (рис. 34).

Q Вопросы. 1. Конвергентное сходство видов облегчает или затрудняет работу систематиков? Почему? 2. Основоположник современной систематики Карл Лин- ней, живший в XVIII в., сначала относил китов к рыбам и лишь через несколько лет исправил свою ошибку. Объясните, на основании чего он мог прийти к ложному

 

заключению и что могло послужить доказательством истинного систематического положения китообразных. 3. Среди мелких почвенных животных различают жиз-

'* • ненные формы поверхностных и глубинных обитателей. Как изменится состав жиз- ненных форм таких животных в местах массового отдыха, где ходит очень много людей? 4. Какие общие приспособительные черты можно отметить во внешней форме верблюда и страуса? 5. В каких условиях адаптивна форма растения пе- рекати-поле? 6. Во влажном тропическом климате среди растительности преоб- ладают древесные формы, в умеренном и холодном увеличивается доля травяни- стых многолетников с подземными почками возобновления. Объясните, с чем это связано.

• Темы ДЛЯ дискуссий. 1. Применимо ли правило Аллена к человеку? 2. Ка- кие изменения — в составе видов или в составе жизненных форм — отражают более серьезные перестройки в природных сообществах? Как вы предложите в связи с этим организовать службу мониторинга в заповедниках? 3. Предложите

•,. конструкцию парящего в воде аппарата на основе анализа жизненных форм с  у представителей планктона (см. рис. 16). 4. Экологическая инженерия разраба- тывает принципы создания искусственных сообществ и восстановления нарушен- ных. Вам надо создать парк для отдыха. С чего следует начинать планирование

1 мероприятий — с подбора жизненных форм или видов растений? Почему? 5. Пе- ред вами задача — восстановить лес на безжизненных глинистых отвалах в мес- тах добычи полезных ископаемых. Какие формы растений и животных вы подбе- рете для этих целей?

 

 

ВСПОМНИГЕ               § 7#  Приспособительные ритмы

Суточные                                            ЖИЗНИ

и сезонные

изменения в  природе   Жизнь на Земле развивалась в условиях регу-

лярной смены дня и ночи и чередования вре- мен года из-за вращения планеты вокруг своей оси и вокруг Солнца. Рит- мика внешней среды создает периодичность, т. е. повторяемость усло- вий в жизни большинства видов. Регулярно повторяются как критиче- ские, трудные для выживания периоды, так и благоприятные.

Приспособленность к периодическим изменениям внешней среды выражается у живых существ не только непосредственной реакцией на изменяющиеся факторы, но и в наследственно закрепленных внутрен- них ритмах.

Суточные ритмы. Суточные ритмы приспосабливают организмы к смене дня и ночи. У растений интенсивный рост, распускание цветков приурочены к определенному времени суток. Животные в течение суток сильно меняют активность. По этому признаку различают днев- ные и ночные виды.

Суточный ритм организмов — это не только отражение смены внеш- них условий. Если поместить человека, или животных, или растения в постоянную, стабильную обстановку без смены дня и ночи, то сохраня- ется ритмика процессов жизнедеятельности,  близкая к суточной (рис. 35). Организм как бы живет по своим внутренним часам, отсчиты- вая время.

Суточный ритм может захватывать многие процессы в организме. У человека около 100 физиологических характеристик подчиняются су- точному циклу: частота сокращения сердца, ритм дыхания, выделение гормонов, секрета пищеварительных желез, кровяное давление, темпе- ратура тела и многие другие. Поэтому, когда человек бодрствует вместо сна, организм все равно настроен на ночное состояние и бессонные ночи плохо отражаются на здоровье.

Однако суточные ритмы проявляются не у всех видов, а только у тех, в жизни которых смена дня и ночи играет важную экологическую роль. Обитатели пещер или глубоких вод, где такой смены нет, живут по другим ритмам. Да и среди наземных жителей суточная периодичность

выявляется не у всех. Например, крохотные землеройки сменяют активность и отдых каждые 15—20 минут, невзирая на день или ночь. Из-за высокой скорости обмена веществ они вынуждены питаться круг- лосуточно.

В опытах при строго постоянных условиях плодовые мушки-дрозо- филы сохраняют суточный ритм в течение десятков поколений. Эта периодичность передается у них по наследству, как и у многих других видов. Так глубоки приспособительные реакции, связанные с суточной цикликой внешней среды.

Нарушения суточной ритмики организма в условиях ночной рабо- ты, космических полетов, подводного плавания и т. п. представляют серьезную медицинскую проблему.

Годовые ритмы. Годовые ритмы приспосабливают организмы к се- зонной смене условий (рис. 36). В жизни видов периоды роста, размно- жения, линек, миграций, глубокого покоя закономерно чередуются и повторяются таким образом, что критическое время года организмы встречают в наиболее устойчивом состоянии. Самый же уязвимый процесс — размножение и выращивание молодняка — приходится на наиболее благоприятный сезон. Эта периодичность смены физиологиче- ского состояния в течение года во многом врожденная, т. е. проявляется как внутренний годовой ритм. Если, например, австралийских страусов или дикую собаку динго поместить в зоопарк Северного полушария, период размножения у них наступит осенью, когда в Австралии весна. Перестройка внутренних годовых ритмов происходит с большим трудом, через ряд поколений.

Подготовка к размножению или к перезимовке — длительный про- цесс, который начинается в организмах задолго до наступления крити- ческих периодов.

Резкие кратковременные изменения погоды (летние заморозки, зим- ние оттепели) обычно не нарушают годовых ритмов растений и живот- ных. Главный экологический фактор, на который реагируют организмы в своих годовых циклах, — не случайные изменения погоды, а фото- период — изменения в соотношении дня и ночи.

Длина светового дня закономерно изменяется в течение года, и имен- но эти изменения служат точным сигналом приближения весны, лета, осени или зимы.

Способность организмов реагировать на изменение длины дня получила название фотопериодизм.

Если день сокращается, виды начинают готовиться к зиме, если Удлиняется — к активному росту и размножению. В этом случае для Жизни организмов важен не сам фактор изменения длины дня и ночи,

55

а его сигнальное значение, свидетельствующее о предстоящих глубо- ких изменениях в природе.

Как известно, длина дня сильно зависит от географической широты. В северном полушарии на юге летний день значительно короче, чем на севере. Поэтому южные и северные виды по-разному реагируют на одну и ту же величину изменения дня: южные приступают к размножению при более коротком дне, чем северные.

 

 

• Суточные ритмы. • Суточные, годовые и приливно-отлив- Годовые ритмы.                                                             ные ритмы жизнедеятельности организ- Фотопериод.                                                    мов приспосабливают их к циклическим Фотопериодизм.                      изменениям во внешней среде. На при-

ближающийся сезон года животные и растения настраиваются заранее, реаги- руя на изменения фотопериода.

 

 

• Примеры и дополнительная информация

1. Исследователи пещер — спелеологи подробно изучали свою су- точную ритмику. Они спускались в пещеру на длительный срок (1—3 месяца) без часов и строили свой режим работы, сна, еды и отдыха на основании собственных ощущений времени. Связь с поверхностью была односторонняя, они не получали никакой ин- формации извне. Снаружи их сигналы тщательно записывались и анализировались. Оказалось, что в постоянных условиях чело- век сохраняет регулярную цикличность сна и бодрствования, но период этого цикла не совсем точно равен 24 часам, а может отли- чаться на несколько минут. За много суток эта разница суммиру- ется, и через некоторое время спелеологи ложатся спать тогда, ко- гда на поверхности день, а бодрствуют ночью. По окончании экс- перимента оказывается, что их отсчет времени на несколько дней не совцадает с реальными датами.

Такие же результаты получены в многочисленных опытах с жи-

вотными. Их внутренний ритм в постоянных условиях оказывает- ся не строго суточным, а околосуточным, при смене же дня и ночи внешняя ритмика как бы поправляет внутреннюю и настраивает ее на 24 часа.

2. Самая сложная ритмика у обитателей морской приливно-отливной зоны. Так, у берегов Атлантического океана вода поднимается и спадает дважды в сутки с периодом  12,4 часа.  Следовательно,

 

57

 

точное время приливов постепенно сдвигается. На время отлива моллюски плотно сжимают раковины, а рачки прячутся в песок или под мокрые водоросли. На этот ритм их жизни, кроме того, накладывается еще и суточная периодичность. Рачки и крабы во время дневных приливов ведут себя активнее, чем ночью.

3. В одном из экспериментов белок-летяг держали в клетках при по- стоянной темноте. Зверьки эти в природе активны ночью, а днем спят. При регулярной смене дня и ночи они дружно просыпаются и засыпают примерно в одно и то же время. В опыте же каждая летяга жила по собственному околосуточному ритму, а он оказал- ся слегка различным у разных особей: у одних отставал от суток на 5—10 минут, у других — на несколько минут опережал сутки. В результате через некоторый период наступило полное рассогла- сование общей активности: каждый зверек просыпался и засыпал в свое время. Когда восстановили смену дня и ночи, активность летяг снова упорядочилась.

4. Виды с широким распространением по-разному реагируют на одну и ту же продолжительность дня в разных частях своего ареала. Критическая длина дня, при которой прекращается рост и раз- витие личинок у бабочки стрельчатки щавелевой, на широте Сухуми — 14,5 часа, в окрестностях Витебска — 18,06, а под Санкт-Петербургом — 19,5 часа.

• Задания. 1. Нарисуйте на листе бумаги цветочные часы, определив такую по- следовательность посадки разных растений на клумбе, чтобы по ней можно было определять время. В таблице приведен сокращенный список тех видов, из кото- рых известный шведский ботаник Карл Линней впервые создал такие часы в окре- стностях города Упсала, где он жил и работал. 2. В некоторых особо засушливых районах Австралии и Африки годовые ритмы размножения у местных видов птиц не проявляются. Они откладывают яйца через разные периоды времени сразу же после редких дождей. Объясните, в чем причины такого исключения. Следует ли ожидать у этих видов проявления фотопериодизма? 3. Измерьте у себя по пульсу ритм сердечных сокращений в спокойном состоянии в разное время суток (напри- мер, в 8, 15 и 21 час). Повторите измерения в течение 3—4 дней. Сопоставьте результаты. Проявляется ли суточный ритм в частоте ваших сердечных сокраще- ний? 4. Приведите примеры видов, у которых, по вашему мнению, не должно быть суточных ритмов, и объясните, почему вы так думаете. 5. На бульварах города в суровую зиму вымерзла часть тополей. Больше всего пострадали деревья, расту- щие возле уличных фонарей. Почему?

 

• Темы ДЛЯ ДИСКУССИЙ. 1. Многие уверяют, что ночью в тишине гораздо продуктивнее подготовка к экзаменам, чем днем. Согласны ли вы с этим? Обос- нуйте ответ. 2. Если бы от вас зависела организация работы в ночную смену на предприятии, что бы вы выбрали: а) постоянную ночную работу с повышенной оп- латой для тех, кто согласен на такой режим; б) чередование дневной и ночной

 

58

 

паботы для каждого с увеличенным отдыхом после ночи; в) только дневную работу

K=£S5=SS£ESS £

=r=S™=.=.==.T=2=r,=

^еренноГ о или тропического климата встречаются виды, наиболее чувстви- тельные к длине дня?