Фотопериодизм. Эволюционные аспекты фотопериодизма. Значение света, темноты, их продолжительности и чередования фаз для жизнедеятельности.

Фотопериодизм — реакция живых организмов (растений и животных) на суточный ритм освещённости, продолжительность светового дня и соотношение между темным и светлым временем суток (фотопериодами).

Под действием реакции фотопериодизма растения переходят от вегетативного роста к зацветанию. Эта особенность является проявлением адаптации растений к условиям существования, и позволяет им переходить к цветению и плодоношению в наиболее благоприятное время года. Помимо реакции на свет, известна также реакция на температурные воздействия — яровизация растений.

За восприятие фотопериодических условий у растений отвечают особые рецепторы листьев (например, фитохром).

Растения делят на длиннодневные, зацветают при непрерывной суточной освещенности более 12 часов и короткодневные, зацветают при непрерывной суточной освещенности менее 12 часов. Есть и нейтральные, для цветения им необходимо 12 часов. В умеренных широтах короткие дни весной, а длинные — в середине лета. Поэтому короткодневные цветут весной и осенью, а длиннодневные — летом.

Известно, что длина светового дня, кроме времени года, зависит от географического положения местности. Короткодневные виды живут и произрастают в основном в низких широтах, а длиннодневные – в умеренных и высоких. У видов с обширными ареалами северные особи могут отличаться по типу фотопериодизма от южных. Таким образом, тип фотопериодизма – это экологическая, а не систематическая особенность вида.

По мере повышения географической широты критическая длина дня возрастает. Например, переход в диапаузу яблоневой листовертки на широте 32° происходит при продолжительности светлого периода суток, равной 14 ч, 44° – 16 ч, 52° – 18 ч. Критическая длина дня часто служит препятствием для широтного передвижения растений и животных, для их интродукции.

Фотопериодизм растений и животных – наследственно закрепленное, генетически обусловленное свойство. Однако фотопериодическая реакция проявляется лишь при определенном воздействии других факторов среды, например в определенном интервале температур. При некотором сочетании экологических условий возможно естественное расселение видов в несвойственные им широты, несмотря на тип фотопериодизма.

Фотопериодизм известен также у животных — насекомых, рыб, птиц, млекопитающих. Реакция на длину светового дня регулирует начало брачного периода, линьки, зимней спячки и т. д.

3. Аутэкологические понятия и законы. Гомеостатические реакции организма на изменение экологической ситуации (два пути адаптации). Виды конформисты и регуляторы. Правило оптимума и минимума (правило Либиха-Тинемана). Правило Бергмана и Аллена.

Существование гомеостатических механизмов на уровне особи или вида, поддерживает уровни биоактивности, несмотря на колебания внешних факторов.

Существует 2 вида адаптации к внешним факторам:

1. Пассивный. Адаптация по толерантности. Свойственна хладнокровным организмам. На организменном уровне происходит изменение структурных и биологических параметров, эти виды называются виды-конформисты.

2. Активный. Организм с помощью специфических адаптивных механизмов компенсирует изменения, вызванные действующим фактором, таким образом, что внутренняя среда остается относительно постоянной. Адаптация по резистентному типу, поддержание гомеостаза организма. Виды – регуляторы.

3. Человек – вид – регулятор, но может быть и конформистом ( при подъеме в горы учащается пульс, количество эритроцитов).

Правило оптимума.

Помимо качественной специфики фактора ( влияние на те или иные процессы со стороны организма) реакция на него со стороны организма во много определяет интенсивность воздействие фактора его дозировкой. Количество фактора (доза) соответствует потребностям организма и обеспечивает наиболее благоприятные условия для его жизни, рассчитанное как оптимум. Диапазон колебаний соответствующий указанным условиям, составляет зону оптимума. Зоны количественного выражения фактора, отклоняются от оптимума, но не нарушают жизнедеятельности организма, определяются как зоны нормы. Их 2: зона недостаточной выраженности фактора и зона избытка. Виды, переносящие большие отклонения фактора от оптимума – эвритопные, малые – стенотопные.

Правило минимума ( Либиха-Тинемана).

Еще в 19 веке ученый Либих сформулировал правило минимума в соответствие, с которым возможность существования данного организма в определенном районе и степень его процветания зависит от факторов представленных в наименьшем количестве (лимитирующие факторы). Это правило дополнил Тинеман (1939). «Тот из необходимых факторов среды определяет плотность популяции данного вида живых существ…который действует на стадию развития, имеющую наименьшую экологическую валентность, при том действует в количестве или интенсивности наиболее далеких от оптимума».

Правило Бергмана.

У животных одного вида размеры тела больше в холодных частях ареала и меньше в теплых его частях, размер тела увеличивается с широтой местности. Правило отражает адаптацию животных к поддержанию постоянной температуры тела в различных климатических условиях: у более крупных особей отношение поверхности тела к его объему меньше, чем у мелких, поэтому и меньше расходуют энергии для поддержания той же температуры тела. Исключение: роющие млекопитающие.

Правило Аллена.

У теплокровных животных населяющих более теплые участки и ареалы выступающие части тела меньше, чем у представителей теплых ареалов. Исключение: длина клюва у птиц определяется характером питания.

Экологическая популяция – население биотопа каким-то биоценозом. Главный критерий популяции – панмиксия – свободный обмен генетической информации.

Адаптации у человека проявляются в 2 формах:

1. Неспецифическая, связанных с общим повышением иммунных свойств и усилением устойчивости организма к неблагоприятным факторам.

2. Специфическая, узко направлена на приспособление к определенным условиям ОС (на холод, повышение теплопродукции).

БИЛЕТ № 34