1. Циклічні зміни в екосистемах, поняття про біологічні ритми
Одне з фундаментальних властивостей природи циклічність більшості відбуваються в ній процесів. Все життя на Землі, від клітини до біосфери, підпорядкована певним ритмам. Природні ритми для будь-якого організму можна розділити на зовнішні (циклічні зміни в навколишньому середовищі) і внутрішні (пов'язані з його власною життєдіяльністю).
Основні зовнішні ритми мають географічну природу, тому що пов'язані з обертанням Землі відносно Сонця і Місяця - відносно Землі. Під впливом цього обертання закономірно змінюється безліч екологічних факторів на нашій планеті, в особливості світловий режим, температура, тиск і вологість повітря, атмосферний енергетичне поле, океанічні припливи і відливи та ін На живу природу впливають і космічні ритми, такі, як періодичні зміни сонячної активності. Зміна сонячної радіації істотно впливає на клімат нашої планети.
Внутрішні цикли - це, перш за все, фізіологічні ритми організмів. Фізіологічні процеси не здійснюються безперервно. Ритмічність виявлена ​​в процесах синтезу ДНК і РНК в клітинах, роботі ферментів і діяльності мітохондрій. Певного ритму підпорядковується поділ клітин, скорочення м'язів, биття серця, дихання, збудливість нервової системи, тобто робота всіх клітин органів і тканин організму. При цьому кожна система має свій власний період. Змінити цей період дією факторів зовнішнього середовища можна лише у вузьких межах, а окремі процеси - зовсім не можна.
Ритмічно здійснюючи свої фізіологічні функції, організм як би відраховує час. Для всіх зовнішніх і внутрішніх ритмів наступ чергової фази залежить, перш все, від часу. Тому час виступає одним з найважливіших екологічних факторів, на які повинні реагувати живі організми, пристосовуючись до зовнішнім циклічним змінам природи. Цілий ряд внутрішніх циклів організмів збігається по періоду з зовнішніми, геофізичними циклами. Це так звані адаптивні біологічні ритми: добові, припливно-відливних, рівні місячному місяцю, річні. Завдяки їм, найважливіші біологічні функції організму (харчування, зростання, розмноження) збігаються з найбільш сприятливим для цього часом доби або року. Адаптивні екологічні ритми виникли як пристосування фізіології живих істот до регулярних екологічних змін у зовнішньому середовищі.
Добовий ритм виявлений у різноманітних організмів: від одноклітинних до людини. У людини відзначено понад 100 фізіологічних функцій, порушених добової періодичністю: сон і неспання, зміна температури тіла, ритм серцевих скорочень, обсяг і хімічний склад сечі, потовиділення, м'язовий і розумова працездатність і т.д.
За зміну сну і неспання тварин ділять на денних і нічних. Яскраво виражена денна активність спостерігається у курей, горобиних птахів, ховрахів, мурах, бабок і ін Характерно нічними тваринами є їжаки, кажани, сови, кабани, більшість котячих і багато інших. Існують також поліфазний види, що мають приблизно однакову активність і вдень, і вночі (багато землерийки, хижаки та ін.)
У ряду тварин добові зміни зачіпають переважно рухову активність і не супроводжуються істотними відхиленнями фізіологічних функцій (Наприклад, у гризунів). Найбільш яскравий приклад фізіологічних зрушень протягом діб дають летючі миші. У одних видів періоди активності строго приурочені до певним його часом, у інших видів можуть зсуватися в залежності від обстановки.
У деяких видів при повній постійності зовнішніх умов (температура, освітленість, вологість і т.д.) продовжують тривалий час зберігатися цикли, по періоду наближені до добового, коли добова циклічність життєдіяльності переходить у вроджені генетичні властивості виду. Такі ендогенні цикли отримали назву циркадних (від латинського circa - В«біляВ» і dies - В«деньВ», В«ДобуВ»). Тривалість таких циклів неоднакова у різних особин одного виду, відрізняється від середнього 24-годинного періоду. У людини циркадні ритми вивчалися в різних ситуаціях: у печерах, герметичних камерах, підводних плаваннях і т.д. Виявилося, що у відхиленнях від добового циклу у людини велику роль відіграють типологічні особливості нервової системи. Циркадні ритми можуть бути різні навіть у членів однієї родини.
Відомий стереотип поведінки, обумовлений циркадного ритму, полегшує існування організмів при добових змінах середовища. Однак при розселенні тварин і рослин і попаданні їх у географічні умови з іншими ритмами дня і ночі занадто міцний стереотип може стати несприятливим. Тому расселительние можливості ряду видів обмежені глибоким закріпленням їх циркадних ритмів. Наприклад, сірі пацюки відрізняються від чорних значно більшою пластичністю добового циклу. У чорних щурів він майже не піддається перебудові, і вигляд має обмежений ареал, тоді як сірі пацюки поширилися практично по всьому світу.
У більшості організмів перебудова циркадного ритму можлива. Зазвичай вона відбувається не ві...
