Приливные и годовые ритмы

Удары волн о берег и смена сезонов могут повлиять на эндогенные биологические ритмы. Эти приливные и годовые ритмы являются самыми короткими и самыми длинными соответственно.

Неудивительно, что многие морские животные проявляют биологические ритмы, связанные с приливами и отливами и периодически повторяющиеся каждые 12,4 часа. Приспособление к этим ритмам позволяет животным выживать в условиях местообитаний с резкими циклическими изменениями, состоящими в том, что сначала территория покрывается водой, а затем за следующие 6 часов, открывается палящему солнцу и хищникам, сидящим в засаде не пляже.

Зелёный краб (Carcinasmaenas) хорошо прячется среди камней или в расщелинах, когда прилив отступает. Однако он твёрдо знает, что можно выходить из своего убежища, когда вода снова начинает покрывать берег. Он один из тех животных, которые обитают в приливно- отливной зоне морских побережий и, появляясь и прячась, ярко демонстрирует ритмическое поведение. Некоторые приливные ритмы не являются эндогенными, они запускаются только внешними воздействиями – изменениями солёности, давления, температуры, механическим воздействием, причиняемым потоком воды.

Тем не менее, существует ряд фиксированных эндогенных приливных ритмов, для которых внешние воздействия служат в основном для синхронизации с приливами, а не для их запуска. Даже после того, как североамериканские манящие крабы (род Uca) содержались в полной темноте, без приливов на протяжении 25 дней, они всё ещё демонстрировали обычный, связанный с приливами ритм появления и затаивания, подтверждая, что эти ритмы являются эндогенными. В местах обитания этих видов крабов, на берегу моря приливы опаздывают на 50 минут каждый день. Это запоздание было смоделировано в экспериментальном приливном ритме, созданным для этих крабов изучавшим их в начале 1970 года доктором Ж. Палмером. В отличие от зелёных, манящие крабы появляются при низком приливе для поисков партнёра и демонстрации территориального поведения и прячутся под водой во время высокого прилива.

Годовые ритмы

Годовые ритмы с периодом в 365 дней служат причиной разного рода поведенческих феноменов, происходящих только один раз в году, включая миграции животных в разных уголках земного шара, зимнюю спячку и даже смену оперения и окраски меха в течении года. Так как годовую ритмику составляют очень длительные периоды времени, их сложно смоделировать в экспериментах и соответственно выяснить, являются ли годовые ритмы, демонстрируемые животными, только запускаемыми внешними факторами или эндогенными.

Эксперименты, предполагают содержание животных в искусственных условиях постоянного света или темноты, или температуры в течении многих лет, для того чтобы пронаблюдать, сохраняется ли определённый ритм. Присутствие эндогенных ритмов было выявлено у нескольких различных видов. Например было показано, что годовой цикл линьки обоих видов – садовой славки (Sylviaborin) является эндогенным.

Птицы обоих видов содержались в постоянных условиях при 12-часовой освещённости и следующей за ней 12-часвой темноты на протяжении более чем двух лет. Этот режим исключал какие-либо сезонные изменения освещенности, и при нём годовой цикл линьки сохранился.

В лабораторных экспериментах было доказано, что изменения в семенниках обыкновенного скворца (Sturnusvulgaris) управляются эндогенными ритмами. Таким же образом при содержании многие годы в постоянной темноте жука антренуса (Anthrenusverbasci) он сохранял свой годовой ритм появления взрослого насекомого из куколки. И пятнистый олень (Cervusnippon) продолжал сбрасывать и отращивать рога ежегодно, несмотря на световой режим, экспериментально навязанный ему.

В другую очень важную группу биологических ритмов, имеющих огромное значение для высших и низших организмов, входят сезонные (околосезонные), годичные ритмы, обусловленные вращением Земли вокруг Солнца. Сезонные изменения растительного покрова Земли, миграция птиц, зимняя спячка ряда видов животных — это примеры ритмов с годичным периодом. Сезонные колебания жизненных функций характерны и для человека. Так, в регионах с сезонными контрастами климата интенсивность обмена веществ выше зимой, чем летом. Холод является адекватным стимулятором функции щитовидной железы. Артериальное давление, количество эритроцитов, гемоглобина обычно ниже в жаркое время года. Весной и летом у большинства людей работоспособность выше, чем зимой. Пик выдающихся спортивных достижений приходится на весенне-летний и ранний осенний периоды. Хорошо известно волнообразное течение многих заболеваний, при котором периоды обострения сменяются длительными ремиссиями: так, туберкулез чаще обостряется весной, а язвенная болезнь желудка и двенадцатиперстной кишки — весной и осенью. В осенне-зимний и весенний периоды выявляют наибольшее число первичных больных инсулинозависимых сахарным диабетом.

Сезонные колебания физиологических показателей у многих теплокровных в определенной мере повторяют суточные: в зимний период отмечается понижение обмена и двигательной активности, в весенне-летний — активизация физиологических процессов.