Свет в жизни организмов. Экологические группы растений по отношению к световому режиму. Фотопериодизм.
В энергетическом отношении жизнь на Земле обеспечивается постоянным притоком энергии от солнца и использованием её в процессе фотосинтеза. Биологическое влияние солнечного света зависит от его интенсивности и продолжительности действия, спектрального состава, суточной и сезонной периодичности. Поступающая от Солнца лучистая энергия распространяется в пространстве в виде электромагнитных волн: ультрафиолетовые лучи, видимые лучи и инфракрасные лучи.
Инфракрасные (тепловые) лучи (λ >0,75 мкм) повышают температуру природной среды и самих организмов, что имеет особенное значение для холоднокровных животных. У растений инфракрасные лучи играют значительную роль в транспирации (испарение воды с поверхности листьев обеспечивает удаление излишков тепла) и способствует поступлению углекислого газа через устьица. В зависимости от условий обитания, которые отличаются интенсивностью освещения, растения распределены на три экологические группы: светолюбивые, теневыносливые и тенелюбивые.
Приспособления к яркому свету: - относительно малая площадь листовых пластинок; - листья толстые за счет хорошо выраженной столбчатой паренхимы, ориентированные вертикально. Теневыносливые растения характеризуются широкими пределами выносливости к световому фактору: они лучше растут при прямом освещении солнечными лучами, однако способны выносить и затенение. Это в основном лесообразующие породы (бере Приспособления к недостатку света: -относительно большая поверхность листовой пластинки; - листья тонкие, ориентированные к свету.
Фотопериодизм. Распределение потока энергии имеет зональные различия (меняются от места к месту), суточные колебания (смена дня и ночи) и сезонные колебания (изменение длительности освещенного и темного периода суток в течение года). Эти явления связаны с рельефом, вращением Земли и наклоном её орбиты к плоскости вращения. Растительные и животные организмы активно реагируют не только на интенсивность светового фактора, но и на сезонные изменения соотношения продолжительности дня и ночи в течение суток. Таким образом, живые организмы способны измерять время, т. е. обладают биологическими часами – важным приспособлением, позволяющим выжить в конкретных условиях среды. Продолжительность дня и ночи закономерно изменяется в течение года, поэтому для всех биологических систем характерны адаптации, согласовывающие физиологическую активность с ритмом этих временных интервалов.
С езонные ритмы – специфические изменения интенсивности физиологических процессов, процессов роста и размножения, повторяющиеся с годичной периодичностью. Сезонные ритмы жизнедеятельности обеспечивают организмам использование наиболее благоприятных условий для роста и развития. У растений фотопериодический эффект проявляется в согласовании периода цветения и образования плодов с периодом активного фотосинтеза. Длиннодневные растения преимущественно северных широт для цветения нуждаются в длине дня 12 ч и выше (лен, рожь, овес, лук, морковь и др.); короткодневные растения тропического происхождения переходят к цветению, когда продолжительность дня становится менее 12 ч (георгины, хризантемы, просо, кукуруза, конопля и др.). Продолжительность существенно сказывается и на жизнедеятельности животных: фотопериодические реакции определяют поведенческие реакции, миграции, размножение, линьку, наступление периода покоя. Весной, с увеличением длительности светлого периода суток, у птиц появляются миграционные и гнездовые инстинкты, теплокровные животные линяют. Сокращение дня осенью вызывает отлет птиц, у млекопитающих отрастает волосяной покров, некоторые животные впадают в спячку и др. Исследования фотопериодизма позволяют в сельском хозяйстве регулировать процессы роста и развития растений и животных; добиваться повышения урожайности при искусственном освещении овощей и цветов, повышать продуктивность животных и др.
Ритмический характер свойствен многим биохимическим и физиологическим процесса, протекающим в организме человека: суточные колебания температуры тела, артериального давления, биосинтеза и активности различных ферментов и др. Имеются данные о циклическом характере физического состояния и психологических функций. В связи с этим нарушение установившихся ритмов жизнедеятельности может снижать работоспособность, неблагоприятно влиять на здоровье человека. Исследование биоритмов имеет большое значение для разработки мер по организации рационального режима труда и отдыха человека, особенно при адаптации к экстремальным условиям (перелеты в другие часовые пояса, работа в полярных условиях и т. п.), а так же разработка методов предупреждения и лечения различных заболеваний.
|