Реакция растений на суточный ритм освещения которая влияет на их рост и развитие называется

Добавил пользователь Алексей Ф.
Обновлено: 19.09.2024

Важное свойство, которым обладает географическая оболочка нашей планеты — ритмичность. Что такое ритмичность в биологии?

Понятие адаптивных биологических ритмов

Ритмичность в биологии — это процесс повторения явлений в определенное время.

Будучи одной из составляющих географической оболочки, биосфера также подвержена ритмичности. Жизнедеятельность организмов на планете во многом зависит от движения тел Солнечной системы, изменений температуры, влажности и освещенности. На все эти изменения живые организмы реагируют.

На случай периодических изменений интенсивности экологических факторов у организмов есть специальные приспособленческие реакции — это адаптивные биологические ритмы.

Адаптивные биологические ритмы в зависимости от длительности причин возникновения делятся на:

  • суточные;
  • приливно-отливные;
  • сезонные;
  • годовые;
  • многолетние.

Биологические часы — способность живых организмов выдавать реакцию на течение времени.

С помощью этого явления живые организмы могут согласовывать свои физиологические ритмы с изменениями, происходящими в окружающей среде.

Характеристика биологических ритмов

Рассмотрим подробнее каждый из вариантов биологических ритмов.

Суточные ритмы

Планета Земля вращается вокруг своей оси — полный оборот она совершает за 24 часа. В результате, в течение суток два раза меняется освещенность, которая становится причиной температурных колебаний, изменения влажности и атмосферного давления. Все это непосредственно влияет на активность живых организмов.

Солнечный свет очень важен для жизнедеятельности: он задает периодичность процессов фотосинтеза, транспирации, времени, когда будут раскрываться и закрываться цветки у растений. Животных изменения освещенности тоже затрагивают: смена дня и ночи влияет на особенности их физиологических процессов. Отсюда условное деление всех животных на ночных и дневных.

Однако в случае изменения условий среды, меняется и суточная активность живых организмов.

В жарких пустынях, когда температура днем достигает максимума, а влажность — минимума, дневные животные проявляют свою активность ночью.

Суточные ритмы связаны и с человеком, который также является частью природы. Интенсивность более ста его жизненных функций определяется временем суток.

Приливно-отливные ритмы

Приливно-отливные ритмы — результат взаимодействий Земли и Луны. Наиболее полно и явно они наблюдаются у обитателей прибрежных участков Мирового океана (такие участки называются литорали).

В течение лунных суток — они длятся 24 часа и 50 минут — прилив и отлив происходят по два раза. Такая смена природных условий заставляет организмы к ней приспосабливаться. Каждый организм приспосабливается по-своему:

  • отдельные животные, такие как моллюски, зарываются в ил;
  • некоторые меняют окраску тела;
  • есть животные, которые уходят дальше в океан.

Приливно-отливные ритмы определяют размножение рыб атерин-грунион. Нерест осуществляется только тогда, когда Луна находится в определенной фазе.

Сезонные ритмы

Сезонные ритмы — результат вращения Земли вокруг Солнца. Это вращение приводит к изменению климата на планете. Сезонные ритмы определяют такие процессы как размножение, развитие, жизненные циклы, линька, спячка, миграция, состояние покоя и период вегетации у растений, а также многое другое.

Многолетние циклы

Многолетние циклы — результат изменения солнечной активности и взаимодействия небесных тел Солнечной системы.

Массовое размножение перелетной саранчи в отдельные годы — яркий пример многолетних циклов.

Также пример многолетних циклов — периодическое отклонение холодного перуанского течения у берегов Южной Америки. Это явление называется Эль-Ниньо, и происходит оно раз в 11-12 лет.

Фотопериодизм

Длительность светового дня — важное условие существования и жизни всех организмов, а также самый стабильный экологический фактор.

Фотопериодизм — комплекс наследственных реакций живого организма на то, как изменяется световой период суток.

Это свойство встречается у всех организмов. Однако наиболее ярко проявляется у тех, что живут в условиях, когда сезонные изменения среды происходят резко.

Изменение длительности светового дня у растений проявляется тем, что они меняют интенсивность синтеза фитогормонов. За счет этого регулируется рост и развитие растения.

Фотопериодизм очень ярко проявляется у перелетных птиц: сокращение светового дня является сигналом для миграции.

а)листья мелкие, узкие, жесткие. с толстой кутикулой и большим количеством механических тканей; б)листовые пластинки широкие и тонкие; в)листовые пластинки имеют рыхлое сложение тканей с большими межклетниками.

8. Криофиты – это растения:

а)обитающие в засушливых зонах; б)сухих и холодных местах обитания; в)обитающие в условиях повышенного увлажнения.

9. По отношению к механическим свойствам почвы, выделяют следующую экологическую группу растений:

а) псаммофиты; б)литофиты; в)гликофиты.

10. Растения, обитающие на сильно засоленных почвах, относят к экологической группе растений:

а) галофиты ; б)литофиты; в)гликофиты.

11. Наиболее важными для фотосинтеза являя.ются лучи солнечного спектра:

а) синей и зеленой части ; б) красной и зеленой; в)красной и синей

12. Отрицательное влияние ветра проявляется:

13. Наиболее чувствительны к загрязнению воздуха:

а) хвойные деревья и лишайники ; б)лиственные деревья и лишайники; в)только лишайники.

14. Зоогенные факторы, влияющие на растения, относят к группе экологических факторов:

а) абиотических ; б)биотических; в)эдафических.

15. Процентное соотношение отраженной радиации к падающей, называется:

а) фотопериодизм ; б)альбедо; в)фотосинтетически активная радиация.

1. Объясните, почему стратегия избегания характерна для растений-эфемеров.

2. Согласно системы стратегий Раменского, виоленты – это…….

3. Приведите классификацию жизненных форм растений по И.Г. Серебрякову и укажите в каком направлении шла эволюция этих жизненных форм.

4. Объясните, почему в спектре жизненных форм растительности Земли преобладают фанерофиты (43%) и мало гидрофитов (1%).

5. а) абиотических ; б)биотических; в)эдафических.

6. Кедровый темнохвойный лес Бурятии состоит из видов:

сосна сибирская (кедр), лиственница, жимолость, черника, зеленый мох, голубика, брусника, багульник болотный рододендрон, можжевельник сибирский, вейник, линнея северная, чемерица, лук-черемша, седмичник, майник двулистный, бадан, грушанка. Определите жизненные формы эти растений и заполните таблицу:

Реакция организмов на сезонные изменения длины дня получила название фотопериодизма. Его проявление зависит не от интенсивности освещения, а только от ритма чередования темного и светлого периодов суток.

Фотопериодическая реакция живых организмов имеет большое приспособительное значение, так как для подготовки к переживанию неблагоприятных условий или, наоборот, к наиболее интенсивной жизнедеятельности требуется довольно значительное время. Способность реагировать на изменение длины дня обеспечивает заблаговременные физиологические перестройки и пригнанность цикла к сезонным сменам условий. Ритм дня и ночи выступает как сигнал предстоящих изменений климатических факторов, обладающих сильным непосредственным воздействием на живой организм (температуры, влажности и др.). В отличие от других экологических факторов ритм освещения влияет лишь на те особенности физиологии, морфологии и поведения организмов, которые являются сезонными приспособлениями в их жизненном цикле. Образно говоря, фотопериодизм – это реакция организма на будущность.

Хотя фотопериодизм встречается во всех крупных систематических группах, он свойствен далеко не всем видам. Существует много видов с нейтральной фотопериодической реакцией, у которых физиологические перестройки в цикле развития не зависят от длины дня. У таких видов либо развиты другие способы регулирования жизненного цикла (например, озимость у растений), либо они не нуждаются в точном его регулировании. Например, там, где нет резко выраженных сезонных изменений, большинство видов не обладает фотопериодизмом. Цветение, плодоношение и отмирание листьев у многих тропических деревьев растянуто во времени, и на дереве одновременно встречаются и цветки и плоды. В умеренном климате виды, успевающие быстро завершить жизненный цикл и практически не встречающиеся в активном состоянии в неблагоприятные сезоны года, также не проявляют фотопериодических реакций, например многие многолетние эфемероидные растения и эфемеры.

Различают два типа фотопериодической реакции: короткодневный и длиннодневный. 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.

У длиннодневных растений и животных увеличивающиеся весенний и раннелетний дни стимулируют ростовые процессы и подготовку к размножению. Укорачивающиеся дни второй половины лета и осени вызывают торможение роста и подготовку к зиме (рис. 66). Так, морозостойкость клевера и люцерны гораздо выше при выращивании растений на коротком дне, чем на длинном. У деревьев, растущих в городах близ уличных фонарей, осенний день оказывается удлиненным, в результате у них задерживается листопад и они чаще подвергаются обморожению.


Рис. 66. Фотопериодическая реакция насекомых: А – длиннодневная:

1– листовертка Laspeyresia molesta;

2– белянка Pieris brassicae;

3– щавелевая совка Acronycta rumicis;

4– колорадский жук Leptinotarsa decemlineata.

1– цикадка Stenocranus minutus;

2– тутовый шелкопряд Bombyx mori

Как показали исследования, короткодневные растения особенно чувствительны к фотопериоду, так как длина дня на их родине меняется в течение года мало, а сезонные климатические изменения могут быть очень значительными. Тропические виды фотопериодическая реакция подготавливает к сухому и дождливому сезонам. Некоторые сорта риса в Шри-Ланке, где общее годовое изменение длины дня составляет не более часа, улавливают даже ничтожную разницу в световом ритме, что определяет время их цветения.

Фотопериодизм насекомых может быть не только прямым, но и опосредованным. Например, у капустной корневой мухи зимняя диапауза возникает через воздействие качества пищи, которое изменяется в зависимости от физиологического состояния растения.

Длина светлого периода суток, обеспечивающая переход в очередную фазу развития, получила название критической длины дня для этой фазы. 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. Так, в высокогорных притропических районах много растений длинного дня, выходцев из районов умеренного климата.

Для практических целей длину светового дня изменяют при выращивании культур в закрытом грунте, управляя продолжительностью освещения, увеличивают яйценоскость кур, регулируют размножение пушных зверей.

Средние многолетние сроки развития организмов определяются прежде всего климатом местности, именно к ним и приспособлены реакции фотопериодизма. Отклонения от этих сроков обусловливаются погодной обстановкой. При изменении погодных условий сроки прохождения отдельных фаз могут в определенных пределах изменяться. Это особенно сильно проявляется у растений и пойкилотермных животных. Так, растения, не набравшие необходимой суммы эффективных температур, не могут зацвести даже в условиях фотопериода, стимулирующих переход в генеративное состояние. Например, в Подмосковье береза зацветает в среднем 8 мая при накоплении суммы эффективных температур 75 °C. Однако в годовых отклонениях сроки ее зацветания изменяются от 19 апреля до 28 мая. Гомойотермные животные отвечают на особенности погоды изменением поведения, сроков гнездования, миграций.

Изучением закономерностей сезонного развития природы занимается особая прикладная отрасль экологии – фенология (дословный перевод с греческого – наука о явлениях).

Согласно биоклиматическому закону Хопкинса, выведенному им применительно к условиям Северной Америки, сроки наступления различных сезонных явлений (фенодат) различаются в среднем на 4 дня на каждый градус широты, на каждые 5° долготы и на 120 м высоты над уровнем моря, т. е. чем севернее, восточнее и выше местность, тем позже наступление весны и раньше – осени. Кроме того, фенологические даты зависят от местных условий (рельефа, экспозиции, удаленности от моря и т. п.). На территории Европы сроки наступления сезонных событий изменяются на каждый градус широты не на 4, а на 3 дня. Соединяя на карте точки с одинаковыми фенодатами, получают изолинии, отражающие фронт продвижения весны и наступления очередных сезонных явлений. Это имеет большое значение для планирования многих хозяйственных мероприятий, в частности сельскохозяйственных работ.

Фотопериодизм — реакция организмов на суточ­ный ритм освещения, то есть на соотношение светлого (длина дня) и темного (длина ночи) периодов суток, выражающаяся в изменении процессов роста и развития.

Фото­периодизм присущ растениям и животным.

У растений систематическое и разностороннее изуче­ние фотопериодизма началось в 1920 году. Фотоперио­дизм — приспособительная реакция к комплексу сезонных изменений внешних условий. Одним из проявлений фото­периодизма является фотопериодическая реакция зацвета­ния.

В зависимости от реакции на длину дня, ускоряющей зацветание, растения делятся на: длиннодневные, короткодневные и нейтральные.

Длиннодневные растения распростране­ны в основном в умеренных и приполярных широтах, короткодневные — в областях ближе к субтропикам.

Орга­ны восприятия фотопериода— листья.

Основной результат фотопериодизма — образование в разных органах растений фотогормонов, влияющих на цветение, образование клуб­ней, луковиц, корнеплодов и т.д. и на физиологические процессы (например, переход к покою, засухоустойчи­вость). Используя фотопериодизм, можно регулировать процессы роста и развития растений, в частности цветения, что применяется в селекции.

У животных фотопериодизм контролирует наступление и прекращение брачного периода, плодовитость, се­зонные линьки, переход к зимней спячке и многое другое. Он генетически обусловлен и связан с биологическими ритмами. В формировании фотопериодических реакций участвуют нервные и гормональные механизмы. Значение особенностей фотопериодизма позволяет прогнозировать динамику численности, регулировать ее, управлять разви­тием животных при искусственном их выращивании.

Поскольку каждый живой организм по-своему уникален, для него будет характерен соответствующий только ему оптимальный образ жизни: время сна и бодрствования, режим и состав питания, соответствующая окружающая среда, необходимые физические нагрузки и многое другое.

46.Биоритмы и возраст. Хронобиологическая трактовка тезиса “Старость и болезнь-это стесненная в своей свободе жизнь ”

№47 Определение старения. Периодизация жизни человека. Биология продолжительности жизни. Теории старения (авторы, суть теорий).

Старение человека — как и старение других организмов, это биологический процесс постепенной деградации частей и систем тела человека и последствия этого процесса. Тогда какфизиология процесса старения аналогична физиологии старения других млекопитающих, некоторые аспекты этого процесса, например, потеря умственных способностей, имеют большее значение для человека. Кроме того, большое значение приобретают психологические, социальные и экономические эффекты.

Возрастная периодизация — периодизация этапов в жизни человека и определения возрастных границ этих этапов, принятая в обществе система возрастной стратификации.

Биология продолжительности жизни — это наука о закономерностях длительности жизни организмов, а также о механизмах ее определяющих.

Теория соматических мутаций : Многие работы показали увеличение с возрастом числа соматических мутаций и других форм повреждения ДНК, предлагая репарацию (ремонт) ДНК в качестве важного фактора поддержки долголетия клеток. Повреждения ДНК типичны для клеток, и вызываются такими факторами как жёсткая радиация и активные формы кислорода, и потому целостность ДНК может поддерживаться только за счёт механизмов репарации. Действительно, существует зависимость между долголетием и репарацией ДНК, как это было продемонстрировано на примере фермента поли-АДФ-рибоза-полимеразы-1, важного игрока в клеточном ответе на вызванное стрессом повреждение ДНК. Более высокие уровни PARP-1 ассоциируются с большей продолжительностью жизни.

Теория утрата теломер

Во многих клетках человека утрата способности клеток к делению связана с утратой теломер на концах хромосом, которые утрачиваются после определённого количества делений. Это происходит из-за отсутствия фермента теломеразы, который обычно экспрессуется только у зародышевых и стволовых клеток. Недавно было обнаружено, что окислительный стресс (чрезмерное выделение активных форм кислорода) также может иметь влияние на утрату теломер, значительно ускоряя этот процесс в определённых тканях.

Клеточная теория старение

Важным вопросом старения на уровне клеток и ткани является клеточный ответ на повреждения. Из-за стохастической природы повреждений отдельные клетки стареют, например в связи с достижением границы Хейфлика, быстрее остальных клеток. Такие клетки потенциально могут угрожать здоровью всей ткани. В наибольшей мере такая угроза проявляется среди стволовых клеток, у которых происходит быстрое деление, таких как клетки костного мозга или эпителия кишечника, в связи с большим потенциалом таких тканей в создании мутантных, возможно раковых, клеток. Известно, что именно клетки этих тканей быстро отвечают на повреждения инициацией программы апоптоза. Например, даже низкие дозы радиации (0,1 Gy) вызывают апоптоз в клетках эпителия кишечника, а даже слабый химический стресс вызывает апоптоз стволовых клеток старых мышей.

Как правило, в таких тканях массовый апоптоз является признаком возрастания числа повреждений клеток. С другой стороны, в других тканях ответом на возрастание уровня повреждений может быть арест клеток на определённой стадии клеточного цикла для прекращения деления. Баланс между апоптозом и арестом повреждённых клеток наиболее важен как компромисс между старением и раком. То есть, или организм должен убить повреждённые клетки, или дать им возможность существовать, увеличивая риск возникновения рака. Таким образом, р53 и сокращение теломер, важные факторы в вызывании апоптоза клеток, могут рассматриваться как пример антигонистической плейотропии, как было указано выше.

Сезонные и суточные биоритмы в жизни растений, связанные с периодическими изменениями абиотических факторов.

В средней полосе России, где и расположена Томская область, ярко выражена сезонная периодичность – закономерная смена времён года, обусловленная движением Земли вокруг Солнца. В связи с этим, у каждого вида в природе выработался характерный годичный цикл интенсивного роста и развития, размножения, подготовки к зиме и зимовки – сезонный биоритм. Совпадение каждого периода жизненного цикла с соответствующим временем года имеет решающее значение для существования вида.

Наиболее заметна связь всех физиологических процессов организмов с сезонным ходом температуры. Но опыты показали, что не она служит главным регулятором сезонных явлений в природе. Например, биологические процессы подготовки к зиме у растений начинаются ещё летом, когда температура высока.

Главным фактором, регуляции сезонных циклов у большинства растений и животных является изменение продолжительности световой части суток – дня. Реакция организмов на продолжительность дня получила название фотопериодизма.

Значение фотопериодизма подтверждает опыт с выращиванием берёзы в помещении. При искусственном круглосуточном освещении или продолжительности дня более 15 часов сеянцы берёзы растут непрерывно, не сбрасывая листьев. Но при освещении в течение 10 или 12 часов в сутки рост сеянцев даже летом прекращается, вскоре происходит сбрасывание листьев и наступает зимний покой, как под влиянием короткого осеннего дня.

Продолжительность дня определяет не только наступление зимнего покоя, но и другие сезонные явления у растений.

Так, имеющий большую длину день способствует образованию цветков у большинства наших дикорастущих растений. Такие растения называются длиннодневными . Из культурных к ним относятся рожь, овёс, большинство сортов пшеницы и ячменя, лён.

Однако некоторые растения , преимущественно южного происхождения, например хризантемы, георгины, для цветения нуждаются в коротком дне. Поэтому они зацветают у нас лишь в конце лета или осенью. Растения такого типа называют короткодневными .

Кроме сезонной периодичности в природе наблюдается и суточная периодичность – закономерная смена времени суток, связанная с вращением Земли вокруг своей оси. А с нею связаны суточные биоритмы – процессы жизнедеятельности организмов, связанные с определённым временем суток. Например, одни растения цветут днём, а другие – ночью.

Проследим за растениями цветущими днём. Корзинки одуванчиков при сухой погоде открываются между 5 – 6 часами, а закрываются к 14 – 15 часам. В 6 – 7 часов раскрываются корзинки ястребинки волосистой – закрываются в 15 – 16 часов. Между 6 – 7 часами раскрываются и цветки картофеля и в 14 – 15 часов закрываются. В 6 – 7 часов распускаются голубые цветки льна и к 16 – 17 часам они закрываются. Цветки белой лилии всплывают и раскрываются в 7 часов и закрываются в 17 – 18 часов. В 9 часов распускаются цветки ноготков и закрываются в 15 – 16 часов. У кислицы цветки открываются в 9 – 10 часов и закрываются в 17 – 18 часов.

1.Дайте определения понятий:

А.Сезонная периодичность – это…

Б.Сезонный биоритм – это…

Г.Длиннодневные растения – это…

Д.Короткодневные растения – это…

Е.Суточная периодичность – это…

Ж.Суточные биоритмы – это…

2.Начертите и заполните таблицу. Названия растений расположите в порядке времени их расцветания от самого раннего до самого позднего (от 1 до 7).

Время раскрывания цветков



одуванчик ястребинка волосистая






белая лилия кислица ноготки

Похожие документы:

1 Определение экосистемы. Свойства экосистемы. Структура экосистемы. Разнообразие экосистем биосферы Предметом

. 8 Абиотические факторы. Адаптация организмов к важнейшим абиотическим факторам (температура, свет, влажность). Абиотические факторы — . связан суточный и сезонный ритмы развития растений. Этот ритм называют фотопериодизмом. Ритмические изменения .

. организмов на сезонные изменения условий жизни. Суточные и годовые ритмы в жизни организмов. Сигнальное значение факторов. Фотопериодизм. Суточные ритмы .

Образовательная программа основного общего образования Муниципального бюджетного общеобразовательного учреждения

. влияниям. Выделяют биоритмы суточные, циркадианные, сезонные, цирканнуальные. Таким образом, для растений свет необходим в . обитания. Периодические и непериодические колебания численности популяций под влиянием биотических и абиотических факторов среды .

. значение абиотических факторов. Суточная и сезонная цикличность. Лимитирующие факторы. Правило Либиха. Взаимодействие экологических факторов. . Биоритмы. Результаты устранения или изменения времязадавателей. Переработка временной информации. Фактор .

Читайте также: