الموضوع: الكتل الحيوية والأشكال الحيوية للكائنات الحية
خطة:
1. عامل الوقت البيئي
2. الطقوس اليومية والشهرية والسنوية للنباتات والحيوانات
3. التغيرات الموسمية في النباتات والحيوانات
1 عامل الوقت البيئي: تعيش جميع الكائنات الحية في الطبيعة في ظروف بيئية معينة. هناك تبادل مستمر للمواد بين البيئة الخارجية والكائنات الحية ، وهو أمر مهم للحفاظ على النشاط الحيوي للكائنات الحية. تتميز إحدى الخصائص الأساسية للطبيعة الحية بتواتر عمليات الحياة فيها. تخضع جميع عمليات الحياة على الأرض ، من الخلية إلى المحيط الحيوي ، لإيقاع معين. تنقسم الإيقاعات البيولوجية في الطبيعة إلى خصائص داخلية (تتعلق بأنشطتها الحيوية) وخصائص خارجية لجميع الكائنات الحية. الإيقاعات البيولوجية التي تحدث في الكائنات الحية ناتجة عن عوامل معينة. لذلك ، سنتطرق بإيجاز إلى هذه العوامل.
الدورية الداخلية. هذه هي التغييرات التي تحدث في الكائنات الحية. لا تستمر جميع العمليات الفسيولوجية في الكائنات الحية بشكل مستمر.
إيقاعات خارجية (خارجية). تشمل هذه التغييرات المهمة التي تتكرر باستمرار في الطبيعة ، أولاً وقبل كل شيء ، الدورات الموسمية والنهارية الناتجة عن دوران الأرض حول الشمس ، والقمر حول الأرض ولبها.
نتيجة لدوران الأرض حول النواة ، فإن العوامل البيئية على كوكبنا - درجة الحرارة ، والضغط ، والرطوبة ، ونظام الضوء ، والهواء ، والمجال الكهرومغناطيسي في الغلاف الجوي ، والفيضان وعودة المحيطات تتغير بشكل قانوني. التغيرات الدورية في النشاط الشمسي تتأثر أيضا
2 الطقوس اليومية والشهرية والسنوية للنباتات والحيوانات:
الإيقاعات النهارية هي تكيفات محددة للكائنات الحية استجابةً لظروف المناخ المحلي المعقدة التي تشكلت نتيجة للحركة حول قلب الأرض. صفة الدورية اليومية هي الفترة المتناوبة للراحة والنشاط النشط. في بعض الكائنات الحية ، يتزامن النشاط النشط مع وقت الضوء من اليوم ، بينما يتزامن نشاط الكائنات الحية الأخرى. في الأفراد يتوافق مع المساء.
يتكون إيقاع الساعة البيولوجية في الجسم من التكيف مع العوامل البيئية التي تتغير بشكل دوري بين عشية وضحاها ، مثل درجة حرارة الهواء والرطوبة والرياح والضوء والعديد من العوامل المعقدة الأخرى. أيضًا ، قد يعتمد الإيقاع اليومي على ظروف العثور على الطعام. ومع ذلك ، كما هو الحال في الإيقاع الموسمي ، في الإيقاع النهاري ، يعمل الضوء كعامل إشارة (تحذير) رئيسي. في الوقت نفسه ، يلعب تناوب الضوء والظلام دورًا خاصًا. يمكن إثبات ذلك من خلال تغيير نمط الضوء بشكل مصطنع.
أثبتت دراسة الدورات اليومية في الممالك النباتية والحيوانية أن الكائنات الحية لديها أيضًا القدرة على تحديد الوقت. تزهر معظم النباتات في وقت محدد من اليوم ، على سبيل المثال ، يمكن رؤية الحركة اليومية لأوراق نبات الفول بدقة كرونولوجية. سوف اعطي. تسمى خاصية تحديد وقت جميع الكائنات الحية بالساعة البيولوجية.
تمتلك الحيوانات ذات الجهاز العصبي الكامل آليات الساعة البيولوجية على وجه الخصوص. تظهر دراسة الإيقاعات اليومية للحشرات أن ساعتها البيولوجية "مصححة" حسب التوقيت المحلي ، أي أن كل كائن حي يقيس وقته بناءً على عوامل الضوء للمكان الذي يعيش فيه. تؤكد نتائج الملاحظات التي تم إجراؤها على النحل تمامًا الرأي المذكور أعلاه.
في باريس ، تم إعطاء النحل عصير سكري في غرف منفصلة لعدة أيام من 20.10-15 دقيقة إلى 22.10-15 دقيقة بالتوقيت المحلي. ثم تم نقل النحل جوا إلى نيويورك في المساء. في اليوم التالي ، حوالي الساعة 15.00:24 مساءً بتوقيت نيويورك ، بعد XNUMX ساعة بالضبط من إطعامهم الأخير في باريس ، بدأ النحل يطير إلى الخلية.
من الساعة 20.15:22.15 إلى الساعة XNUMX:XNUMX بتوقيت نيويورك ، لم تطير نحلة واحدة إلى المذود. تم الحصول على نتيجة مماثلة عندما تم نقل النحل من نيويورك إلى باريس.
تشير نتائج الاختبارات التي أجريت على الجرابي الأمريكي إلى أن منظم النشاط اليومي في الحشرات يعتمد على آلية هرمونية عصبية ، وأظهرت نتائج الملاحظات الأولية على الجرابي الأمريكي أن إيقاع نشاط الحركة يعتمد على وجود عنصر خاص. إفراز في الجسم: تعمل الخلايا الإفرازية العصبية الخاصة الموجودة على مستوى البطن وجزئيًا على جانب العقد تحت الحلق كمصدر لمثل هذا الإفراز. إذا تم قطع العقدة تحت الحنجرة لدبور إيقاعي نشط وزُرعت في بطن بصلة صغيرة "غير منتظمة" مع إزالة رأسها ، بعد أيام قليلة لوحظ نفس النشاط كما في الحشرة المتبرعة السابقة دون العقدة التي يتم زرعها. تتم. في الوقت نفسه ، تعتمد بداية فترة النشاط بشكل أساسي على الإثارة الناتجة عن الانتقال من الضوء إلى الظلام. هذا التحفيز تستقبله العين الطبيعية.
نتيجة للملاحظات ، أصبح من الواضح أنه على الرغم من أن الخلايا الإفرازية العصبية للعقدة تحت الحنجرة لديها القدرة على إفراز إفراز مستقل ينظم إيقاع النشاط اليومي للحشرة ، فإن إفراز الغدد الخاصة ، التي تسمى الأجسام الملحقة ، تأتي إلى العقدة تحت الحنجرة لكي تسير العملية على ما يرام. هذا إفراز للعقد تحت الحنجرية! يأتي من خلال الأعصاب التي تتصل بالأجسام المجاورة ، وإذا تم قطع هذه الأعصاب ، فإن إيقاع النشاط الحركي يتلاشى تدريجياً في غضون أسبوع.
ويلاحظ هذا الشرط حتى عند تعرض الحشرة للنور والظلام. يؤثر التباين النهاري على النشاط الحركي فقط في معظم الحيوانات وله تأثير ضئيل على الخصائص الفسيولوجية. على سبيل المثال ، لوحظ نفس الموقف في القوارض ، والتغيرات في الأنشطة الفسيولوجية محسوسة (بشكل أكثر وضوحًا) في طبقات الأرض. خلال النهار في الصيف ، يتصرف معظمهم مثل الحيوانات شديدة الحرارة. ستكون درجة حرارة أجسامهم مساوية لدرجة حرارة الجسم الحرجة ، وسيكون التنفس وضغط الدم والأعضاء الحسية منخفضة جدًا.
يتوافق النشاط النشط لبعض الأنواع مع أوقات معينة من اليوم ، وفي حالات أخرى يمكن أن يتغير حسب الظروف. على سبيل المثال ، يعتمد فتح زهرة نبات الزعفران على درجة الحرارة. وسلة نبات عباد الشمس لا تفتح في الأيام الملبدة بالغيوم. تتوافق الأنشطة النشطة للحيوانات الموزعة في المنطقة الصحراوية مع أوقات مختلفة من اليوم ، والتي ترتبط بشكل أساسي بدرجة الحرارة والرطوبة هنا.
يمكن إثبات الاختلاف بين إيقاع الساعة البيولوجية الداخلية (الذاتية) والإيقاع الخارجي (الخارجي) تجريبيًا. معظم الأنواع لديها دورات نمو طويلة قريبة من النهار عندما يكون الضوء ، والرطوبة ، ودرجة الحرارة ، والغذاء ، وما إلى ذلك ثابتة. على سبيل المثال ، في ذبابة الفاكهة ، يستمر مثل هذا الإيقاع الداخلي (الداخلي) لعدة عشرات من الأجيال. وبالتالي ، فإن الدورية اليومية للنشاط الحيوي تنتقل فطريًا من جيل إلى جيل باعتبارها خاصية وراثية للأنواع. تسمى هذه الإيقاعات الداخلية (الداخلية) بالساعة البيولوجية (الخل اللاتيني - حول ويومي). الحيوانات ذات الهياكل المعقدة تستهدف بشكل فطري الزمان والمكان.
تقوم الطيور باستمرار بإجراء تصحيحات لاتجاه الرحلة واستقطاب الضوء في السماء أثناء الطيران لمسافات طويلة. في هذا ، يأخذون في الاعتبار الوقت من اليوم ، والكائنات الحية لا تعتمد فقط على الفترة اليومية (الدورة) ، ولكن أيضًا على أساس الفترة الجيوفيزيائية المعقدة (الدورة) التي تحدث في الطبيعة.
الإيقاعات السنوية. الإيقاعات السنوية هي أكثر الإيقاعات عالمية في الكائنات الحية. أدت التغييرات في الظروف الفيزيائية من الناحية القانونية على مر السنين إلى سلسلة من التكيفات في تطور الأنواع. على سبيل المثال ، يرتبط تكاثر ونمو الأنواع بالتكيف والهجرة خلال أكثر الأوقات غير المواتية من العام. في الأنواع ذات دورات الحياة القصيرة ، يتم ملاحظة الإيقاعات السنوية لعدة أجيال (على سبيل المثال ، Daphnia cyclomorphosis).
يؤدي التباين الموسمي إلى تغييرات عميقة في الحالة الفسيولوجية للكائنات وسلوكها ، فضلاً عن تحولات كبيرة في دورات حياتها وهياكلها المورفولوجية. جميع الكائنات الحية لديها ميزات للتكيف مع هذه التغييرات. بسبب هذه التعديلات ، فإن أهم فترات حياة الأنواع - أفضل وقت في السنة للتكاثر ، وأكثر الأوقات غير المواتية في السنة تتوافق مع فترة نشاط هذه الأنواع.
كلما تغيرت البيئة الخارجية بشكل أسرع ، زادت قوة الدورة السنوية لنشاط الحياة للكائنات الحية. على سبيل المثال ، تساقط أوراق النباتات في الخريف ، تكوين زيوت احتياطية ، الهجرة (الهجرة) ، إلخ. هذا التواتر مميز فقط للبلدان ذات المناخات المعتدلة والباردة. تنعكس الدورة السنوية بشكل جيد للغاية في الأنشطة الحيوية للنباتات والحيوانات التي تعيش في المناطق الاستوائية.
معظم الأنواع لها إيقاعات سنوية داخلية. هذا ينطبق بشكل خاص على دورات الإنجاب. وهكذا ، فإن الحيوانات التي تعيش في نصف الكرة الجنوبي تتكاثر بشكل رئيسي في الخريف أو الشتاء عندما يتم الاحتفاظ بها في حدائق الحيوان في الشمال. هذا الوقت يتوافق مع الربيع أو الصيف في وطنهم. النعام الذي تم إحضاره من أستراليا يضع بيضه في الثلج في محمية أسكانيا نوفا. ولد كلب اسمه Dingo أحضر من هذا البلد في ديسمبر ، وهو نهاية الربيع في بلده. هذا هو السبب في أنه من الضروري مراعاة الأشكال السنوية للكائنات الحية في التأقلم والتكيف (التأقلم) للأنواع
3 التغيرات الموسمية في النباتات والحيوانات
دور الفترة الضوئية في نمو وتطور النباتات والحيوانات. نتيجة للتغيرات الدورية في الظروف البيئية ، تحدث تغيرات كبيرة في الحالة الفسيولوجية للنباتات والحيوانات خلال العام. إذا لم تتكيف الكائنات الحية مع الفصول ، فقد تموت. على سبيل المثال ، إذا تم تشكيل مراحل الخمول قبل الشتاء ، سيموت الأفراد.
تبدأ العمليات البيولوجية استعدادًا لكوش في الصيف - عندما تكون درجة الحرارة في الهواء والتربة لا تزال مرتفعة.
يعد تغيير طول اليوم مهمًا أيضًا في إدارة الدورات الموسمية في الكائنات الحية ، ويطلق على تأثير طول اليوم على الكائنات الحية فترة ضوئية. لا يعتمد تكوينه على توفير ضوء قوي ، ولكن على إيقاع التناوب بين النهار والليل.
يعتبر التعرض الدوري للكائنات الحية ذا أهمية كبيرة لتكيفها مع الظروف المعاكسة. تنمو شتلات نبات البتولا ، التي تضاء صناعياً خلال النهار أو حيث يتجاوز طول النهار 15 ساعة ، بشكل مستمر ولا تتساقط أوراقها. ولكن عندما يضيء لمدة 10-12 ساعة في اليوم ، يتوقف نمو هذه الشتلات حتى في الصيف ، وسرعان ما تفقد أوراقها. تحت تأثير يوم الخريف القصير ، يمر تدريجياً في فترة السبات الشتوي. معظم الأشجار المتساقطة: الصفصاف ، والسنط الأبيض ، والبلوط والتنوب دائمة الخضرة في الأيام الطويلة.
طول اليوم يؤثر أيضًا على الحيوانات. خلال الأيام الطويلة ، تدخل القراد والحشرات في حالة السبات. على سبيل المثال ، إذا تم الحفاظ على يرقات فراشة الملفوف في ظروف النهار الطويلة (عندما يكون النهار الخفيف 14-16 ساعة) ، فإن الفراشات تخرج من مخاريطها وتتطور عدة أجيال بشكل مستمر. ولكن إذا تم الاحتفاظ بالديدان في يوم أقل من 14 ساعة ، على الرغم من ارتفاع درجة الحرارة بدرجة كافية في الربيع والصيف ، فإن عيش الغراب الشتوي لن يتطور لعدة أشهر.
مع إطالة الأيام في الربيع ، تتطور الغدد التناسلية في الطيور ، وتتشكل فيها غريزة بناء العش. في الخريف ، مع اقتراب اليوم ، تبدأ الطيور في الاستعداد لفصل الشتاء بالقفز ، أي أنها تتراكم الدهون وتندفع لتطير بعيدًا (التخفيف).
السبات الشتوي في النباتات. تعتمد الدورة الشهرية والأحداث الموسمية الأخرى أيضًا على طول اليوم. على سبيل المثال ، العديد من النباتات البرية هي نباتات طويلة الأمد. من بين النباتات المزروعة ، تعد أصناف القمح والشعير والجاودار والشوفان والكتان نباتات طويلة الأمد. لكن بعض النباتات التي تنمو في الجنوب ، مثل الأقحوان ، وزهرة البطاطس ، والقطن ، وما إلى ذلك ، تزهر في الفترة التي تكون فيها الأيام قصيرة. هذا هو السبب في أنها تتفتح فقط في نهاية الصيف - في الخريف (عندما يقصر اليوم). تسمى هذه الأنواع من النباتات بالنباتات قصيرة اليوم.
الدورية الضوئية هي تكيف عام يتحكم في الأحداث الموسمية في الكائنات الحية المختلفة. تحدث ظاهرة الدورية الضوئية في جميع المجموعات الدورية الرئيسية ، ولكن ليس جميعها. هناك أنواع محايدة لتأثير ظاهرة الدورية الضوئية ، حيث لا يعتمد التغيير في الحياة الفسيولوجية في دورات النمو على طول اليوم. قد تكون طرق أخرى لإدارة دورات الحياة قد تطورت في مثل هذه الأنواع. على سبيل المثال ، ظاهرة الضوئية لا تُلاحظ في الأنواع الموزعة في الأماكن التي لا يوجد فيها اختلاف كبير في المواسم. يستغرق إنبات البذور ، والإزهار ، والإثمار ، وتساقط الأوراق ، وما إلى ذلك وقتًا طويلاً في النباتات التي تنمو في الغابات الاستوائية. النباتات التي تنمو هنا تنتج الزهور والفواكه في نفس الوقت. الأنواع التي تنمو في المناخات المعتدلة ، والأنواع التي يمكن أن تكمل جميع دورات حياتها في أوقات مواتية ، والأنواع التي ليس لديها أنشطة تكاثر نشطة في مواسم غير مواتية من العام ، لن تتأثر بفترة الضوء. على سبيل المثال ، يحدث نمو وتطور العديد من النباتات سريعة الزوال و ephemeroid خلال فترة العام عندما يكون هناك الكثير من الأمطار. مع بداية الطقس الحار ، تتساقط بذورها ويتجمد الجسم. لمدة سبعة إلى ثمانية أشهر ، تتحمل بذورهم الحرارة الحارقة وتمر بفترة سكون.
أمثلة من النباتات سريعة الزوال هي القطيفة ، الشوتارا ، الشيتير ، الكيتير الأبيض والجاك جاج. حوالي 400 منهم تنمو في آسيا الوسطى
أما بالنسبة للأفيميرويدات ، فيمكن ذكر الأنواع النباتية مثل الزعفران والزعفران والسيدوم والتوليب والسيدوم كأمثلة.
من المعروف أن طول ضوء النهار لا يعتمد فقط على الموسم ، ولكن أيضًا على الموقع الجغرافي للمكان. تنمو الأنواع ذات الأيام القصيرة وتعيش بشكل رئيسي في خطوط العرض المنخفضة ، بينما تنمو الأنواع ذات الأيام الطويلة وتزدهر في مناطق خطوط العرض المعتدلة والمرتفعة. الأفراد الشماليون ذوو المساحات الواسعة والنوع الدوري الضوئي يختلفون عن الأفراد الجنوبيين ، وبالتالي ، فإن النوع الدوري الضوئي ليس سمة منهجية لهذه الأنواع ، ولكنه سمة بيئية.
