Dostosowane rytmy życia. Prezentacja na temat ekologii Prezentacja „Adaptacyjne rytmy życia” na lekcję ekologii (klasa 10) na ten temat W Kanadzie traktują muzykę z biorytmów

>> Adaptacyjne rytmy życia

§ 7 Adaptacyjne rytmy życia

Pamiętać
Dzienna dieta
i sezonowe
zmiany natury

Życie na Ziemi rozwinęło się w warunkach regularnego dnia i nocy oraz naprzemiennych pór roku w wyniku obrotu planety wokół własnej osi i wokół Słońca. Rytm zewnętrzny środowisko tworzy okresowość, czyli powtarzalność warunków życia większości gatunków. Regularnie powtarzają się zarówno okresy krytyczne, trudne do przetrwania, jak i korzystne.

Przystosowanie do okresowych zmian środowiska zewnętrznego wyraża się u istot żywych nie tylko bezpośrednią reakcją na zmianę czynniki, ale także w dziedzicznie ustalonych rytmach wewnętrznych.

Rytmy dobowe. Dostosowują się rytmy dobowe organizmy do zmiany dnia i nocy. U roślin intensywny wzrost i kwitnienie kwiatów przypada na określoną porę dnia. Zwierzęta znacznie zmieniają swoją aktywność w ciągu dnia. Na podstawie tej cechy wyróżnia się gatunki dzienne i nocne.

Rytm dobowy organizmów nie jest jedynie odzwierciedleniem zmieniających się warunków zewnętrznych. Jeśli umieścisz osobę, zwierzęta lub rośliny w stałym, stabilnym środowisku bez zmiany dnia i nocy, wówczas zachowany zostanie rytm procesów życiowych, zbliżony do dziennego (ryc. 35). Ciało zdaje się żyć według swojego wewnętrznego zegara, odliczającego czas.

Rytm dobowy może wpływać na wiele procesów zachodzących w organizmie. U człowieka cyklowi dobowemu podlega około 100 cech fizjologicznych: tętno, rytm oddychania, wydzielanie hormonów, wydzielina gruczołów trawiennych, ciśnienie krwi, temperatura ciała i wiele innych. Dlatego też, gdy człowiek nie śpi, zamiast spać, organizm jest nadal dostrojony do stanu nocnego, a nieprzespane noce niekorzystnie wpływają na jego stan. zdrowie .

Rytmy dobowe nie występują jednak u wszystkich gatunków, a jedynie u tych, u których w życiu zmiana dnia i nocy odgrywa ważną rolę ekologiczną. Mieszkańcy jaskiń czy głębokich wód, gdzie nie ma takiej zmiany, żyją według innego rytmu. A wśród mieszkańców lądu – dzienna częstotliwość

nie występuje u każdego. Na przykład małe ryjówki na zmianę co 15–20 minut wykonują aktywność i odpoczywają, niezależnie od dnia i nocy. Ze względu na wysokie tempo metabolizmu są zmuszeni jeść przez całą dobę.

W eksperymentach prowadzonych w ściśle stałych warunkach muszki owocowe Drosophila utrzymują rytm dobowy przez dziesiątki pokoleń. Ta okresowość jest u nich dziedziczona, podobnie jak u wielu innych gatunków. Tak głębokie są reakcje adaptacyjne związane z codziennym cyklem środowiska zewnętrznego.

Zaburzenia rytmu dobowego organizmu podczas pracy nocnej, lotów kosmicznych, nurkowania itp. stanowią poważny problem medyczny.

Roczne rytmy. Rytmy roczne dostosowują organizmy do sezonowych zmian warunków (ryc. 36). W życiu gatunku okresy wzrostu, rozmnażania, linienia, migracji i głębokiego spoczynku w naturalny sposób naprzemiennie i powtarzają się w taki sposób, że organizmy dochodzą do krytycznej pory roku w najbardziej stabilnym stanie. Najbardziej wrażliwy proces – reprodukcja i odchów młodych zwierząt – zachodzi w najkorzystniejszym sezonie. Ta cykliczność zmian stanu fizjologicznego w ciągu roku jest w dużej mierze wrodzona, to znaczy objawia się wewnętrznym rytmem rocznym. Jeśli na przykład strusie australijskie lub dzikie psy dingo zostaną umieszczone w zoo na półkuli północnej, ich sezon lęgowy rozpocznie się jesienią, kiedy w Australii jest wiosna. Restrukturyzacja wewnętrznych rytmów rocznych następuje z wielkim trudem i trwa przez wiele pokoleń.

Przygotowanie do rozrodu lub zimowania to długi proces, który rozpoczyna się w organizmach na długo przed nadejściem okresów krytycznych.

Ostre, krótkotrwałe zmiany pogody (letnie przymrozki, zimowe odwilż) zwykle nie zakłócają rocznego rytmu roślin i zwierząt. Głównym czynnikiem środowiskowym, na który organizmy reagują w swoich rocznych cyklach, nie są przypadkowe zmiany pogody, ale fotoperiod- zmiany proporcji dnia i nocy.

Długość dnia naturalnego zmienia się w sposób naturalny w ciągu roku i to właśnie te zmiany stanowią dokładny sygnał zbliżania się wiosny, lata, jesieni czy zimy.

Zdolność organizmów do reagowania na zmiany długości dnia nazywa się fotoperiodyzmem.

Jeśli dzień się skraca, gatunki zaczynają przygotowywać się do zimy, jeśli się wydłuża, zaczynają aktywnie rosnąć i rozmnażać się. W tym przypadku dla życia organizmów istotny jest nie czynnik zmiany długości dnia i nocy, ale

i jego wartość sygnału, wskazującą na nadchodzące głębokie zmiany w przyrodzie.

Jak wiadomo, długość dnia w dużej mierze zależy od szerokości geograficznej. Na półkuli północnej letnie dni są znacznie krótsze na południu niż na północy. Dlatego gatunki południowe i północne inaczej reagują na tę samą zmianę dnia: gatunki południowe zaczynają się rozmnażać przy krótszych dniach niż gatunki północne.

Przykłady i dodatkowe informacje

1. Badacze jaskiń – speleolodzy szczegółowo badali ich rytm dobowy. Schodzili do jaskini na długi okres czasu (1-3 miesiące) bez zegarka i budowali swój sposób pracy, snu, jedzenia i odpoczynku w oparciu o własne poczucie czasu. Komunikacja z powierzchnią była jednokierunkowa, nie otrzymywali żadnych informacji z zewnątrz. Z zewnątrz ich sygnały były dokładnie rejestrowane i analizowane. Okazało się, że w stałych warunkach człowiek utrzymuje regularny cykl snu i czuwania, jednak okres tego cyklu nie jest dokładnie równy 24 godzinom, ale może różnić się o kilka minut. Po wielu dniach różnica ta się sumuje i po pewnym czasie speleolodzy kładą się spać, gdy na powierzchni jest dzień, a w nocy nie śpią. Pod koniec eksperymentu okazuje się, że ich termin nie pokrywa się z rzeczywistymi datami o kilka dni.

Te same wyniki uzyskano w licznych eksperymentach na zwierzętach. W stałych warunkach ich rytm wewnętrzny okazuje się nie ściśle dobowy, ale dobowy; gdy dzień i noc się zmieniają, rytm zewnętrzny zdaje się korygować rytm wewnętrzny i dostosowywać go do 24 godzin.

2. Najbardziej złożone rytmy mają mieszkańcy morskiej strefy pływów. Tak więc u wybrzeży Oceanu Atlantyckiego woda podnosi się i opada dwa razy dziennie w odstępie 12,4 godziny. W rezultacie dokładny czas przypływów stopniowo się zmienia. Podczas odpływu mięczaki mocno ściskają muszle, a skorupiaki chowają się w piasku lub pod mokrymi glonami. Ponadto na ten rytm ich życia nakłada się również codzienna cykliczność. Skorupiaki i kraby są bardziej aktywne podczas przypływów w ciągu dnia niż w nocy.

3. W jednym eksperymencie latające wiewiórki trzymano w klatkach w ciągłej ciemności. W naturze zwierzęta te są aktywne w nocy i śpią w ciągu dnia. Dzięki regularnej zmianie dnia i nocy budzą się i zasypiają mniej więcej w tym samym czasie. W eksperymencie każda latająca wiewiórka żyła według własnego rytmu dobowego, który okazał się nieco inny u różnych osobników: u niektórych spóźniał się o 5-10 minut, u innych o kilka minut przed dniem. W rezultacie po pewnym czasie nastąpiło całkowite niedopasowanie ogólnej aktywności: każde zwierzę budziło się i zasypiało w swoim czasie. Kiedy cykl dnia i nocy został przywrócony, aktywność latających wiewiórek wróciła do porządku.

4. Gatunki o szerokim zasięgu różnie reagują na tę samą długość dnia w różnych częściach swojego zasięgu. Krytyczna długość doby, w której zatrzymuje się wzrost i rozwój larw motyla lancetowatego, wynosi 14,5 godziny na szerokości geograficznej Suchumi, 18,06 godziny w okolicach Witebska i 19,5 godziny w pobliżu Petersburga.

Zadania.

1. Narysuj na kartce papieru zegar kwiatowy, określając kolejność sadzenia poszczególnych roślin w kwietniku, aby móc na jego podstawie określić godzinę. W tabeli przedstawiono skróconą listę gatunków, z których słynny szwedzki botanik Carl Linnaeus jako pierwszy stworzył taki zegar w pobliżu miasta Uppsala, gdzie mieszkał i pracował.

2. Na niektórych szczególnie suchych obszarach Australii i Afryki rodzime gatunki ptaków nie wykazują rocznego rytmu lęgowego. Składają jaja w różnych odstępach czasu bezpośrednio po rzadkich deszczach. Wyjaśnij powody tego wyjątku. Czy powinniśmy spodziewać się wystąpienia fotoperiodyzmu u tych gatunków?

3. Zmierz tętno, korzystając ze spokojnego tętna, o różnych porach dnia (np. o 8, 15 i 21 godzinie). Powtórzyć pomiary w ciągu 3-4 dni. Porównaj wyniki. Czy rytm dobowy jest widoczny w Twoim tętnie?

4. Podaj przykłady gatunków, które Twoim zdaniem nie powinny mieć rytmu dobowego i wyjaśnij, dlaczego tak uważasz.

5. Podczas ostrej zimy na bulwarach miasta część topoli zamarzła. Najbardziej ucierpiały drzewa rosnące w pobliżu latarni ulicznych. Dlaczego?

Tematy dyskusji.

1. Wiele osób twierdzi, że nocne przygotowanie się do egzaminów w ciszy jest znacznie bardziej produktywne niż w ciągu dnia. Czy zgadzasz się z tym? Uzasadnij swoją odpowiedź.
2. Jeśli od Ciebie zależało zorganizowanie pracy na nocną zmianę o godz przedsiębiorstwo, co byś wybrał: a) stałą pracę nocną ze zwiększonym wynagrodzeniem dla osób, które zgadzają się na taki reżim; b) naprzemienną pracę dzienną i nocną dla każdego z wydłużonym odpoczynkiem po nocy; c) praca tylko w dzień
Czy w klimacie umiarkowanym lub tropikalnym istnieją gatunki najbardziej wrażliwe na długość dnia?

Chernova N. M., Podstawy ekologii: Podręcznik. dni 10 (11) klasa. ogólne wykształcenie podręcznik instytucje/ N. M. Chernova, V. M. Galushin, V. M. Konstantinov; wyd. N. M. Chernova. - wyd. 6, stereotyp. - M.: Drop, 2002. - 304 s.

Pobierz podręczniki do wszystkich przedmiotów, opracowanie scenariuszy lekcji dla nauczycieli, Ekologia dla klasy 10 online

Treść lekcji notatki z lekcji ramka wspomagająca prezentację lekcji metody przyspieszania technologie interaktywne Ćwiczyć zadania i ćwiczenia autotest warsztaty, szkolenia, case'y, zadania prace domowe dyskusja pytania retoryczne pytania uczniów Ilustracje pliki audio, wideo i multimedia fotografie, obrazy, grafiki, tabele, diagramy, humor, anegdoty, dowcipy, komiksy, przypowieści, powiedzenia, krzyżówki, cytaty Dodatki

Życie na Ziemi rozwinęło się w warunkach regularnej zmiany dnia i nocy oraz naprzemienności pór roku w wyniku obrotu planety wokół własnej osi i wokół Słońca. Rytm środowiska zewnętrznego tworzy okresowość, czyli powtarzalność warunków życia większości gatunków. Regularnie powtarzają się zarówno okresy krytyczne, trudne do przetrwania, jak i korzystne.

Przystosowanie do okresowych zmian środowiska zewnętrznego wyraża się u istot żywych nie tylko bezpośrednią reakcją na zmianę czynniki, ale także w dziedzicznie ustalonych rytmach wewnętrznych.

Rytmy dobowe

Dzienna dieta biorytmy Organizmy przystosowują się do cyklu dnia i nocy. U roślin intensywny wzrost i kwitnienie kwiatów przypada na określoną porę dnia. Zwierzęta znacznie zmieniają swoją aktywność w ciągu dnia. Na podstawie tej cechy wyróżnia się gatunki dzienne i nocne.

Rytm dobowy organizmów nie jest jedynie odzwierciedleniem zmieniających się warunków zewnętrznych. Jeśli umieścisz człowieka, zwierzęta lub rośliny w stałym, stabilnym środowisku bez zmiany dnia i nocy, wówczas zachowany zostanie rytm procesów życiowych, zbliżony do dziennego (ryc. 1). Ciało zdaje się żyć według swojego wewnętrznego zegara, odliczającego czas.

Ryż. 1. Dobowe rytmy ruchu liści fasoli i aktywność szczurów w warunkach stałego oświetlenia w laboratorium

Rytm dobowy może wpływać na wiele procesów zachodzących w organizmie. U człowieka cyklowi dobowemu podlega około 100 cech fizjologicznych: tętno, rytm oddychania, wydzielanie hormonów, wydzielina gruczołów trawiennych, ciśnienie krwi, temperatura ciała i wiele innych. Dlatego też, gdy człowiek zamiast spać, nie śpi, organizm nadal jest dostrojony do stanu nocnego, a nieprzespane noce niekorzystnie wpływają na zdrowie.

Rytmy dobowe nie występują jednak u wszystkich gatunków, a jedynie u tych, u których w życiu zmiana dnia i nocy odgrywa ważną rolę ekologiczną. Mieszkańcy jaskiń czy głębokich wód, gdzie nie ma takiej zmiany, żyją według innego rytmu. Nawet wśród mieszkańców lądu nie u każdego występuje codzienna cykliczność. Na przykład małe ryjówki na zmianę co 15–20 minut wykonują aktywność i odpoczywają, niezależnie od dnia i nocy. Ze względu na wysokie tempo metabolizmu są zmuszeni jeść przez całą dobę.

W eksperymentach prowadzonych w ściśle stałych warunkach muszki owocowe Drosophila utrzymują rytm dobowy przez dziesiątki pokoleń. Ta okresowość jest u nich dziedziczona, podobnie jak u wielu innych gatunków. Tak głębokie są reakcje adaptacyjne związane z codziennym cyklem środowiska zewnętrznego.

Zaburzenia rytmu dobowego organizmu podczas pracy nocnej, lotów kosmicznych, nurkowania itp. stanowią poważny problem medyczny.

Roczne rytmy

Rytmy roczne dostosowują organizmy do sezonowych zmian warunków (ryc. 2). W życiu gatunku okresy wzrostu, rozmnażania, linienia, migracji i głębokiego spoczynku w naturalny sposób naprzemiennie i powtarzają się w taki sposób, że organizmy dochodzą do krytycznej pory roku w najbardziej stabilnym stanie. Najbardziej wrażliwy proces – reprodukcja i odchów młodych zwierząt – zachodzi w najkorzystniejszym sezonie. Ta cykliczność zmian stanu fizjologicznego w ciągu roku jest w dużej mierze wrodzona, to znaczy objawia się wewnętrznym rytmem rocznym. Jeśli na przykład strusie australijskie lub dzikie psy dingo zostaną umieszczone w zoo na półkuli północnej, ich sezon lęgowy rozpocznie się jesienią, kiedy w Australii jest wiosna. Restrukturyzacja wewnętrznych rytmów rocznych następuje z wielkim trudem i trwa przez wiele pokoleń.

Ryż. 2. Cykl roczny w życiu jelenia

Przygotowanie do rozrodu lub zimowania to długi proces, który rozpoczyna się w organizmach na długo przed nadejściem okresów krytycznych.

Ostre, krótkotrwałe zmiany pogody (letnie przymrozki, zimowe odwilż) zwykle nie zakłócają rocznego rytmu roślin i zwierząt. Główny czynnik środowiskowy, na który organizmy reagują w swoich rocznych cyklach, nie są przypadkowymi zmianami pogody, ale fotoperiod – zmiany proporcji dnia i nocy.

Długość dnia naturalnego zmienia się w sposób naturalny w ciągu roku i to właśnie te zmiany stanowią dokładny sygnał zbliżania się wiosny, lata, jesieni czy zimy.

Nazywa się zdolność organizmów do reagowania na zmiany długości dnia fotoperiodyzm .

Jeśli dzień się skraca, gatunki zaczynają przygotowywać się do zimy, jeśli się wydłuża, zaczynają aktywnie rosnąć i rozmnażać się. W tym przypadku dla życia organizmów istotna jest nie sama zmiana długości dnia i nocy, ale jej długość. wartość sygnału , wskazując na zbliżające się głębokie zmiany w przyrodzie.

Jak wiadomo, długość dnia w dużej mierze zależy od szerokości geograficznej. Na półkuli północnej letnie dni są znacznie krótsze na południu niż na północy. Dlatego gatunki południowe i północne inaczej reagują na tę samą zmianę dnia: gatunki południowe zaczynają się rozmnażać przy krótszych dniach niż gatunki północne.

1

Katedra Ekologii

Syktywkar

PODSUMOWANIE LEKCJI Z WYKORZYSTANIEM TECHNOLOGII „Wspólnego uczenia się”,

“Adaptacyjne rytmy życia” (klasa 10)

^ Temat lekcji„Adaptacyjne rytmy życia”

Cel lekcji: kształtowanie u uczniów zrozumienia dobowego i rocznego rytmu życia organizmów, co przystosowuje je do cyklicznych zmian środowiska zewnętrznego.

^ Cele lekcji:

Edukacyjny– poznać definicje pojęć fotoperiod i fotoperiodyzm, poszerzyć wiedzę na temat znaczenia rytmów dobowych i rocznych w życiu zwierząt i roślin.

Rozwojowe – rozwój umiejętności pracy z kartami, systematyzowania, porównywania i podsumowywania zdobytej wiedzy, podkreślania najważniejszych, refleksji, słuchania, ponadto rozwój umiejętności samoorganizacji grupy, umiejętności jasnego formułowania myśli

Edukacyjny– kultywować odpowiedzialność osobistą i wobec innych uczniów, umiejętność pracy w zespole.

^ Metoda: nauka w małych grupach we współpracy

Rodzaj lekcji i forma jej organizacji– lekcja uczenia się nowego materiału.

Sprzęt: kartki, notesy.

Plan lekcji:

1. 
   Zorganizowane rozpoczęcie lekcji (1 minuta).
2. 
   Propedeutyka (5 minut).
3. 
   Przygotowanie do postrzegania nowej wiedzy (2 minuty).
4. 
   Psychologiczne podejście do pracy zespołowej (5 minut).
5. 
   Każdy uczeń pracuje nad swoją częścią (6 minut).
6. 
   Praca w grupach – wzajemne uczenie się (10 minut).
7. 
   Ankieta, aktualizacja wiedzy (8 minut).
8. 
   Refleksja (2 minuty).
9. 
   Zorganizowane zakończenie lekcji (1 minuta).

Lista wykorzystanej literatury:

1. Ponomareva O.N., Chernova N.M. Przewodnik metodyczny po podręczniku pod redakcją N.M. Chernova „Podstawy ekologii. 10 (11) stopień.” M.: Drop, 2001. s. 51-57.

2. Chernova N.M., Galushin V.M., Konstantinov V.M. Podstawy ekologii. 10 (11) komórek ogólne wykształcenie instytucje M.: Drop, 2001. s. 60-65.

Podczas zajęć:

Przed lekcją nauczyciel wraz z uczniami ustawia stoły, aby uczniowie mogli pracować w małych grupach. Na początku lekcji uczniowie zajmują wybrane przez siebie miejsca.

^Etapy lekcji	Treść lekcji, przemówienie nauczyciela	Działalność nauczyciele	Działalność studenci
1.Zorganizowane rozpoczęcie lekcji (1 minuta.)	- Cześć chłopaki! - Proszę wszystkich, aby usiedli w kręgu.	Wita studentów. Nauczyciel zaprasza dzieci, aby usiadły w kręgu.	Pozdrowienia od nauczycieli.
2. Propedeutyka (wprowadzenie do tematu)	Chłopaki, jak wiadomo, życie na Ziemi rozwinęło się w warunkach regularnej zmiany dnia i nocy oraz naprzemienności pór roku w wyniku obrotu planety wokół własnej osi i wokół Słońca. Jakie zmiany środowiskowe towarzyszą przejściu z dnia na noc? Prawidłowy! W ciągu dnia zmienia się aktywność wielu zwierząt. Przypomnijmy, kogo można zaliczyć do osób prowadzących tryb dzienny, kogo do zmierzchowych, a kogo do nocnych? Całkowita racja! Nawet w niektórych roślinach otwieranie i zamykanie kwiatów jest zaplanowane na określoną porę dnia.		Przykładowa odpowiedź: Zmiany oświetlenia; Wraz z nadejściem ciemności temperatura powietrza spada, a wilgotność wzrasta; Ciśnienie atmosferyczne często się zmienia. Przykładowa odpowiedź: W ciągu dnia - ważki, mrówki, kury domowe; Nietoperze zmierzchowe; Nocny - żaby trawiaste, sowy, jeże.
3. Przygotowanie do postrzegania nowej wiedzy	– Dzisiaj na lekcji dowiemy się, jakie okresowe zmiany zachodzą w środowisku zewnętrznym i jakie istnieją do nich adaptacje. – I będziemy zapoznawać się z nowym materiałem, pracując w małych, sześcioosobowych grupach. Dzwonię pod numer grupy i podaję nazwiska uczniów w każdej grupie. Każda grupa siada przy osobnym stole. – Otworzyliśmy zeszyty, zapisaliśmy datę i temat dzisiejszej lekcji: „Adaptacyjne rytmy życia”.	Nazywa grupę i nazwiska uczniów wchodzących w skład tej grupy (grupę tworzy się w następujący sposób: jedna osoba o zdolnościach zaawansowanych, dwie o zdolnościach przeciętnych, jedna o zdolnościach słabych lub trzy o zdolnościach przeciętnych i jedna o zdolnościach słabych).	Dzieci siedzą w grupach. Dzieci zapisują w zeszytach datę i temat lekcji.
4.Psychologiczne podejście do pracy zespołowej	- A więc, chłopaki, motto naszej dzisiejszej lekcji brzmi: „Jeden za wszystkich, wszyscy za jednego”. – Każdy z Was dzisiaj będzie pełnił funkcję nauczyciela lub ucznia. Pracujemy w małych grupach, gdzie każdy będzie uczył każdego, dzięki czemu grupa otrzyma dla każdego taką samą ocenę. – A do tego każdy członek grupy musi dobrze znać materiał, bo podsumowując, mogę zadać dowolnemu uczniowi z grupy dowolne pytanie i na podstawie jego odpowiedzi ocenię pracę całej grupy. Na początek każdy zespół wymyśla dla siebie nazwę. – Aby nasza praca była skoordynowana i efektywna, rozdzielmy role. Role są zapisane na tablicy. 1. Za spójność w zespole odpowiada dowódca. 2. Odpowiedź. dla komunikacji - dla kultury komunikacji. 3. Organizator – za aktywną pracę każdego ucznia w zespole. 4. Redaktor – za poprawne notatki w zeszycie.	Zapisuje na tablicy nazwy drużyn. Zapisuje role na tablicy.	Wymyśl nazwę zespołu. Głoszą go. Przypisz role.
5.Każdy student pracuje nad sobą. 6.Praca w grupie - wzajemne uczenie się(10 minut.) 7. Ankieta, aktualizacja wiedzy	- Uwaga: teraz wyjaśnię pierwsze zadanie. Daję każdemu w grupie kartę z informacjami i mają 6 minut na jej przestudiowanie. Musisz wyeksponować dla siebie najważniejsze informacje, przeanalizować je, aby móc później przekazać je członkom swojego zespołu. Przypomnienie: czytaj przez 6 minut. - Czas się skończył. Teraz chłopaki Każdy z Was opowie swoją rolę w swojej grupie, zaczynając od pierwszego. Nie zapominajcie, że dzisiaj wszyscy jesteście nauczycielami. Przekaż swój materiał każdemu członkowi grupy, aby mógł na nie odpowiedzieć. A resztę słuchaj uważnie, aby nie zawieść kolegów podczas zadawania pytań nauczycielowi i rób niezbędne notatki w zeszytach. Przydziel czas tak, aby mieć czas na wysłuchanie każdego członka zespołu. Pracujemy w grupach przez 10 minut. Teraz dowiemy się, jak odpowiedzialnie podszedłeś do realizacji poprzednich zadań. Zadam pytania. Na pytanie odpowiada ten, kto pierwszy podniesie rękę. Jeśli ktoś ma jakieś uzupełnienia do odpowiedzi, może je dodać – trzeba też podnieść rękę. Zespoły otrzymują punkty za prawidłowe odpowiedzi: 1 punkt - jeżeli odpowie osoba, której karta zawierała tę informację 2 punkty - za reakcję osoby, która zdobywała informacje pracując w grupie - podczas wzajemnego uczenia się 0,5 punktu (+) – w przypadku uzupełnień, a także informacji od dowolnego mówcy. Teraz każdy z Was ma okazję wykazać się swoją wiedzą, a także umiejętnością pracy w grupie. 1.-Jakie cechy fizjologiczne u człowieka podlegają cyklowi dobowemu. 2.-Wymień przyczyny zaburzeń dynamiki dobowej człowieka. 3.-Które zwierzęta nie wykazują dziennej okresowości? 4.-Jakie zjawiska są charakterystyczne dla rytmów rocznych? 5.-Zdefiniuj fotoperiodyzm. 6.-Co to jest czynnik sygnalizacyjny? 7.-Wymień przystosowania zwierząt do niekorzystnych warunków sezonowych. 8.-Jakie są rodzaje władców? Podaj ich charakterystykę. 9.-Wymień przyczyny migracji zwierząt. Dobra robota, dziękuję za odpowiedzi. Zespół wygrał...	Rozdaje kartki, kieruje działaniami uczniów, monitoruje pracę grup. Nauczyciel zadaje pytania i zapisuje punkty na tablicy. Liczy punkty i ogłasza zwycięzcę. Ocenia uczniów.	Rozdajcie karty między sobą. Przeczytaj ich część. Przykładowa odpowiedź ucznia: Tętno, rytm oddychania, wydzielanie hormonów, wydzielina gruczołów trawiennych, ciśnienie krwi, temperatura ciała itp. Praca nocna, loty kosmiczne, nurkowanie. Mieszkańcy jaskiń i głębokich wód. Rozmnażanie, linienie, migracja, zimowanie. Fotoperiodyzm to zdolność organizmów do reagowania na zmiany długości dnia. Jest to czynnik wskazujący na zbliżające się głębokie zmiany w przyrodzie. Hibernacja, w okresie zimowej i letniej hibernacji zmniejsza się poziom metabolizmu i zużycie tlenu. Owady charakteryzują się diapauzą lub długotrwałym zawieszeniem rozwoju.Migracje Wylinka postmłodociana to całkowite lub częściowe zastąpienie piór konturowych młodych ptaków piórami konturowymi charakterystycznymi dla ptaka dorosłego. Linienie przedporodowe to częściowe pierzenie, podczas którego pojedyncze pióra na głowie, tułowiu i ogonie zostają zastąpione piórami w jaskrawych kolorach. Wylinka poporodowa często wpływa na całe upierzenie. Brak pożywienia, szukaj dogodniejszych miejsc do rozmnażania
8. Refleksja	– Podsumujmy teraz, jak udana była praca w grupach i czy możemy się nawzajem uczyć. I w tym celu poproszę Cię o odpowiedź na poniższe pytania. Odpowiedzialny jest organizator aktywnych zajęć każdej grupy. – Jak udało Ci się osiągnąć wysokie wyniki? – Odpowiedzialny jest redaktor każdej grupy. Jakie wpisy zapisano w notesie i czy każdy je miał? – Odpowiedziałem przez odpowiedź. Dla komunikacji. W jakich kategoriach była prowadzona dyskusja? – Odpowiada dowódca każdej grupy. Jakie trudności napotkałeś podczas nauki nowego materiału?	Nauczyciel organizuje refleksję, zadając dzieciom naprowadzające pytania.	Analizuj ich działania, odpowiadając na pytania nauczyciela.
9.Zorganizowane zakończenie lekcji	W domu studiujemy §7, s.53, notatki w zeszytach. Lekcja dobiegła końca. Każdy może być wolny.		Zapisz pracę domową.

APLIKACJA

Karta nr 1

^ Rytmy dobowe. Rytmy dobowe przystosowują organizmy do cyklu dnia i nocy. U roślin intensywny wzrost i kwitnienie kwiatów przypada na określoną porę dnia. Zwierzęta znacznie zmieniają swoją aktywność w ciągu dnia. Na podstawie tej cechy wyróżnia się gatunki dzienne i nocne.

Rytm dobowy organizmów nie jest jedynie odzwierciedleniem zmieniających się warunków zewnętrznych. Jeśli umieścisz osobę, zwierzęta lub rośliny w stałym, stabilnym środowisku bez zmiany dnia i nocy, wówczas rytm procesów życiowych zostanie zachowany, zbliżony do codziennego. Ciało zdaje się żyć według swojego wewnętrznego zegara, odliczającego czas.

Rytm dobowy może wpływać na wiele procesów zachodzących w organizmie. U człowieka cyklowi dobowemu podlega około 100 cech fizjologicznych: tętno, rytm oddychania, wydzielanie hormonów wzrostu, wydzielina gruczołów trawiennych, ciśnienie krwi, temperatura ciała i wiele innych. Dlatego też, gdy człowiek nie śpi, zamiast spać, organizm nadal jest dostrojony do stanu nocnego, a nieprzespane noce niekorzystnie wpływają na zdrowie.

Karta nr 2

Roczne rytmy. Rytmy roczne przystosowują organizmy do sezonowych zmian warunków. W życiu gatunku okresy wzrostu, rozmnażania, linienia, migracji i głębokiego spoczynku w naturalny sposób naprzemiennie i powtarzają się w taki sposób, że organizmy dochodzą do krytycznej pory roku w najbardziej stabilnym stanie. Najbardziej wrażliwy proces – reprodukcja i odchów młodych zwierząt – zachodzi w najkorzystniejszym sezonie. Ta cykliczność zmian stanu fizjologicznego w ciągu roku jest w dużej mierze wrodzona, tj. objawia się wewnętrznym rytmem rocznym. Jeśli na przykład strusie australijskie i dzikie psy dingo zostaną umieszczone w zoo na półkuli północnej, ich sezon lęgowy rozpocznie się jesienią, kiedy w Australii jest wiosna. Restrukturyzacja wewnętrznych rytmów rocznych następuje z wielkim trudem i trwa przez wiele pokoleń.

Karta nr 3

Fotoperiodyzm. Ostre, krótkotrwałe zmiany pogody (letnie przymrozki, zimowe odwilż) zwykle nie zakłócają rocznego rytmu roślin i zwierząt. Głównym czynnikiem środowiskowym, na który organizmy reagują w swoich rocznych cyklach, nie są przypadkowe zmiany pogody, ale fotoperiod– zmiany proporcji dnia i nocy.

Długość dnia naturalnego zmienia się w sposób naturalny w ciągu roku i to właśnie te zmiany stanowią dokładny sygnał zbliżania się wiosny, lata, jesieni czy zimy.

Nazywa się zdolność organizmów do reagowania na zmiany długości dnia fotoperiodyzm.

Jeśli dzień się skraca, gatunki zaczynają przygotowywać się do zimy, jeśli się wydłuża, zaczynają aktywnie rosnąć i rozmnażać się. W tym przypadku dla życia organizmów ważny jest nie sam czynnik zmiany długości dnia i nocy, ale jego wartość sygnalizacyjna, wskazująca na zbliżające się głębokie zmiany w przyrodzie.

Karta nr 4

Rozsiewanie światła– okresowa odnowa powłok: zmiany piór, warstwy rogowej skóry, zrogowaciałe łuski na łapach i dziobie. Istnieje kilka rodzajów linii. Wylinka postmłodociana to całkowite lub częściowe zastąpienie piór konturowych młodych ptaków piórami konturowymi charakterystycznymi dla ptaka dorosłego. Wylinka przedgodowa, charakterystyczna dla niektórych gatunków ptaków, to częściowe pierzenie, podczas którego pojedyncze pióra na głowie, tułowiu i ogonie zostają zastąpione jaskrawymi, co zapewnia jasność upierzenia godowego. Linienie poporodowe dotyczy najczęściej całego upierzenia i jest charakterystyczne dla wszystkich gatunków ptaków.

U ptactwa wodnego i brodzącego zrzucanie dużych piór następuje w krótkim czasie, przez co ptaki na pewien czas tracą zdolność latania (stając się dość łatwym łupem dla drapieżników). Gatunki migrujące daleko i charakteryzujące się krótkim okresem między końcem reprodukcji a początkiem migracji charakteryzują się krótkim czasem linienia i jego kompletnością.

Karta nr 5

Migracje– naturalne, ukierunkowane ruchy zwierząt w przestrzeni.

Z migracjami ptaków związane są zmiany fizjologiczne i behawioralne: wzrost masy ptaków wędrownych w okresie migracji; spożywanie żywności w ilości przekraczającej normę niezbędną do utrzymania normalnych czynności życiowych; odkładanie się dużych ilości tłuszczu w organizmie; lot migracyjny; utrata instynktu terytorialności i wzmocnienie instynktu stadnego.

Ryby dzielą się na tarło, żerowanie, zimowanie, anadromiczne (od morza do brzegów i dalej w górę rzek) i katadromiczne (w przeciwnym kierunku). Wśród ryb migrują flądra, stynka i węgorz.

Jedną z podstawowych właściwości przyrody żywej jest cykliczność większości procesów w niej zachodzących. Całe życie na Ziemi, od komórki po biosferę, podlega pewnym rytmom. Naturalne rytmy każdego organizmu można podzielić na wewnętrzne (związane z jego własną aktywnością życiową) i zewnętrzne (cykliczne zmiany w środowisku).

Pętle wewnętrzne. Cykle wewnętrzne to przede wszystkim fizjologiczne rytmy organizmu. Żaden proces fizjologiczny nie zachodzi w sposób ciągły. Rytmiczność występuje w procesach syntezy DNA i RNA w komórkach, w składaniu białek, w pracy enzymów i w aktywności mitochondriów. Podział komórek, skurcz mięśni, praca gruczołów dokrewnych, bicie serca, oddychanie, pobudliwość układu nerwowego, czyli praca wszystkich komórek, narządów i tkanek organizmu, podlegają określonemu rytmowi. Co więcej, każdy system ma swój własny okres. Okres ten może zostać zmieniony przez działanie czynników środowiskowych jedynie w wąskich granicach, a dla niektórych procesów nie jest to w ogóle możliwe. Rytm ten nazywa się endogennym.

Wszystkie wewnętrzne rytmy ciała są podporządkowane, zintegrowane w integralny system i ostatecznie działają jako ogólna okresowość zachowań organizmu. Rytmicznie wykonuje swoje

fizjologicznych, organizm zdaje się odliczać czas. Zarówno w przypadku rytmów zewnętrznych, jak i wewnętrznych początek kolejnej fazy zależy przede wszystkim od czasu. Dlatego czas działa jako jeden z najważniejszych czynników środowiskowych, na które muszą reagować organizmy żywe, dostosowując się do zewnętrznych cyklicznych zmian w przyrodzie.

Rytmy zewnętrzne. Główne rytmy zewnętrzne mają charakter geofizyczny, gdyż są związane z obrotem Ziemi względem Słońca i Księżyca względem Ziemi. Pod wpływem tej rotacji wiele czynników środowiskowych na naszej planecie, zwłaszcza warunki świetlne, temperatura, ciśnienie i wilgotność powietrza, atmosferyczne pole elektromagnetyczne, pływy oceaniczne itp., ulega naturalnym zmianom. Ponadto na żywą przyrodę wpływają także rytmy kosmiczne, takie jak okresowe zmiany aktywności słonecznej. Słońce charakteryzuje się 11-letnim cyklem i szeregiem innych cykli. Zmiany promieniowania słonecznego znacząco wpływają na klimat naszej planety. Oprócz cyklicznego wpływu czynników abiotycznych, rytmami zewnętrznymi każdego organizmu są także naturalne zmiany w aktywności i zachowaniu innych żywych istot.

Szereg zmian w aktywności życiowej organizmów pokrywa się w okresie z cyklami zewnętrznymi, geofizycznymi. Są to tak zwane adaptacyjne rytmy biologiczne - dobowy, pływowy, równy miesiącowi księżycowemu, roczny. Dzięki nim najważniejsze funkcje biologiczne organizmu, takie jak odżywianie, wzrost, rozmnażanie, pokrywają się z najkorzystniejszą do tego porą dnia lub roku.

Adaptacyjne rytmy biologiczne powstały jako adaptacja fizjologii istot żywych do regularnych zmian środowiskowych w środowisku zewnętrznym. Różnią się tym od rytmów czysto fizjologicznych, które wspierają ciągłą aktywność życiową organizmów, oddychanie, krążenie krwi, podział komórek itp.

Rytm dobowy stwierdzono u różnych organizmów, od organizmów jednokomórkowych po ludzi. U człowieka obserwuje się ponad 100 funkcji fizjologicznych, na które wpływa cykliczność doby: sen i czuwanie, zmiany temperatury ciała, tętno, głębokość i częstotliwość oddychania, objętość i skład chemiczny moczu, pocenie się, sprawność mięśni i umysłu itp. U ameby w ciągu dnia zmienia się tempo podziału. W niektórych roślinach otwieranie i zamykanie kwiatów, podnoszenie i opuszczanie liści, maksymalna intensywność oddychania, tempo wzrostu koleoptyla itp. są zaplanowane w określonym czasie.

Na podstawie naprzemienności okresów snu i czuwania zwierzęta dzieli się na dzień i noc. Aktywność w ciągu dnia jest wyraźna na przykład u kurcząt domowych, większości ptaków wróblowych, wiewiórek ziemnych, mrówek i ważek. Typowo nocnymi zwierzętami są jeże, nietoperze, sowy, dziki, większość kotów, żaby trawne, karaluchy i wiele innych. Niektóre gatunki są w przybliżeniu równie aktywne zarówno w dzień, jak i w nocy, z naprzemiennymi krótkimi okresami czuwania i odpoczynku. Rytm ten nazywa się wielofazowym (wiele ryjówek, liczba drapieżników itp.).

U wielu zwierząt codzienne zmiany wpływają przede wszystkim na aktywność ruchową i nie towarzyszą im znaczące odchylenia w funkcjach fizjologicznych (na przykład u gryzoni). Najbardziej uderzających przykładów zmian fizjologicznych w ciągu dnia dostarczają nietoperze. Latem, w okresie dziennego odpoczynku, wiele z nich zachowuje się jak zwierzęta poikilotermiczne. Temperatura ich ciała w tym czasie jest prawie równa temperaturze otoczenia; Puls, oddychanie i pobudliwość narządów zmysłów są znacznie zmniejszone. Aby wystartować, zaniepokojona mysz długo się nagrzewa w wyniku chemicznej produkcji ciepła. Wieczorem i nocą są to typowe ssaki homeotermiczne, charakteryzujące się wysoką temperaturą ciała, aktywnymi i precyzyjnymi ruchami oraz szybką reakcją na ofiarę i wroga.

U niektórych gatunków okresy aktywności są ściśle ograniczone do określonej pory dnia, podczas gdy u innych mogą się zmieniać w zależności od sytuacji. Zatem otwarcie kwiatów szafranu zależy od temperatury, kwiatostanów mniszka lekarskiego - od światła: w pochmurny dzień kosze się nie otwierają. Aktywność wszy pustynnych lub ciemnych chrząszczy zmienia się w różnych porach dnia, w zależności od temperatury i wilgotności powierzchni gleby. Z nor wychodzą albo wcześnie rano i wieczorem (cykl dwufazowy), albo dopiero w nocy (cykl jednofazowy), albo przez cały dzień.

W eksperymencie możliwe jest odróżnienie endogennych rytmów dobowych od egzogennych, czyli narzuconych przez środowisko zewnętrzne. U wielu gatunków, przy całkowitej stałości warunków zewnętrznych (temperatura, oświetlenie, wilgotność itp.), cykle zbliżone okresem do cyklu dobowego utrzymują się przez długi czas. Na przykład u muszek owocowych taki endogenny rytm można prześledzić na przestrzeni dziesiątek pokoleń. Tym samym dobowa cykliczność aktywności życiowej zamienia się w wrodzone, genetyczne właściwości gatunku. Takie endogenne rytmy nazywane są rytmami dobowymi (od łacińskiego około i umiera - dzień, dzień), ponieważ ich czas trwania nie jest taki sam u różnych osobników tego samego gatunku, nieznacznie różni się od średniego okresu 24-godzinnego.

Latające wiewiórki, które charakteryzują się aktywnością zmierzchową, budzą się synchronicznie wieczorem, o ściśle określonej godzinie. W eksperymencie, będąc w całkowitej ciemności, zachowują rytm dobowy. Jednak niektóre osoby rozpoczynają swój „dzień” kilka minut wcześniej; inne - kilka minut później niż normalny cykl dobowy. Jeżeli np. rytm dobowy jest o 15 minut krótszy od rytmu dobowego, to u takiego zwierzęcia po trzech dniach rozbieżność czasu z rytmem zewnętrznym wyniesie 45 minut, po 10 dniach – już 2,5 godziny itd. Dlatego wszystkie latające wiewiórki budzą się po kilku dniach i zaczynają się poruszać o zupełnie innych porach, choć każda utrzymuje stałość swojego cyklu. Po przywróceniu cyklu dnia i nocy sen i czuwanie zwierząt ponownie się synchronizują. Zatem zewnętrzny cykl dobowy reguluje czas trwania wrodzonych rytmów dobowych, koordynując je ze zmianami środowiskowymi.

U ludzi badano rytmy dobowe w różnych sytuacjach: w jaskiniach, hermetycznych komorach, podczas nurkowania itp. Odkryto, że cechy typologiczne układu nerwowego odgrywają dużą rolę w odchyleniach od cyklu dobowego u człowieka. Rytmy dobowe mogą się różnić nawet wśród członków tej samej rodziny.

Znany stereotyp behawioralny, zdeterminowany rytmem dobowym, ułatwia egzystencję organizmom podczas codziennych zmian środowiska. Kiedy jednak zwierzęta i rośliny rozprzestrzenią się i znajdą w warunkach geograficznych o innym rytmie dnia i nocy, zbyt silny stereotyp może stać się niekorzystny. Dlatego możliwości rozprzestrzeniania się wielu gatunków są ograniczone przez głębokie utrwalenie ich rytmów dobowych. Przykładowo szczury szare różnią się od szczurów czarnych znacznie większą plastycznością cyklu dobowego. U czarnych szczurów zmiana jest prawie niemożliwa, a gatunek ma ograniczony zasięg, podczas gdy szare szczury rozprzestrzeniły się niemal na całym świecie.

U większości gatunków możliwa jest regulacja rytmu dobowego. Zwykle nie następuje to od razu, ale trwa kilka cykli i towarzyszy mu szereg zaburzeń w stanie fizjologicznym organizmu. Na przykład osoby latające na duże odległości w kierunku równoleżnikowym doświadczają desynchronizacji swojego rytmu fizjologicznego z lokalnym czasem astronomicznym. Ciało najpierw kontynuuje funkcjonowanie jak poprzednio, a następnie zaczyna się odbudowywać. Jednocześnie odczuwasz zwiększone zmęczenie, złe samopoczucie, chęć spania w ciągu dnia i nie zasypiania w nocy. Okres adaptacyjny trwa od kilku dni do dwóch tygodni.

Desynchronizacja rytmu jest istotnym problemem medycznym w organizacji pracy nocnej i zmianowej dla osób wykonujących szereg zawodów, wykonujących loty kosmiczne, nurkujące, pracujące pod ziemią itp.

Rytmy dobowe i dobowe leżą u podstaw zdolności organizmu do odczuwania czasu. Ta zdolność istot żywych nazywana jest „zegarem biologicznym”.

Wiele wysoce zorganizowanych zwierząt ma złożoną, wrodzoną zdolność wykorzystywania orientacji w czasie do orientowania się w przestrzeni. Ptaki podczas długich lotów również stale dostosowują swój kierunek względem Słońca lub spolaryzowanego światła nieba, biorąc pod uwagę porę dnia. „Zegary biologiczne” organizmów żywych orientują je nie tylko w cyklu dobowym, ale także w bardziej złożonych cyklach geofizycznych zmian w przyrodzie.

Rytmy pływowe. Gatunki żyjące w strefie przybrzeżnej żyją w warunkach bardzo złożonej okresowości środowiska zewnętrznego. Na 24-godzinny cykl wahań oświetlenia i innych czynników nakłada się naprzemienność przypływów i odpływów. W ciągu dnia księżycowego (24 godziny 50 minut) występują 2 przypływy i 2 odpływy, których fazy zmieniają się codziennie o około 50 minut. Ponadto siła pływów zmienia się naturalnie w ciągu miesiąca synodycznego, czyli księżycowego (29,5 dnia słonecznego). Dwa razy w miesiącu (now i pełnia) osiągają swoją maksymalną wartość (tzw. przypływy wiosenne).

Życie organizmów zamieszkujących strefę przybrzeżną podlega temu złożonemu rytmowi. Podczas odpływu ostrygi mocno ściskają zawory i przestają żerować. Częstotliwość otwierania i zamykania muszli utrzymuje się w akwariach przez długi czas. Zmienia się to stopniowo, jeśli akwarium zostanie przeniesione w inny obszar geograficzny, i ostatecznie ustala się zgodnie z nowym harmonogramem pływów, chociaż mięczaki nie doświadczają bezpośrednio ich skutków. Eksperymenty sugerują, że restrukturyzacja jest spowodowana postrzeganiem przez ostrygi zmian stanu atmosfery, które towarzyszą zjawiskom pływowym.

Ryba srebrzysta żyjąca u wybrzeży Kalifornii wykorzystuje w swoim cyklu życiowym wysokość przypływów wiosennych. Podczas największego przypływu samice składają jaja nad brzegiem wody, zakopując je w piaszczystej glebie. Gdy woda opadnie, jaja pozostają

dojrzewają w mokrym piasku. Wylęg narybku następuje po pół miesiącu i zbiega się z następnym przypływem.

U wielu organizmów morskich i lądowych zidentyfikowano okresowość odpowiadającą miesiącowi księżycowemu jako rytm endogenny. Przejawia się to w czasie tarła robaków polichaete palolo, rozmnażaniu się japońskich lilii morskich oraz rojeniu się wielu komarów ochotkowatych i jętek, które zbiegają się z pewnymi fazami Księżyca. U wielu zwierząt w reakcji na światło, na słabe pola magnetyczne i prędkość orientacji stwierdzono częstotliwość równą miesiącowi księżycowemu. U człowieka przyjmuje się początkowy związek cykli menstruacyjnych z miesiącem synodycznym, odnotowuje się zmiany skłonności do krwawień u chorych operowanych itp. Adaptacyjne znaczenie większości endogennych rytmów księżycowych jest wciąż nieznane.

Rytmy roczne należą do najbardziej uniwersalnych w przyrodzie żywej. Regularne zmiany warunków fizycznych w ciągu roku spowodowały, że ewolucja gatunków podlegała różnorodnym adaptacjom do tej okresowości. Najważniejsze z nich dotyczą reprodukcji, wzrostu, migracji i przetrwania niesprzyjających okresów w roku. U gatunków o krótkim cyklu życiowym rytm roczny naturalnie objawia się w wielu pokoleniach (na przykład cyklomorfoza u rozwielitek i wrotków).

Zmiany sezonowe oznaczają głębokie zmiany w fizjologii i zachowaniu organizmów, wpływając na ich morfologię i cechy cyklu życiowego. Adaptacyjny charakter tych zmian jest oczywisty: dzięki nim tak kluczowy moment w życiu gatunku, jak pojawienie się potomstwa, okazuje się ograniczać do najkorzystniejszej pory roku, a przeżywanie okresów krytycznych następuje w okresie najbardziej stabilny stan.

Im ostrzejsze są sezonowe zmiany w środowisku zewnętrznym, tym wyraźniejsza jest roczna cykliczność aktywności życiowej organizmów. Jesienne opadanie liści, różne diapauzy, hibernacja, magazynowanie tłuszczu, sezonowe linienie, migracje itp. Rozwijają się głównie w krajach o klimacie umiarkowanym i zimnym, podczas gdy u mieszkańców tropików sezonowość cykli życiowych jest mniej wyraźna.

Rytmy roczne u wielu gatunków są endogenne. Takie rytmy nazywane są circan (łac. annus - rok). Dotyczy to szczególnie cykli hodowlanych. I tak zwierzęta półkuli południowej trzymane w ogrodach zoologicznych na półkuli północnej rozmnażają się najczęściej zimą lub jesienią, czasami odpowiadającym wiośnie i lecie w swojej ojczyźnie. Strusie australijskie w rezerwacie przyrody Askania-Nova zimą składają jaja bezpośrednio na śniegu. Pies dingo rodzi szczenięta w grudniu, czyli w Australii pod koniec wiosny. Podczas wprowadzania i aklimatyzacji gatunków należy wziąć pod uwagę stabilność terminu reprodukcji w cyklu rocznym.

Silne odwilży zimą i przymrozki latem zwykle nie zakłócają sezonowych zmian w roślinach i zwierzętach. Jednocześnie dokładność cyklu rocznego nie zawsze ma charakter endogeniczny. Przykładowo nasiona szeregu roślin kiełkują o ściśle określonej porze roku, nawet po doświadczalnie wywołanym stanie całkowitej anabiozy, co powinno zakłócić „odliczanie” czasu w organizmie. W konsekwencji kiełkowanie jest stymulowane przez pewne zmiany środowiskowe związane z cyklami geofizycznymi.

Obecnie intensywnie bada się reakcję organizmów na słabe pola geoelektromagnetyczne oraz przypływy i odpływy atmosferyczne, które w naturalny sposób zmieniają się w cyklach obrotu Ziemi.Wykazano, że intensywność szeregu procesów biologicznych koreluje z wahania tych subtelnych wskaźników stanu atmosfery w ciągu roku, takich jak aktywność ruchowa owadów, tempo zużycia tlenu przez bulwy ziemniaka itp.

Zatem początek kolejnego etapu cyklu rocznego w organizmach żywych następuje częściowo w wyniku rytmów endogennych, a częściowo pod wpływem wahań zewnętrznych czynników środowiskowych. Warto zauważyć, że roczna cykliczność nie jest uzależniona od silnych czynników środowiskowych działających bezpośrednio na organizm (temperatura, wilgotność itp.), które podlegają dużej zmienności pogody, ale od właściwości środowiska wtórnych w stosunku do aktywności życiowej, które jednak , zmieniają się bardzo naturalnie w ciągu roku. Adaptacyjne znaczenie tego zjawiska polega na tym, że krótkotrwałe zmiany warunków pogodowych, ich możliwe znaczne odchylenia od normy, nie zmieniają biologicznego rytmu organizmów, który pozostaje zsynchronizowany z ogólnym przebiegiem zmian w przyrodzie przez cały rok.

Jednym z najbardziej precyzyjnie i regularnie zmieniających się czynników środowiskowych jest długość godzin dziennych, rytm naprzemiennych ciemnych i jasnych okresów dnia. To właśnie ten czynnik służy większości żywych organizmów do orientacji w porach roku.

Adaptacyjne rytmy życia

Życie na Ziemi rozwinęło się w warunkach regularnego dnia i nocy oraz naprzemiennych pór roku w wyniku obrotu planety wokół własnej osi i wokół Słońca. Rytm środowiska zewnętrznego tworzy okresowość, czyli powtarzalność warunków życia większości gatunków. Regularnie powtarzają się zarówno okresy krytyczne, trudne do przetrwania, jak i korzystne.

Przystosowanie do okresowych zmian środowiska zewnętrznego wyraża się u istot żywych nie tylko bezpośrednią reakcją na zmieniające się czynniki, ale także w dziedzicznie ustalonych rytmach wewnętrznych.

Rytmy dobowe. Rytmy dobowe przystosowują organizmy do cyklu dnia i nocy. U roślin intensywny wzrost i kwitnienie kwiatów przypada na określoną porę dnia. Zwierzęta znacznie zmieniają swoją aktywność w ciągu dnia. Na podstawie tej cechy wyróżnia się gatunki dzienne i nocne.

Rytm dobowy organizmów nie jest jedynie odzwierciedleniem zmieniających się warunków zewnętrznych. Jeśli umieścisz osobę, zwierzęta lub rośliny w stałym, stabilnym środowisku bez zmiany dnia i nocy, wówczas zachowany zostanie rytm procesów życiowych, zbliżony do dziennego (ryc. 35). Ciało zdaje się żyć według swojego wewnętrznego zegara, odliczającego czas.

Rytm dobowy może wpływać na wiele procesów zachodzących w organizmie. U człowieka cyklowi dobowemu podlega około 100 cech fizjologicznych: tętno, rytm oddychania, wydzielanie hormonów, wydzielina gruczołów trawiennych, ciśnienie krwi, temperatura ciała i wiele innych. Dlatego też, gdy człowiek zamiast spać, nie śpi, organizm nadal jest dostrojony do stanu nocnego, a nieprzespane noce niekorzystnie wpływają na zdrowie.

Rytmy dobowe nie występują jednak u wszystkich gatunków, a jedynie u tych, u których w życiu zmiana dnia i nocy odgrywa ważną rolę ekologiczną. Mieszkańcy jaskiń czy głębokich wód, gdzie nie ma takiej zmiany, żyją według innego rytmu. Nawet wśród mieszkańców lądu nie u każdego występuje codzienna cykliczność. Na przykład małe ryjówki na zmianę co 15–20 minut wykonują aktywność i odpoczywają, niezależnie od dnia i nocy. Ze względu na wysokie tempo metabolizmu są zmuszeni jeść przez całą dobę.

Zaburzenia rytmu dobowego organizmu

W eksperymentach prowadzonych w ściśle stałych warunkach muszki owocowe Drosophila utrzymują rytm dobowy przez dziesiątki pokoleń. Ta okresowość jest u nich dziedziczona, podobnie jak u wielu innych gatunków. Tak głębokie są reakcje adaptacyjne związane z codziennym cyklem środowiska zewnętrznego.

Zaburzenia rytmu dobowego organizmu podczas pracy nocnej, lotów kosmicznych, nurkowania itp. stanowią poważny problem medyczny.

Roczne rytmy. Rytmy roczne dostosowują organizmy do sezonowych zmian warunków (ryc. 36). W życiu gatunku okresy wzrostu, rozmnażania, linienia, migracji i głębokiego spoczynku w naturalny sposób naprzemiennie i powtarzają się w taki sposób, że organizmy dochodzą do krytycznej pory roku w najbardziej stabilnym stanie. Najbardziej wrażliwy proces – reprodukcja i odchów młodych zwierząt – zachodzi w najkorzystniejszym sezonie. Ta cykliczność zmian stanu fizjologicznego w ciągu roku jest w dużej mierze wrodzona, to znaczy objawia się wewnętrznym rytmem rocznym. Jeśli na przykład strusie australijskie lub dzikie psy dingo zostaną umieszczone w zoo na półkuli północnej, ich sezon lęgowy rozpocznie się jesienią, kiedy w Australii jest wiosna. Restrukturyzacja wewnętrznych rytmów rocznych następuje z wielkim trudem i trwa przez wiele pokoleń.

Przygotowanie do rozrodu lub zimowania to długi proces, który rozpoczyna się w organizmach na długo przed nadejściem okresów krytycznych.

Ostre, krótkotrwałe zmiany pogody (letnie przymrozki, zimowe odwilż) zwykle nie zakłócają rocznego rytmu roślin i zwierząt. Głównym czynnikiem środowiskowym, na który organizmy reagują w swoich rocznych cyklach, nie są przypadkowe zmiany pogody, ale fotookres - zmiany stosunku dnia i nocy.

Długość dnia naturalnego zmienia się w sposób naturalny w ciągu roku i to właśnie te zmiany stanowią dokładny sygnał zbliżania się wiosny, lata, jesieni czy zimy.

Zdolność organizmów do reagowania na zmiany długości dnia nazywa się fotoperiodyzmem.

Jeśli dzień się skraca, gatunki zaczynają przygotowywać się do zimy, jeśli się wydłuża, zaczynają aktywnie rosnąć i rozmnażać się. W tym przypadku dla życia organizmów ważny jest nie sam czynnik zmiany długości dnia i nocy, ale jego wartość sygnalizacyjna, wskazująca na zbliżające się głębokie zmiany w przyrodzie.

Jak wiadomo, długość dnia w dużej mierze zależy od szerokości geograficznej. Na półkuli północnej letnie dni są znacznie krótsze na południu niż na północy. Dlatego gatunki południowe i północne inaczej reagują na tę samą zmianę dnia: gatunki południowe zaczynają się rozmnażać przy krótszych dniach niż gatunki północne.

Przykłady i dodatkowe informacje

Badacze jaskiń – speleolodzy szczegółowo badali ich rytm dobowy. Schodzili do jaskini na długi okres czasu (1-3 miesiące) bez zegarka i budowali swój sposób pracy, snu, jedzenia i odpoczynku w oparciu o własne poczucie czasu. Komunikacja z powierzchnią była jednokierunkowa, nie otrzymywali żadnych informacji z zewnątrz. Z zewnątrz ich sygnały były dokładnie rejestrowane i analizowane. Okazało się, że w stałych warunkach człowiek utrzymuje regularny cykl snu i czuwania, jednak okres tego cyklu nie jest dokładnie równy 24 godzinom, ale może różnić się o kilka minut. Po wielu dniach różnica ta się sumuje i po pewnym czasie speleolodzy kładą się spać, gdy na powierzchni jest dzień, a w nocy nie śpią. Pod koniec eksperymentu okazuje się, że ich termin odbiega o kilka dni od faktycznych dat.

Te same wyniki uzyskano w licznych eksperymentach na zwierzętach. W stałych warunkach ich rytm wewnętrzny okazuje się nie ściśle dobowy, ale dobowy; gdy dzień i noc się zmieniają, rytm zewnętrzny zdaje się korygować rytm wewnętrzny i dostosowywać go do 24 godzin.

Najbardziej złożone rytmy mają mieszkańcy morskiej strefy pływów. Tak więc u wybrzeży Oceanu Atlantyckiego woda podnosi się i opada dwa razy dziennie w odstępie 12,4 godziny. W rezultacie dokładny czas przypływów stopniowo się zmienia. Podczas odpływu mięczaki mocno ściskają muszle, a skorupiaki chowają się w piasku lub pod mokrymi glonami. Ponadto na ten rytm ich życia nakłada się również codzienna cykliczność. Skorupiaki i kraby są bardziej aktywne podczas przypływów w ciągu dnia niż w nocy.

W jednym eksperymencie latające wiewiórki trzymano w klatkach w ciągłej ciemności. W naturze zwierzęta te są aktywne w nocy i śpią w ciągu dnia. Dzięki regularnej zmianie dnia i nocy budzą się i zasypiają mniej więcej w tym samym czasie. W eksperymencie każda latająca wiewiórka żyła według własnego rytmu dobowego, który okazał się nieco inny u różnych osobników: u niektórych spóźniał się o 5-10 minut, u innych o kilka minut przed dniem. W rezultacie po pewnym czasie nastąpiło całkowite niedopasowanie ogólnej aktywności: każde zwierzę budziło się i zasypiało w swoim czasie. Kiedy cykl dnia i nocy został przywrócony, aktywność latających wiewiórek wróciła do porządku.

Gatunki o szerokim rozmieszczeniu reagują odmiennie na tę samą długość dnia w różnych częściach swojego zasięgu. Krytyczna długość doby, w której zatrzymuje się wzrost i rozwój larw motyla lancetowatego, wynosi 14,5 godziny na szerokości geograficznej Suchumi, 18,06 godziny w okolicach Witebska i 19,5 godziny w pobliżu Petersburga.