Биологические ритмы.

Биоритмы - периодически повторяющиеся изменения характера и интенсивности биологических процессов, свойственных живым организмам

Действие экологических факторов на организмы непостоянно во времени. Поэтому в большинстве случаев наблюдается цикличность действия факторов и, соответственно, цикличность в жизнедеятельности организмов. Периодичность в действии факторов приводит к существованию биологических ритмов. Природные биоритмы делятся на внешние (экзогенные) и внутренние (эндогенные).

Экзогенные ритмы имеют геофизическую природу. По величине периода колебаний выделяют суточные, приливно-отливные, месячные, годичные и более длительные биоритмы. Внешними факторами–сигналами могут быть: температура, освещенность, влажность, колебания численности популяции, связанные с ритмами активности Солнца.

Эндогенные ритмы связаны с автоколебаниями в пределах одного организма (например, изменение температуры тела в течение суток). Эти ритмы, в значительной мере, являются генетически обусловленными. Иначе говоря, эндогенные ритмы являются физиологическими. Эндогенные ритмы контролируются системами обратных связей внутри организма.

Эндогенный компонент ритма даёт организму возможность ориентироваться во времени (биологические часы) и заранее готовиться к предстоящим изменениям среды. Показания биологических часов позволяют организмам выполнять отдельные функции в наиболее благоприятное для них время.

В ходе эволюции многие экзогенные ритмы превратились в эндогенные, наследственно обусловленные. Например, некоторые суточные ритмы сохраняются даже при постоянстве внешних условий (суточная активность, изменение температуры тела). Однако периодичность физиологических процессов при отсутствии внешних сигналов несколько отличается от 24–часовой. Такие ритмы называются циркадными (околосуточными). Некоторые годичные ритмы могут также сохраняться при постоянстве внешних условий (например, цикличность размножения растений и животных в неволе). Однако периодичность этих процессов также несколько отличается от календарного года. Такие ритмы называются цирканными (окологодичными). Они наблюдаются только в постоянных условиях лаборатории.

№42

Численность популяции не остается постоянной во времени. Наряду с незакономерными и недолговременными изменениями численности обнаруживается чередующиеся подъемы и спады численности. Они имеют волнообразный характер. Такой характер динамики численности известен для насекомых, морских б/з, птиц, млекопитающих и нек. других животных. В начале 40гг 20го столетия Северцев проанализировавший многолетний ход динамики численности у большого числа видов млекопитающих и птиц , установил несколько типов ее динамики. Он нашел 3 фундаментальных типа динамики численности животного населения.

1. стабильный тип.

Малая амплитуда и длительный перелет колебания численности. такой тип свойственен крупным животным с большой продолжительностью жизни с поздней половозрелостью и уменьшенной плодовитостью. Это соответствует низкой норме естьественной смертности в том числе в результате адаптаций к действию неблагоприятных факторов. (копытные млекопитающие, пкриод колеб. Численности 10-20 лет)

2. лабильный тип

закономерные колебания численности с периодом порядка 5-11 лет и более значительной амплитудой. Для этого типа характерны сезонные изменения обилия. Связан с периодом размножения. Характерен для животных разного, но не крупного размера с более коротким сроком жизни, с более ранним половым созреванием, с более большей плодовитостью, чем у первого типа. Повышена средневидовая норма гибели. Крупные грызуны, зайцеобразные, нек. хищные, многие птицы и рыбы, насекомые, водные б/п с длинным циклом развития.

3. эфемерный тип

неустойчивая численность с глубокими депрессиями, сменяющимися вспышками массового размножения при которых численность возрастает в сотни раз.перепады от мин до мах осуществляются очень быстро, иногда в течении одного сезона. Быстро идет и спад численности который называют крахом популяции. Общая длина цикла составляет от 4 до 5 лет, в течении которого пик численности занимает чаще всего не более 1 года. У некоторых животных . напр. У грызунов на эти короткие циклы накладываются более продолжительные 10-11 лет. У животных резко выражены сезонные колебания обилия особей. данный тип характерен для короткоживущих не более 3х лет видов с несовершенными механизмами индивидуальной адаптации и с высокой нормой гибели. Это некрупные животные с большой плодовитостью. Наиболее хар-но для мелких грызунов и многих видов б/п животных с коротким циклом развития.

Схема Северцева хорошо показывает связь типа динамики численности с особенностями биологии отдельных видов. Разные типы динамики отражают разные жизненные стратегии. Эта мысль лежит в основе экологических стратегий разработанная Мак Артуром Уилсоном в 1967 г. Она получила признание в современной экологии. Ее суть: успешное выживание и воспроизводство вида возможно либо путем совершенствования адаптирования видов и конкурентноспособности, либо интенсификации размножения, что обуславливает повышенную гибель особей и в критической ситуации позволяет быстро восстановить численность.

1 ый путь к-стратегия – это крупные формы с большой продолжительностью жизни, численность их лимитируется внешними факторами. К –стратегия – отбор на качество, увеличениеадаптивности и устойчивости.

2 ой путь r- стратегия – отбор на кол-во, через компенсацию больших потерь высоким репродуктивным потенциалом. Поддержание устойчивости популяции через быструю смену особей. Этот тип более свойственен мелким животным и с большей нормой гибели и увеличения плодовитости. Виды с r-стратегией легко осваивают место обитания с нестабильными условиями и отличаются высоким уровнем энегрозатрат на репродукцию. Выживание этих форм от неблагоприятных абиотических воздействий и сильной конкуренции определяется высоким репродуктивным потенциалом , позволяет быстро восстановить любые потери в популяции.

Модели динамики популяций (рост популций)

1.J-образная кривая.

При неограниченных ресурсах и идеальных природных условиях виды реализуют максимальную рождаемость. Такой рост популяции начинается медленно и затем стремительно нарастает по экспоненте, то есть кривая роста популяции принимает J-образный вид ( кролики в Австралии)

2. S-образная кривая.

При ограниченных ресурсах размеры популяции того или иного вида также ограничены, и смертность начинает расти, когда численность популяции достигает или временно превышает емкость экосистемы. Когда это случается, J­-образная кривая роста популяции начинает плавно изгибаться и принимает вид S-образной кривой.

На численность популяции также влияет эмиграция – выселение с занимаемой территории –аналогична смертноститии иммиграция – приход – аналогично рождаемости.

Численный состав можно представить виде уравнения:

N=N1+B1-D1+I1-E1, где N- в данный момент, N1- в данный момент, B1-число родившихся особей, D1- погибшие особи,I1- иммигрировавшие особи, E1- эмигрирующие особи.

Для закрытой популяции N=N1+B1-D1

№43

№44