21Вопрос

В течение всей жизни или части жизненного цикла многие виды гетеротрофных организмов обитают в других живых организмах, тела которых служат для них средой, значительно отличающейся от внешней по своим свойствам. Использование одними живыми организмами других в качестве среды обитания —древнее и широко распространенное явление в природе. Установлено, что прокариотические организмы (бактерии, актиномиценты, сине-зеленые водоросли) имеют сожителей. У большого числа одноклеточных эукариотических форм (красные, зеленые и диатомо-вые водоросли, амебы, радиолярии и др.) обнаружены внутриклеточные паразиты и симбионты. Практически нет ни одного вида многоклеточных организмов, не имеющих внутренних обитателей. Одно из главных преимуществ паразитов – обильное снабжение пищей за счет содержимого клеток, соков и тканей тела хозяина. Это служит условием быстрого роста паразитов, а также условием высокого потенциала их размножения. Вторым важным экологическим преимуществом для обитателей живых организмов является их защищенность от непосредственного воздействия факторов внешней среды. Благодаря всему этому паразиты характеризуются в эволюции вторичным упрощением строения, вплоть до потери целых систем органов. Так у многих отмечается отсутствие пищеварительной системы и редукция нервной. Выход во внешнюю среду чаще всего чреват для паразитов многими опасностями, поэтому у них есть приспособления: толстые и многослойные оболочки яиц гельминтов, цисты кишечных амеб, ооцисты со спорами кокцидий, способность к анабиозу у ряда личинок нематод и т.д. ЭНДОСИМБИОЗ, взаимно выгодное сосуществование организмов, при котором один из организмов обитает внутри другого. Например, некоторые бактерии, поглощенные клетками-ЭУКАРИОТАМИ, приспособились к совместному существованию настолько, что клетка начала действовать как единый организм, и в результате образовались МИТОХОНДРИИ и ХЛОРОПЛАСТЫ, которые имеют собственные мелкие РИБОСОМЫ, такие же, как у бактерий, и их ДНК отличается от ДНК клетки, в которой они существуют.

22Вопрос

Адаптивные биологические ритмы организмов. Одно из наиболее общих явлений, происходящих в природе – это сезонная периодичность. Наиболее чётко она выражена в умеренных и северных широтах, обусловливая чёткую ритмичность жизни организмов. У обитателей тропиков сезонные изменения проявляются не так чётко, хотя и могут быть обусловлены чередованием периодов дождей и засух. Вращение Земли вокруг Солнца и вокруг своей оси, а также Луны вокруг Земли обусловливают периодические изменения светового режима, температуры, влажности воздуха, морские приливы и отливы.

Периодические изменения интенсивности экологических факторов влияют на формирование у живых организмов адаптивных биологических ритмов: суточных, приливно-отливных, сезонных, годовых. С этими ритмами связано явление «биологических часов» – способности организмов реагировать на течение времени. Механизмы этого явления ещё окончательно не выяснены, но, несомненно, оно имеет важное биологическое значение, поскольку позволяет согласовывать физиологические процессы организмов с изменениями в среде обитания.

В результате вращения Земли вокруг своей оси дважды в сутки изменяется освещённость, что вызывает колебания температуры, влажности и других абиотических факторов, влияющих на активность организмов. В частности, освещённость определяет периодичность процессов фотосинтеза, испарения воды растениями, время открывания и закрывания цветков и др. Смена дня и ночи влияет на интенсивность процессов жизнедеятельности животных: двигательной активности, питания, интенсивности обмена веществ и т.д. У человека обнаружено свыше 100 жизненных функций, интенсивность которых зависит от времени суток.

Приливно-отливные ритмы обусловлены обращением Луны вокруг Земли. Особенно чётко они прослеживаются у обитателей приливно-отливной зоны. На протяжении лунных суток (24 часа 50 минут) наблюдают по два прилива и отлива. Во время отливов обитатели этой зоны закрываются в свои раковины (моллюски), домики (усоногие раки, некоторые многощетинковые черви), закапываются в пески. Некоторые виды (например, манящий краб) при этом изменяет свою окраску. С ритмом приливов и отливов связано и размножение некоторых обитателей этой зоны.

К примеру, самки рыбы атерины-гринион, обитающей у побережья Калифорнии, во время высоких приливов подплывают к берегу и закапывают в песок икру, а после нереста возвращаются в море. Личинки выходят из икринок во время следующего высокого прилива. Таким образом, нерест атерины-грунион зависит от определённой фазы Луны. С фазами луны связано и размножение многощетинковых червей, например, тихоокеанского палоло.

Сезонные ритмы связаны с вращением Земли вокруг Солнца, что обусловливает годичные циклы изменений климатических условий. С определёнными сезонами года у организмов связаны периоды размножения, развития, состояние зимнего покоя, у животных – линьки, миграции, спячки, а у листопадных растений – ежегодная смена листьев. Сезонные ритмы влияют не только на жизненные процессы организмов, но и на их строение. Например, у дафний и тлей на протяжении годы у разных поколений закономерно изменяются размеры тела и особенности строения определённых его частей.

У многих организмов наблюдаются менее чётко выраженные многолетние циклы, связанные с непериодическими изменениями солнечной активности на протяжении нескольких лет: например, массовые размножения перелётной саранчи и некоторых других животных.

Одним из ведущих факторов, влияющих на биологические ритмы организмов, является фотопериод – продолжительность светового периода суток. Реакции организмов на изменения фотопериода получили название фотопериодизм (от греч. фотос – свет и периодос – чередование). Продолжительность светового периода суток – один из самых стабильных экологических факторов, поскольку она всегда постоянна в данном месте и в определённый день года. Зато другие факторы (температура, влажность, давление и т.д.) могут изменяться даже на протяжении суток.

Способность организмов реагировать на изменения продолжительности светового периода суток даёт им возможность заблаговременно приспособится к сезонным изменениям условий среды обитания. Явление фотопериодизма присуще разным группам организмов, но наиболее чётко выражено у видов, обитающих в условиях резких сезонных изменений.

Исследование фотопериодизма имеет важное практическое значение. Изменяя продолжительность светового периода в условиях искусственного содержания домашних животных и культурных растений, можно регулировать процессы их роста и развития, повышать продуктивность, стимулировать размножение и т.д.