Sezonalitatea
Sezonalitatea este un fenomen comun în viața sălbatică, cauzat de schimbările factorilor natura neînsuflețită pe parcursul unui an. Acest fenomen este deosebit de pronunțat în schimbarea regulată a anotimpurilor la latitudinile temperate și nordice. Primăvara și vara, majoritatea animalelor se reproduc, dau naștere, iar până la sfârșitul verii și toamnei se pregătesc să îndure condițiile de iarnă.
Adaptarea animalelor cu sânge rece la iernare
Animalele cu sânge rece (de exemplu, insecte, amfibieni, reptile) suportă iarna într-o stare inactivă de repaus de iarnă. În corpurile lor au loc schimbări, care încep cu mult timp în vară. Până în toamnă, rezervele lor de nutrienți cresc, datorită cărora metabolismul este menținut într-un ritm mai lent. Cantitatea de apă din celulele lor scade. În ciuda acestei pregătiri, multe animale cu sânge rece hibernează în adăposturi în care condițiile dure de iarnă sunt mai puțin pronunțate.
Adaptarea animalelor cu sânge cald la iernare
Animale cu sânge cald - păsări și mamifere. Sunt mai puțin sensibili la hipotermie decât cei cu sânge rece. O temperatură constantă a corpului este asigurată de rata lor metabolică ridicată. Pentru a menține temperatura la același nivel, au caracteristici precum huse termoizolante (puf, pene, păr), depuneri de grăsime etc. Pentru a reduce transferul de căldură în condiții de iarnă, au o naparlire de toamnă - o schimbare a blănii de vară. la mamifere și penaj la păsări pentru o iarnă mai groasă.
Animalele cu sânge cald nu intră într-o stare de repaus de iarnă dacă se pot hrăni singure iarna. Mamiferele care nu pot să se hrănească în condiții de iarnă hibernează. Hibernarea este o stare de scădere a activității vitale care apare la animalele cu sânge cald în cazurile în care hrana devine inaccesibilă și este imposibilă menținerea unei activități ridicate și a metabolismului intens. Înainte de hibernare, animalele acumulează nutrienți în organism, în principal grăsimi până la 40% din greutatea lor corporală, și se stabilesc într-un adăpost.
Păsările, care nu se pot asigura cu hrană în condiții de iarnă, zboară în regiunile calde, unde găsesc hrană abundentă.
Reglarea schimbărilor sezoniere în viața animală
Prezența legăturilor între schimbările sezoniere în viața animalelor și variația sezonieră a temperaturii este izbitoare. Primăvara, când vine căldura, ajung pasari calatoare, mamiferele se trezesc din hibernare, animalele cu sânge rece ies dintr-o stare de toropeală. Toamna, odată cu apariția vremii reci, se întâmplă invers. Cu toate acestea, pregătirea animalelor pentru iernare începe vara, când există condiții de temperatură favorabile pentru ele. Aceasta înseamnă că temperatura nu reglează schimbările sezoniere din organism. S-a constatat că principalul factor de reglare al schimbărilor sezoniere complexe în viața animalelor și plantelor nu este o modificare a temperaturilor anuale, ci schimbările anuale regulate ale duratei zilei, care nu sunt supuse fluctuațiilor aleatorii, cum ar fi temperatura. Modificările în lungimea zilei de-a lungul anului servesc ca un semnal care determină viitoarele schimbări sezoniere în organism.
Adaptarea organismelor la schimbările sezoniere ale naturii. FotoperiodismPeriodicitatea sezonieră este unul dintre cele mai frecvente fenomene în natura vie. Este pronunțată în special în latitudinile temperate și nordice. În inima în exterior simplă și familiară nouă fenomene sezoniereîn lumea organismelor există reacţii adaptative complexe de natură ritmică, care au fost elucidate relativ recent.
Sezonalitate în natură
De exemplu, să luăm în considerare periodicitatea sezonieră în regiunile centrale ale țării noastre, aici, variația anuală a temperaturii este de primă importanță pentru plante și animale. Perioada favorabilă vieții durează aproximativ șase luni.
Semnele primăverii apar imediat ce zăpada începe să se topească. Unele sălcii, arin și alun înfloresc înainte ca frunzele să fi înflorit; pe peticele dezghețate, chiar și prin zăpadă, răspund mugurii primelor plante de primăvară; sosesc păsările migratoare; apar insecte iernate.
La mijlocul verii, în ciuda temperaturii favorabile și a precipitațiilor abundente, creșterea multor plante încetinește sau se oprește complet. Numărul de plante cu flori scade. Creșterea păsărilor se încheie. A doua jumătate a verii și începutul toamnei este perioada de coacere a fructelor și semințelor la majoritatea plantelor și de acumulare a nutrienților în țesuturile acestora. În acest moment, semnele de pregătire pentru iarnă sunt deja vizibile. Naparla de toamnă începe la păsări și mamifere, păsările migratoare se înghesuie în stoluri.
Chiar înainte de sosirea înghețurilor stabile în natură, începe o perioadă de repaus de iarnă.
Repaus de iarnă
Repausul de iarnă nu este doar o oprire a dezvoltării cauzată de temperatura scazuta, ci o adaptare fiziologică foarte complexă. La fiecare specie, starea de repaus de iarnă apare doar într-un anumit stadiu de dezvoltare. Astfel, la plante (în funcție de specie) iernează semințele, părțile supraterane și subterane cu muguri latenți, iar la unele plante erbacee, frunzele bazale. În diferite stadii de dezvoltare, repausul de iarnă apare la insecte. Țânțarii malariei și fluturii urticariei hibernează în stadiul adult, fluturii de varză în stadiul de pupă, iar molia țigănească în stadiul de ou.
Stadiile de hibernare ale plantelor și animalelor au multe caracteristici fiziologice similare. Intensitatea metabolismului este semnificativ redusă. Țesuturile organismelor aflate în stare de repaus de iarnă conțin mulți nutrienți de rezervă, în special grăsimi și carbohidrați, datorită cărora se mențin procese metabolice reduse în timpul iernarii. De obicei, cantitatea de apă din țesuturi scade, în special în semințe, muguri de iarnă ai plantelor. Datorită tuturor acestor caracteristici, stadiile latente sunt capabile să supraviețuiască condițiilor dure de iernare pentru o lungă perioadă de timp.
Cauzele ritmurilor biologice. Fotoperiodism
În procesul de evoluție, fiecare specie a dezvoltat un ciclu anual caracteristic de creștere și dezvoltare intensivă, reproducere, pregătire pentru iarnă și hibernare. Acest fenomen se numește ritm biologic. Coincidența fiecărei perioade a ciclului de viață cu perioada corespunzătoare a anului este critică pentru existența unei specii.
Cea mai remarcabilă este legătura dintre toate fenomenele fiziologice din organism cu evoluția sezonieră a temperaturii. Dar, deși afectează viteza proceselor de viață, încă nu servește ca principal regulator al fenomenelor sezoniere din natură. Procesele biologice de pregătire pentru iarnă încep vara, când temperaturile sunt ridicate. La temperaturi ridicate, insectele cad totuși într-o stare de hibernare, păsările încep să năparească și apare dorința de a migra. În consecință, alte condiții, și nu temperatura, afectează starea sezonieră a corpului.
Principalul factor în reglarea ciclurilor sezoniere la majoritatea plantelor și animalelor este modificarea duratei zilei. Reacția organismelor la lungimea zilei se numește fotoperiodism. Valoarea fotoperiodismului poate fi văzută din experimentul prezentat în figura Ш.
Cu iluminare artificială non-stop sau cu o zi de peste 15 ore, răsadurile de mesteacăn cresc continuu fără a vărsa frunze. Dar când sunt iluminate timp de 10 sau 12 ore pe zi, creșterea răsadurilor se oprește chiar și vara, în curând frunzele se vărsează și se instalează repausul de iarnă, ca sub influența unei zile scurte de toamnă. Multe dintre speciile noastre de foioase - salcie, salcâm alb, stejar, carpen, fag - devin veșnic verzi cu o zi lungă.
Lungimea zilei determină nu numai debutul repausului de iarnă, ci și alte fenomene sezoniere la plante. Astfel, o zi lungă favorizează formarea florilor în majoritatea plantelor noastre sălbatice. Astfel de plante se numesc plante de zi lungă. Printre cele cultivate se numara secara, ovazul, majoritatea soiurilor de grau si orz, inul. Cu toate acestea, unele plante, în principal de origine sudică, precum crizantemele, daliile, au nevoie zi scurta... Prin urmare, ele înfloresc aici numai la sfârșitul verii sau toamna. Plantele de acest tip sunt numite plante de zi scurtă.
Influența lungimii DNR asupra animalelor este, de asemenea, puternic afectată. La insecte și căpușe, lungimea zilei determină debutul repausului de iarnă. Deci, atunci când păstrați omizile unui fluture de varză în condiții zi lungă(mai mult de 15 ore) fluturii ies in curand din pupe si o serie succesiva de generatii se dezvolta fara intrerupere. Dar dacă omizile sunt ținute la o zi mai scurtă de 14 ore, atunci chiar și primăvara și vara se obțin pupe de iernare, care nu se dezvoltă timp de câteva luni, în ciuda temperaturii destul de ridicate. Acest tip de reacție explică de ce în natură vara, în timp ce ziua este lungă, insectele pot dezvolta mai multe generații, iar toamna, dezvoltarea se oprește întotdeauna în stadiul de iernare.
La majoritatea păsărilor, o zi de primăvară, prelungită, determină dezvoltarea gonadelor și manifestarea instinctelor de cuibărit. O scurtare de toamnă a zilei provoacă năpârlirea, acumularea de grăsimi de rezervă și nevoia de a zbura.
Lungimea zilei este un factor semnal care determină direcția proceselor biologice. De ce schimbările sezoniere ale duratei zilei au devenit atât de importante în viața organismelor vii?
Modificarea duratei zilei este întotdeauna strâns legată de variația anuală a temperaturii. Prin urmare, lungimea zilei servește ca un precursor astronomic precis al schimbărilor sezoniere ale temperaturii și ale altor condiții. Aceasta explică de ce cel mai mult grupuri diferite organisme de latitudini temperate, sub influența forțelor motrice ale evoluției, s-au format reacții fotoperiodice speciale - adaptări la schimbările climatice în diferite perioade ale anului.
Fotoperiodismul este o adaptare comună importantă care reglează fenomenele sezoniere într-o mare varietate de organisme.
Ceasul biologic
Studiul fotoperiodismului plantelor și animalelor a arătat că reacția organismelor la lumină se bazează pe alternarea perioadelor de lumină și întuneric de o anumită durată în timpul zilei. Reacția organismelor la lungimea zilei și a nopții arată că sunt capabile să măsoare timpul, adică au un fel de „ceas biologic”. Toate tipurile de ființe vii, de la unicelular la oameni, au această abilitate.
„Ceasul biologic”, pe lângă ciclurile sezoniere, controlează multe alte fenomene biologice, a căror natură a rămas misterioasă până de curând. Ele determină ritmul zilnic corect atât al activității organismelor întregi, cât și al proceselor care apar chiar și la nivelul celulelor, în special diviziunea celulară.
Managementul dezvoltării sezoniere a animalelor și plantelor.
Elucidarea rolului lungimii zilei și reglarea fenomenelor sezoniere deschide mari posibilități de control al dezvoltării organismelor.
Diverse metode de management al dezvoltării sunt utilizate pentru cultivarea pe tot parcursul anului a legumelor și plantelor ornamentale în lumină artificială, pentru iarnă și forțarea timpurie a florilor, pentru răsadurile accelerate. Prin tratarea înainte de însămânțare a semințelor cu frig, se realizează recoltarea culturilor de iarnă în timpul semănatului de primăvară, precum și înflorirea și fructificarea în primul an a multor plante bienale. Prin creșterea duratei zilei, este posibilă creșterea producției de ouă a păsărilor din fermele de păsări.
Schimbări sezoniere includ schimbări profunde în organism sub influența modificărilor de nutriție, a temperaturii ambientale, a regimului solar radiant și sub influența modificărilor periodice ale glandelor endocrine, asociate în principal cu reproducerea animalelor. Însăși întrebarea factorilor de mediu care determină periodicul sezonier este extrem de complexă și nu a fost încă pe deplin rezolvată; în formarea ciclurilor sezoniere, de mare importanță au schimbări în funcțiile gonadelor, glandei tiroide etc., care sunt foarte stabile. Aceste modificări, bine stabilite morfologic, sunt foarte stabile în dezvoltarea lor secvențială pt tipuri diferiteși complică foarte mult analiza influenței factorilor fizici care provoacă periodice sezoniere.
Schimbările sezoniere în organism includ răspunsuri comportamentale. Ele constau fie în fenomenele de migrații și migrații (vezi mai jos), fie în fenomenele de hibernare de iarnă și de vară, fie, în final, în activități variate pentru construirea de vizuini si adaposturi. Există o relație directă între adâncimea vizuinilor unor rozătoare și scăderea temperaturii de iarnă.
Regimul de iluminare este de mare importanță pentru activitatea zilnică totală a animalului. Prin urmare, periodicele sezoniere nu pot fi considerate în afara distribuției latitudinale a organismelor. Figura 22 prezintă sezoanele de reproducere ale păsărilor la diferite latitudini ale emisferelor nordice și sudice. Se poate vedea că datele de reproducere s-au mutat în mod clar în lunile anterioare când se deplasează de la nord la sud în emisfera nordică și o imagine aproape în oglindă a acestor relații în sud. Relații similare sunt cunoscute pentru mamifere, de exemplu, pentru oi. Acoperite în principal aici
modificări fiziologiceîn organism, care apar în climatul temperat al latitudinilor mijlocii ale emisferei nordice. Cele mai mari schimbări din organism în timpul anotimpurilor anului se referă la sistemul sanguin, metabolismul general, termoreglarea și parțial digestia. Acumularea de grăsime ca potențial energetic cheltuit pentru menținerea temperaturii corpului și a activității musculare este de o importanță excepțională pentru organismele boreale.
Cele mai notabile schimbări activitate motorieîn diferite anotimpuri pot fi observate la animalele din timpul zilei, ceea ce este, fără îndoială, asociat cu regimul de iluminare. Aceste relații sunt cel mai bine studiate la maimuțe (Shcherbakova, 1949). Când maimuțele erau ținute pe tot parcursul anului la o temperatură constantă a mediului, activitatea zilnică totală depindea de durata orelor de lumină: o creștere a activității a avut loc în luna mai.
și iunie. O creștere a activității zilnice totale a fost observată în decembrie și ianuarie. Acesta din urmă nu poate fi în niciun caz atribuit influenței orelor de lumină și este probabil asociat cu manifestările de primăvară în natură în condițiile lui Sukhumi (Fig. 23).
Aceste studii au relevat, de asemenea, o perioadă sezonieră semnificativă a temperaturii corpului la maimuțe. Cea mai ridicată temperatură în rect a fost observată în iunie, cea mai scăzută în ianuarie. Aceste schimbări nu pot fi explicate prin schimbările de temperatură din mediul extern, deoarece temperatura camerei a rămas constantă. Este foarte probabil să fi existat un efect de răcire prin radiații, din cauza temperaturii reduse a pereților încăperii.
În condiții naturale (Khruscelevsky și Kopylova, 1957), volei lui Brandt din sud-estul Transbaikaliei prezintă o dinamică sezonieră strălucitoare a activității locomotorii. Au o scădere bruscă a activității - din vizuini în ianuarie, martie, noiembrie și decembrie. Motivele acestui tipar de comportament sunt complexe. Ele sunt asociate cu natura cursului sarcinii, de obicei femele foarte active, cu momentul răsăritului și apusului, temperaturile ridicate vara și scăzute iarna. Activitatea zilnică studiată în condiții naturale este mult mai complicată și nu reflectă întotdeauna tabloul obținut de cercetător folosind tehnica actografică.
Relații la fel de complexe au fost găsite (Leontyev, 1957) pentru voleul lui Brandt și gerbilul mongol din regiunea Amur.
La nurci (Ternovsky, 1958), se observă modificări semnificative ale activității motorii în funcție de anotimpurile anului. Cea mai mare activitate are loc primăvara și vara, care, aparent, este asociată cu durata orelor de lumină. Cu toate acestea, odată cu scăderea temperaturii, activitatea scade, precum și odată cu precipitațiile. Toate ungulatele de turmă, fără excepție, prezintă schimbări sezoniere în formarea turmei, care este pronunțată la elan. La reni, relațiile de turmă (grupare, succesiune) sunt mai vizibile toamna decât vara sau primăvara (Salgansky, 1952).
Modificările sezoniere ale metabolismului (metabolismul bazal) sunt cel mai bine studiate. În 1930, exploratorul japonez Ishida (Ishida, 1930) a constatat o creștere semnificativă a ratei metabolice bazale la șobolani în primăvară. Aceste fapte au fost apoi confirmate de numeroase studii (Kayser, 1939; Vânzători, Scott a. Thomas, 1954; Kocarev, 1957; Gelineo a. Heroux, 1962). De asemenea, s-a stabilit că iarna, rata metabolică bazală la șobolani este mult mai mică decât vara.
Modificări sezoniere foarte izbitoare ale ratei metabolice bazale se găsesc la animalele purtătoare de blană. Astfel, metabolismul bazal la vulpile arctice vara comparativ cu iarna este crescut cu 34%, iar la vulpile argintii-negru - cu 50% (Firstov, 1952). Aceste fenomene sunt, fără îndoială, asociate nu numai cu ciclul sezonier, ci și cu supraîncălzirea care are loc vara (vezi cap. V) și remarcat de diverși cercetători la vulpi arctice, câini raton (Slonim, 1961). La șobolanii cenușii din Arctica s-a constatat o creștere a metabolismului și primăvara și o scădere în toamnă.
Studiul termoreglării chimice la speciile polare (vulpi arctice, vulpi, iepuri de câmp) care ierna în condițiile Grădinii Zoologice din Leningrad (Isahakyan și Akchurin,
1953), a arătat, în aceleași condiții de păstrare, schimbări sezoniere accentuate în termoreglarea chimică la vulpi și câini raton și absența schimbărilor sezoniere la vulpea arctică. Acest lucru este deosebit de pronunțat în lunile de toamnă, când animalele sunt în blană de vară. Autorii explică aceste diferențe prin reacții la schimbările de iluminare care sunt specifice locuitorilor arctici - vulpile polare. La vulpile arctice termoreglarea chimică este practic absentă toamna, deși stratul izolator de lână nu devenise încă iarnă până în acest moment. Evident, aceste reacții specifice animalelor polare nu pot fi explicate doar prin proprietățile fizice ale pielii: ele sunt rezultatul unor trăsături specifice complexe ale mecanismelor nervoase și hormonale de termoreglare. Aceste reacții în forme polare sunt combinate cu izolarea termică (Scholander și colaboratorii, vezi p. 208).
O cantitate mare de material privind schimbările sezoniere ale schimbului de gaze la diferite specii de rozătoare (Kalabukhov, Ladygina, Maizelis și Shilova, 1951; Kalabukhov, 1956, 1957; Mikhailov, 1956; Skvortsov, 1956; Chugunov, Kudryashov și Chugunova, etc.1956. ) au arătat că rozătoarele care nu hibernează pot observa o creștere a metabolismului toamna și o scădere iarna. Lunile de primavara se caracterizeaza printr-o crestere a metabolismului, iar lunile de vara printr-o scadere relativa. Aceleași date cu privire la un material foarte mare au fost obținute pentru volea comună și volea de mal din regiunea Moscovei.
Curba sezonieră a modificărilor metabolice la mamiferele care nu hibernează poate fi reprezentată schematic după cum urmează. Cel mai înalt nivel al metabolismului se observă primăvara în perioada activității sexuale, când animalele, după o restricție alimentară de iarnă, încep activități active de culegere a alimentelor. Vara, nivelul schimbului scade din nou ușor din cauza temperaturii ridicate, iar toamna crește ușor sau se menține la nivelul verii, scăzând treptat spre iarnă. În timpul iernii, există o scădere ușoară a ratei metabolice bazale, iar până în primăvară crește brusc din nou. Acest model general de modificări ale nivelului schimbului de gaze de-a lungul anului pentru anumite specii și în anumite condiții poate varia semnificativ. Acest lucru este valabil mai ales pentru animalele de fermă. Astfel, rata metabolică bazală la vacile care nu alăptează (Ritzman a. Benedict, 1938) în lunile de vară, chiar și în ziua a 4-5 de post, era mai mare decât iarna și toamna. În plus, este foarte important de reținut că creșterea de primăvară a metabolismului vacilor nu este asociată cu sarcina și alăptarea, cu condițiile de păstrare în grajd sau pășune. Odată cu conținutul de tarabe, schimbul de gaze în primăvară este mai mare decât la pășunea toamna, deși conținutul de pășune în sine crește schimbul de gaze în repaus pe parcursul întregului sezon de pășune (Kalitaev, 1941).
V perioada de vara schimbul de gaze la cai (în repaus) crește cu aproape 40% față de iarnă. În același timp, crește și conținutul de eritrocite din sânge (Magidov, 1959).
Diferențe foarte mari (30-50%) în metabolismul energetic iarna și vara se remarcă la reni (Segal, 1959). Oaia Karakul, în ciuda cursului sarcinii în perioada de iarna, există o scădere semnificativă a schimbului de gaze. Cazurile de scădere a metabolismului în timpul iernii la ren și la oaia Karakul sunt, fără îndoială, asociate cu restrângerea nutriției în timpul iernii.
Modificările metabolismului bazal sunt însoțite de schimbări ale termoreglării chimice și fizice. Acesta din urmă este asociat cu o creștere a izolației termice (izolatie) haina si pene iarna. O scădere a izolației termice vara afectează atât nivelul punctului critic (vezi cap. V) și intensitatea termoreglării chimice. Deci, de exemplu, valorile transferului de căldură vara și iarna la diferite animale sunt: la veverițe, ca 1: 1; la un câine 1: 1,5; iepurele are 1: 1,7. În funcție de anotimpurile anului, transferul de căldură de la suprafața corpului se modifică semnificativ din cauza proceselor de năpârlire și murdărie cu lână de iarnă. La păsări, activitatea electrică a mușchilor scheletici (datorită absenței termogenezei necontractile) nu se modifică iarna și vara; la mamifere, de exemplu șobolanul cenușiu, aceste diferențe sunt foarte semnificative (Fig. 25).
Modificări sezoniere în punctul critic al metabolismului au fost descoperite recent la animalele polare în condițiile Alaska (Irving, Krogh a. Monson, 1955) - la vulpea roșie sunt + 8 ° vara, -13 ° iarna; pentru veverițe - + 20 ° С vara și iarna; porcupin (Erethizoon dorsatum) + 7 ° C vara și -12 ° C iarna. Autorii asociază aceste modificări și cu schimbări sezoniere ale izolației termice a blănii.
Metabolismul animalelor polare în timpul iernii, chiar și la o temperatură de -40 ° C, crește relativ nesemnificativ: la o vulpe și la porcul polar - nu mai mult de 200% din nivelul metabolic în punctul critic, la o veveriță - aproximativ 450- 500%. Date similare au fost obținute în condițiile grădinii zoologice din Leningrad despre vulpi și vulpi arctice (Olnyanskaya și Slonim, 1947). O schimbare a punctului critic al metabolismului de la o temperatură de + 30 ° C la + 20 ° C a fost observată la un șobolan gri în timpul iernii (Sinichkina, 1959).
Studiul schimbărilor sezoniere în schimbul de gaze în pistilele de stepă ( Lagurus lagurus) a arătat (Bashenina, 1957) că iarna punctul lor critic, spre deosebire de alte specii de volei, este neobișnuit de scăzut - aproximativ 23 ° C. Punctul metabolic critic la gerbilii de la amiază se schimbă în diferite anotimpuri și rămâne constant în Grebenchikova (Mokrievich, 1957).
Cele mai mari valori ale consumului de oxigen la temperaturi ambientale de la 0 la 20 ° C au fost observate la șoarecii cu gât galben capturați vara, iar cele mai scăzute iarna (Kalabukhov, 1953). Datele pentru șoarecii capturați în toamnă au ocupat poziția de mijloc. Aceeași lucrare a scos la iveală modificări foarte interesante ale conductivității termice a lânii (înlăturată de la animale și piei uscate), care crește foarte mult vara și scade iarna. Unii cercetători sunt înclinați să atribuie acestei circumstanțe un rol principal în schimbările metabolismului și termoreglarea chimică în diferite anotimpuri ale anului. Desigur, astfel de dependențe nu pot fi negate, dar și animalele de laborator (șobolanii albi) au o dinamică sezonieră pronunțată chiar și la temperaturi ambientale constante (Isahakyan și Izbinsky, 1951).
În experimente pe maimuțe și carnivore sălbatice, s-a constatat (Slonim și Bezuevskaya, 1940) că termoreglarea chimică primăvara (aprilie) este mai intensă decât toamna (octombrie), în ciuda faptului că temperatura ambientală a fost aceeași în ambele cazuri ( Fig. 26) ... Evident, acesta este rezultatul influenței anterioare a iernii și verii și a modificărilor corespunzătoare
în sistemele endocrine ale organismului. Vara, există o scădere a intensității termoreglării chimice, iarna - o creștere.
Modificări sezoniere deosebite în termoreglarea chimică au fost găsite la veverița de pământ galbenă care intră în hibernare și hibernare de vară și la veverița de pământ nehibernată (Kalabukhov, Nurgeldyev și Skvortsov, 1958). La veverița de pământ cu degete subțiri, schimbările sezoniere ale termoreglării sunt mai pronunțate decât la veverița de pământ galbenă (desigur, în stare de veghe). În timpul iernii, schimbul de veveriță subțire de pământ este puternic crescut. La veverița de pământ galbenă vara, termoreglarea chimică este perturbată deja la + 15-5 ° C. Schimbările sezoniere ale termoreglării sunt aproape absente în ea și sunt înlocuite cu hibernarea prelungită de iarnă și vară (vezi mai jos). Schimbările sezoniere ale termoreglării sunt la fel de slab exprimate în tarbagan, care intră în hibernare de vară și iarnă.
Compararea schimbărilor sezoniere în termoreglarea chimică și ciclul biologic al animalelor (N.I. Kalabukhov și colab.) A arătat că schimbările sezoniere sunt slab exprimate atât la speciile care hibernează, cât și la speciile care petrec iarna în vizuini adânci și sunt puțin expuse la temperaturi ambientale scăzute ( de exemplu marele gerbil).
Astfel, modificările sezoniere ale termoreglării se reduc în principal la o creștere a izolației termice iarna, la o scădere a intensității reacției metabolice (termoreglare chimică) și la o deplasare a punctului critic într-o zonă cu temperaturi ambientale mai scăzute.
Sensibilitatea termică a organismului se modifică, de asemenea, oarecum, ceea ce aparent este asociat cu o schimbare a hainei. Astfel de date au fost stabilite de N.I. Kalabukhov pentru vulpile arctice (1950) și șoarecii cu gât galben (1953).
La șobolanii cenușii care trăiesc pe banda de mijloc, temperatura preferată iarna este de la 21 la 24 °, vara - 25,9-28,5 °, toamna -23,1-26,2 ° și primăvara - 24,2 ° C (Sinichkina , 1956).
În condiții naturale la animalele sălbatice, schimbările sezoniere ale consumului de oxigen și producției de căldură pot depinde în mare măsură de condițiile nutriționale. Cu toate acestea, încă nu există o confirmare experimentală.
Funcția hematopoietică se modifică semnificativ de-a lungul anotimpurilor. Cele mai izbitoare schimbări în această privință sunt observate la oameni din Arctica. În primăvară, se poate observa o creștere mare a numărului de eritrocite și hemoglobină (Hb) sânge, care este asociat cu trecerea de la noaptea polară la ziua polară, adică cu modificări ale insolației. Cu toate acestea, chiar și în condiții de insolație suficientă în munții Tien Shan, o persoană în timpul iernii are o cantitate ușor redusă de hemoglobină în sânge. O creștere bruscă a Hbobservat primăvara. Numărul de eritrocite scade primăvara și crește vara (Avazbakieva, 1959). La multe rozătoare, de exemplu, la gerbili, conținutul de eritrocite scade în perioada de vară și crește în perioadele de primăvară și toamnă (Kalabukhov și colab., 1958). Mecanismul acestor fenomene este încă neclar. Aici, există și modificări ale nutriției, metabolismului vitaminelor, radiațiilor ultraviolete etc. Nici influența factorilor endocrini nu este exclusă, iar glanda tiroidă, care stimulează eritropoieza, joacă un rol deosebit de important.
De cea mai mare importanță în menținerea ritmului sezonier sunt schimbările hormonale, care sunt atât cicluri independente de origine endogenă, cât și asociate cu influența celui mai important factor de mediu - regimul de iluminare. În același timp, este deja conturată o diagramă a relației dintre hipotalamus - glanda pituitară - cortexul suprarenal.
Modificările sezoniere ale relațiilor hormonale au fost identificate la animalele sălbatice în condiții naturale prin exemplul modificărilor în greutatea glandelor suprarenale (despre care se știe că joacă un rol important în adaptarea organismului la condițiile specifice și nespecifice de „stres” – stresul). ).
Dinamica sezonieră a greutății și activității glandelor suprarenale are o origine foarte complexă și depinde atât de „stresul” real în legătură cu condițiile de viață (nutriție, temperatura mediului), cât și de reproducere (Schwartz și colab., 1968). În acest sens, date interesante despre modificările greutății relative a glandelor suprarenale la șoarecii de câmp nereproducători (Fig. 27). În perioada de nutriție sporită și condiții optime de temperatură, greutatea glandelor suprarenale crește brusc. Toamna, odată cu o răceală, această greutate începe să scadă, dar se stabilizează odată cu stabilirea stratului de zăpadă. În primăvară (aprilie), o creștere a greutății glandelor suprarenale începe în legătură cu creșterea corpului și cu pubertatea (Schwartz, Smirnov, Dobrinsky, 1968).
Imaginea morfologică a glandei tiroide la multe specii de mamifere și păsări este supusă unor schimbări sezoniere semnificative. Vara, coloidul foliculului dispare, epiteliul scade, iar greutatea glandei tiroide scade. Iarna are loc relația opusă (Ghicitoare, Smith a. Benedict, 1934; Watzka, 1934; Miller, 1939; Hoehn, 1949).
Variabilitatea sezonieră a funcției glandei tiroide la ren este la fel de clar exprimată. În mai și iunie, hiperfuncția sa se observă cu creșterea activității secretorii a celulelor epiteliale. Iarna, mai ales în martie, activitatea secretorie a acestor celule încetează. Hiperfuncția este însoțită de o scădere a volumului glandei. Date similare au fost obținute la oi, dar modelul este mult mai puțin pronunțat.
În prezent, există numeroase date care indică prezența unor fluctuații sezoniere stabile în conținutul de tiroxină din sânge. Cel mai ridicat nivel de tiroxină (determinat de conținutul de iod din sânge) se observă în lunile mai și iunie, cel mai scăzut în noiembrie, decembrie și ianuarie. Studiile au aratat (Sturm a. Buchholz, 1928; Curtis, Davis a. Philips, 1933; rautacios, 1933) există un paralelism direct între intensitatea formării tiroxinei și nivelul schimbului de gaze la om în timpul anotimpurilor anului.
Există indicii ale unei relații strânse între răcirea organismului și producția de hormon tiroidian și hormon de stimulare a tiroidei a glandei pituitare (Uotila, 1939; Voitkevici, 1951). Aceste relații sunt, de asemenea, foarte importante în formarea periodicelor sezoniere.
Aparent, un astfel de hormon nespecific precum adrenalina joacă, de asemenea, un rol semnificativ în periodicele sezoniere. Un număr mare de dovezi sugerează că adrenalina promovează o mai bună aclimatizare atât la căldură, cât și la frig. Combinații de preparate cu tiroxină și cortizon (Hermanson a. Hartmann, 1945). Animalele bine aclimatizate la frig au un conținut ridicat de acid ascorbic în cortexul suprarenal (Dugal a. Fortier, 1952; Dugal, 1953).
Adaptarea la o temperatură scăzută a mediului este însoțită de o creștere a conținutului de acid ascorbic în țesuturi, o creștere a conținutului de hemoglobină din sânge (Gelineo și Raiewskaya, 1953; Raiewskaya, 1953).
Recent, s-a acumulat o cantitate mare de material care caracterizează fluctuațiile sezoniere ale conținutului de corticosteroizi din sânge și intensitatea eliberării acestora în timpul incubației cortexului suprarenal. in vitro.
Rolul regimului de iluminare în formarea ritmului sezonier este recunoscut de majoritatea covârșitoare a cercetătorilor. Iluminatul, așa cum a fost înființat la mijlocul secolului trecut (Moleschott, 1855), are un efect semnificativ asupra intensității proceselor oxidative din organism. Schimbul de gaze la oameni și animale sub influența luminii crește (Moleschott u. Fubini, 1881; Arnautov și Weller, 1931).
Cu toate acestea, până de curând, problema efectului iluminării și întunecării asupra schimbului de gaze la animalele cu stiluri de viață diferite a rămas complet neexplorată și numai atunci când se studia efectul intensității luminii asupra schimbului de gaze la maimuțe (Ivanov, Makarova și Fufacheva, 1953) s-a constatat că este întotdeauna mai sus în lumină decât în întuneric. Cu toate acestea, aceste schimbări nu au fost aceleași la toate speciile. În hamadryas, acestea au fost cele mai pronunțate, urmate de maimuțele rhesus, iar efectul iluminării a avut cel mai puțin efect asupra maimuțelor verzi. Diferențele puteau fi înțelese doar în legătură cu caracteristicile ecologice ale existenței speciilor de maimuțe enumerate în natură. Deci, maimuțele hamadril sunt locuitori ai zonelor muntoase fără copaci din Etiopia; Maimuțele rhesus locuiesc în zonele forestiere și agricole cultivate, iar maimuțele verzi locuiesc în pădurile tropicale dense.
Reacția la iluminare apare relativ târziu în ontogenie. Deci, de exemplu, la copiii nou-născuți, creșterea schimbului de gaze în lumină în comparație cu întuneric este foarte mică. Această reacție crește semnificativ până în a 20-30-a zi și chiar mai mult până în a 60-a (Fig. 28). Se poate presupune că la animalele cu activitate în timpul zilei, reacția la intensitatea iluminării are caracterul unui reflex natural condiționat.
La lemurii loris nocturni s-a observat relația opusă. Schimbul lor de gaze sa dovedit a fi crescut
în întuneric și coborât sub iluminare în timpul determinării schimbului de gaze în cameră. Scăderea schimbului de gaze în lumină a ajuns la 28% la loris.
Faptele influenței iluminării sau întunecării prelungite asupra corpului mamiferelor au fost stabilite printr-un studiu experimental al regimului de lumină (orele de lumină) în legătură cu efectele sezoniere ale luminii. Un număr mare de studii au fost dedicate studiului experimental al influenței orelor de lumină asupra periodicelor sezoniere. Majoritatea datelor au fost colectate pentru păsări, unde creșterea orelor de lumină este un factor care stimulează funcția sexuală (Svetozarov și Streikh, 1940; Lobashov și Savvateev, 1953),
Faptele obținute indică atât valoarea duratei totale a orelor de zi, cât și valoarea modificării fazelor de iluminare și întunecare.
Un bun criteriu pentru influența regimului de iluminare și a duratei orelor de lumină pentru mamifere este cursul ovulației. Cu toate acestea, tocmai la mamifere nu se poate stabili un astfel de efect direct al luminii asupra ovulației la toate speciile fără excepție. Numeroase date obţinute pe iepuri (Smelser, Walton a. Dacă ei, 1934), cobai (Dempsey, Meyers, Tânăr a. Jennison, 1934), șoareci (Kirchhof, 1937) și pe gophers (galeză, 1938), arată că menținerea animalelor în întuneric complet nu are niciun efect asupra proceselor de ovulație.
În studii speciale, „condițiile de iarnă” au fost simulate prin răcire (de la -5 la + 7 ° C) și menținerea în întuneric complet. Aceste condiții nu au afectat rata de reproducere la voleul comun. ( Microtus arvalis) și rata de dezvoltare a tinerilor. În consecință, combinarea acestor factori principali de mediu care determină latura fizică a influențelor sezoniere nu poate explica suprimarea pe timp de iarnă a intensității reproducerii, cel puțin la rozătoarele acestei specii.
La carnivore s-a constatat un efect semnificativ al luminii asupra funcției de reproducere (Belyaev, 1950). O scădere a orelor de lumină duce la o maturare mai devreme a blănii la nurci. O modificare a regimului de temperatură nu are niciun efect asupra acestui proces. La jder, iluminarea suplimentară determină declanșarea perioadei de împerechere și nașterea puilor cu 4 luni mai devreme decât de obicei. Modificarea regimului de iluminare nu afectează rata metabolică bazală (Belyaev, 1958).
Cu toate acestea, periodicele sezoniere nu pot fi imaginate doar ca urmare a influenței factorilor de mediu, așa cum indică un număr mare de experimente. În acest sens, se pune întrebarea dacă există un periodic sezonier la animalele izolate de efectele factorilor naturali. La câinii care au fost ținuți într-o cameră încălzită cu iluminare artificială pe tot parcursul anului, a fost posibilă observarea perioadei sezoniere caracteristice câinilor (Maignonet guilhon, 1931). Fapte similare au fost găsite în experimentele pe șobolani albi de laborator (Izbinsky și Isahakyan, 1954).
Un alt exemplu de durabilitate extremă a periodicului sezonier se referă la animalele importate din emisfera sudică. De exemplu, struțul australian din rezervația Askania Nova depune ouă în iarna noastră, în ciuda înghețului puternic, chiar în zăpadă în sezonul corespunzător verii în Australia (M.M. Zavadovsky, 1930). Cățeii dingo australian la sfârșitul lunii decembrie. Deși aceste animale, precum struții, au fost crescute în emisfera nordică de multe decenii, nu s-au observat modificări în ritmul sezonier natural al acestora.
La om, modificările metabolice urmează același model ca la animalele care nu dorm. Există observații obținute într-un cadru natural cu încercarea de a distorsiona ciclul sezonier natural. Cel mai simplu mod al unei astfel de perversiuni și cele mai de încredere fapte au fost obținute în studiul mutarii dintr-o localitate în alta. De exemplu, mutarea din decembrie - ianuarie din zona centrală a URSS către sud (Soci, Sukhumi) determină efectul unei creșteri a schimbului redus de „iarnă” în prima lună de ședere acolo, datorită noilor condiții de sudul. La întoarcerea în nord în primăvară, se instalează o creștere secundară de primăvară a metabolismului. Astfel, în timpul unei călătorii de iarnă în sud, se pot observa două creșteri de primăvară ale cursului de schimb pentru aceeași persoană pe parcursul anului. În consecință, pervertirea ritmului sezonier are loc și la om, dar numai în condițiile unei modificări a întregului complex de factori naturali de mediu (Ivanova, 1954).
Formarea ritmurilor sezoniere la oameni din nordul îndepărtat prezintă un interes deosebit. În aceste condiții, mai ales în timpul vieții la stațiile mici, perioada sezonieră este brusc perturbată. Activitatea musculară insuficientă din cauza mersului limitat, care este adesea imposibil în Arctica, creează o pierdere aproape completă a ritmului sezonier (Slonim, Olnyanskaya, Ruttenburg, 1949). Experiența arată că crearea de așezări și orașe confortabile în Arctica o va restabili. Ritmul sezonier la oameni este într-o oarecare măsură o reflectare nu numai a factorilor sezonieri comuni întregii populații vie a planetei noastre, ci, ca și ritmul zilnic, servește ca o reflectare a mediului social care îi afectează pe oameni. Orașe și orașe mari din nordul îndepărtat cu iluminat artificial, teatre, cinema, cu tot ritmul de viață caracteristic unei persoane moderne,
să creeze condiții în care ritmul sezonier să apară în mod normal dincolo de Cercul polar și să se dezvăluie în același mod ca și la latitudinile noastre (Kandror și Rappoport, 1954; Danishevsky, 1955; Kandror, 1968).
În nord, unde există un deficit mare de radiații ultraviolete în timpul iernii, există tulburări metabolice semnificative, în principal metabolismul fosforului și o lipsă de vitamine. D (Galanin, 1952). Aceste fenomene sunt deosebit de dure pentru copii. Potrivit cercetătorilor germani, iarna există așa-numita „zonă moartă”, când creșterea copiilor se oprește complet (Fig. 29). Interesant este că în emisfera sudică (Australia), acest fenomen se observă în lunile corespunzătoare verii în emisfera nordică. În zilele noastre, iradierea suplimentară cu ultraviolete este considerată una dintre cele mai importante metode de corectare a ritmului sezonier normal în condițiile latitudinilor nordice. În aceste condiții, trebuie să vorbim nu atât despre ritmul sezonier, cât despre lipsa specifică a acestui factor natural necesar.
Periodicele sezoniere sunt, de asemenea, de mare interes pentru creșterea animalelor. Oamenii de știință sunt acum înclinați să creadă că o parte semnificativă a perioadelor sezoniere ar trebui schimbată de o influență umană conștientă. Este vorba în primul rând despre dieta sezonieră. Dacă pentru animalele sălbatice, lipsa de nutriție duce uneori la moartea unui număr semnificativ de indivizi, la o scădere a numărului reprezentanților lor într-o anumită zonă, atunci în ceea ce privește animalele agricole cultivate, acest lucru este complet inacceptabil. Alimentația animalelor de fermă nu poate fi bazată pe resurse sezoniere, ci trebuie completată pe baza activității economice umane.
Modificările sezoniere ale corpului păsărilor sunt strâns legate de instinctul lor caracteristic de zbor și se bazează pe modificări ale echilibrului energetic. Cu toate acestea, în ciuda migrației, păsările prezintă atât schimbări sezoniere în termoreglarea chimică, cât și modificări ale proprietăților termoizolante ale învelișului de pene (izolație).
Modificările metabolismului la vrabia sunt bine pronunțate. ( Passer domesticus), al cărui bilanț energetic la temperaturi scăzute este menținut printr-o producție mai mare de căldură iarna decât vara. Rezultatele obținute din măsurarea aportului alimentar și a metabolismului arată un tip aplatizat de curbă de termoreglare chimică, de obicei găsită atunci când producția de căldură este estimată pe baza consumului de varză pi pe parcursul mai multor zile, mai degrabă decât pe baza consumului de oxigen într-un experiment pe termen scurt. .
Recent, s-a constatat că producția maximă de căldură la passerine iarna este mai mare decât vara. La grosbeaks, porumbei Columba livia și grauri Sturnus vulgaris timpul de supraviețuire în perioadele reci iarna a fost lung, în principal ca urmare a capacității crescute de a susține o producție mai mare de căldură. Durata perioadei de dinaintea morții este influențată și de starea penajului - năpârlire și durata de a fi în captivitate, dar efectul sezonier este întotdeauna pronunțat. Cei care sunt IB În cușcă de păsări, consumul de hrană în timpul iernii a crescut cu 20-50%. Dar aportul de hrană de iarnă la cintezele în cușcă ( Fringilla montefringilla) iar la vrăbiile domestice în sălbăticie, nu a crescut (Rautenberg, 1957).
Hipotermia nocturnă semnificativă, observată în timpul iernii la păsările nou capturate, este absentă la pițigoi și pițigoi cu cap negru. Irving (Irving, 1960) au ajuns la concluzia că în nopțile reci păsările din nord se răcesc sub temperatura corpului în timpul zilei aproximativ la fel ca și păsările din regiunile temperate.
Creșterea greutății penajului observată la unele păsări în timpul iernii sugerează o adaptare la termoizolație care ar putea acoperi parțial modificările metabolismului la frig. Cu toate acestea, cercetările lui Irving asupra mai multor specii de păsări sălbatice iarna și vara, precum și Davis (Davis, 1955) și Hart (Cerb, 1962) oferă puține baze pentru ipoteza că creșterea metabolismului cu o scădere de 1 ° a temperaturii a fost diferită în aceste anotimpuri. S-a constatat că la porumbei producția de căldură măsurată la 15°C a fost mai mică iarna decât vara. Cu toate acestea, amploarea acestor schimbări sezoniere a fost mică și nu au fost observate schimbări în intervalul critic de temperatură. Pentru cardinal s-au obținut date privind schimbările în nivelul critic de temperatură ( Richmondena cardinalis) ( Lawson, 1958).
Valgren (Wallgren, 1954) a studiat metabolismul energetic în fulgii de ovăz galben ( Emberiza citrinella) la 32,5 ° C și la -11 ° C în diferite perioade ale anului. Schimbul de odihnă nu a arătat schimbări sezoniere; la -11 0 С în iunie și iulie, schimbul a fost semnificativ mai mare decât în februarie și martie. Această adaptare izolatoare se datorează parțial grosimii mai mari și „pufării” penajului și vasoconstricției mai mari în timpul iernii (deoarece penajul a fost cel mai gros în septembrie - după năpârlire, și modificări maxime schimb - în februarie).
Teoretic, modificările penajului pot explica o scădere a temperaturii letale cu aproximativ 40 ° C.
Cercetări efectuate pe pițigoi cu cap negru ( Parus atricapillus), indică de asemenea prezența unei producții scăzute de căldură ca urmare a adaptării izolației termice în timpul iernii. Frecvența pulsului și a respirației au avut schimbări sezoniere, iar iarna la 6 ° C scăderea a fost mai mare decât vara. Temperatura critică, la care respirația a crescut brusc, a trecut și ea la un nivel mai scăzut iarna.
O creștere a metabolismului bazal la temperaturi termoneutre, care este pronunțată la mamifere și păsări expuse la frig timp de câteva săptămâni, nu joacă un rol vizibil în timpul adaptării la iarnă. Singura dovadă a schimbărilor sezoniere semnificative în metabolismul bazal a fost obținută la vrăbiile de casă, dar nu există niciun motiv să presupunem că joacă vreun rol semnificativ la păsările care trăiesc în sălbăticie. La majoritatea speciilor studiate, nu se observă deloc modificări. Regele și Farner (Regele a. Potcovar, 1961) indică faptul că o intensitate mare a metabolismului bazal în timpul iernii ar fi dezavantajoasă, deoarece pasărea ar trebui să-și crească consumul rezervelor de energie pe timp de noapte.
Cele mai caracteristice schimbări sezoniere la păsări sunt capacitatea lor de a-și schimba izolația termică și capacitatea lor izbitoare de a menține un nivel mai ridicat de producție de căldură în condiții de frig. Pe baza măsurării aportului și excreției alimentare la diferite temperaturi și fotoperioade, s-au făcut estimări ale necesarului de energie pentru existență și procese productive în diferite perioade ale anului. În acest scop, păsările au fost găzduite în cuști separate, unde a fost măsurată energia lor metabolizată (aport maxim de energie minus energia excretorie la diferite temperaturi și fotoperioade). Cea mai mică energie metabolizată necesară pentru a exista la anumite temperaturi și fotoperioade de testare se numește „energia existenței”. Corelația sa cu temperatura este prezentată în partea stângă a Figurii 30. Energia potențială este energia metabolizată maximă măsurată la temperatura corespunzătoare limitei letale, care este cea mai scăzută temperatură la care o pasăre poate suporta greutatea corporală. Energia productivității este diferența dintre energia potențială și energia existenței.
Partea dreaptă a figurii 30 arată diferitele categorii de energie calculate pentru diferite anotimpuri din temperaturi medii exterioare și fotoperioade. Pentru aceste calcule se presupune că energia maximă metabolizată se găsește în condiții de frig, precum și pentru procesele productive la temperaturi mai ridicate. La vrabia de casă, energia potențială este supusă modificărilor sezoniere din cauza modificărilor sezoniere ale limitelor de supraviețuire. Energia existenței se modifică și în funcție de temperatura medie exterioară. Datorită schimbărilor sezoniere ale energiei potențiale și ale energiei de existență, energia productivității rămâne constantă pe tot parcursul anului. Unii autori subliniază că capacitatea vrăbiei de a trăi în latitudinile nordice îndepărtate se datorează capacității sale de a-și întinde echilibrul energetic maxim pe toată durata iernii și de a metaboliza la fel de multă energie în timpul unei fotoperioade scurte de zi iarna ca și în timpul fotoperioadelor lungi în vară.
Vrabia cu bărbie albă (Z. albicalis) și la junko (J. nuanţă- mall-uri) cu o fotoperioadă de 10 ore, cantitatea de energie metabolizată este mai mică decât cu o fotoperioadă de 15 ore, ceea ce reprezintă un dezavantaj serios al orei de iarnă (Seibert, 1949). Aceste observații au fost comparate cu faptul că ambele specii au migrat iarna spre sud.
Spre deosebire de vrabia de casă, cintezul tropical albastru-negru ( Votatinia jacarina) ar putea menține un echilibru energetic până la aproximativ 0 ° C la o fotoperioadă de 15 ore și până la 4 ° C la o fotoperioadă de 10 ore. Fotoperioada a limitat energia într-o măsură mai mare cu scăderea temperaturii, ceea ce reprezintă diferența dintre aceste păsări și vrăbia de casă. Datorită influenței fotoperioadei, energia potențială era cea mai scăzută iarna, când energia existenței este cea mai mare. În consecință, productivitatea energetică a fost și cea mai scăzută la acea perioadă a anului. Aceste caracteristici fiziologice nu permit acestei specii să existe iarna la latitudinile nordice.
Deși cerințele energetice pentru termoreglare sunt maxime în sezonul rece, diferitele tipuri de activitate ale păsărilor sunt distribuite, aparent, uniform pe tot parcursul anului și, prin urmare, efectele cumulate sunt neglijabile. Distribuția necesarului de energie stabilit pentru diferite activități de-a lungul anului este cel mai bine descrisă pentru trei vrăbii. S. arborea ( Vest, 1960). La această specie, cea mai mare cantitate de energie de productivitate a căzut potențial în timpul verii. Prin urmare, activitățile consumatoare de energie, cum ar fi migrația, cuibărirea și năpârlirea sunt distribuite uniform între aprilie și octombrie. Costul suplimentar al existenței gratuite este necunoscutul care poate sau nu crește potențialul teoretic. Cu toate acestea, este foarte posibil ca energia potențială să poată fi folosită în orice moment al anului, cel puțin pentru perioade scurte - în timpul zborului.
Planeta noastră se confruntă cu schimbări regulate de vreme pe tot parcursul anului. Astfel de schimbări sunt de obicei numite anotimpuri. Toate schimbările sezoniere din natură au propriul lor nume. Este iarnă, primăvară, vară și toamnă. Schimbările vremii și schimbările în comportamentul lumii animale în aceste perioade depind de cantitatea de radiație solară care se răspândește în diferite regiuni ale globului. Unghiul de incidență al unei raze de soare pe suprafața Pământului este, de asemenea, de mare importanță. Cu cât unghiul de înclinare tinde mai mult spre o linie dreaptă, cu atât devine mai fierbinte la un anumit loc de incidență a acestei raze. De asemenea, lungimea zilei afectează schimbările sezoniere.
Dependența schimbărilor sezoniere de locația teritorială
În emisfera nordică și sudică, schimbările sezoniere sunt complet opuse. Depinde de locația Pământului în raport cu Soarele. O linie roșie imaginară pe glob desparte cele două emisfere exact în mijloc. Această linie se numește ecuator. Pe tot parcursul anului, razele soarelui cad pe această zonă aproape în unghi drept. Și, prin urmare, în țările situate pe ecuator, vremea este constant caldă și uscată. În mod tradițional, iarna este considerată începutul anului.
Iarna este frig și frumusețe
Este situat cel mai departe de Soare iarna. Toate schimbările sezoniere ale naturii în această perioadă îngheață în așteptarea încălzirii. Timp de temperaturi scăzute, ninsori, vânturi și formare puternică de gheață. Multe animale hibernează pentru a conserva energia vitală. După echinocțiul de iarnă din 21 decembrie, Soarele începe să răsară deasupra orizontului și lungimea zilei crește încet.
Iarna pentru natură este o perioadă de luptă și frumusețe. Plantele nu mai cresc, unele animale și păsări se mută în țări mai calde, iar oamenii scapă de frig în zonele adăpostite. Pot fi văzute cuiburi de păsări abandonate, ramuri goale de copaci și cantități mari de zăpadă.
Schimbări ale vremii de iarnă
Vremea de iarnă este schimbătoare și imprevizibilă. Într-o săptămână pot fi înghețuri severe, iar următoarea - poate veni un dezgheț neașteptat. În frig, se aud copacii trosnind în ger, apa îngheață în râuri, lacuri și iazuri. Cristalele de gheață formează un strat superior solid de apă pe suprafața rezervoarelor, care protejează în mod fiabil locuitorii adânci de pătrunderea frigului. În zonele de munte greu accesibile, furtunile de zăpadă mătură drumurile, iar oamenii trebuie să facă provizii în avans.
În timpul dezghețurilor, schimbările sezoniere ale naturii se pot manifesta prin ploi neașteptate, care, la revenirea înghețului, creează o crustă de gheață pe drumuri și plante. Copacii, casele, mașinile și drumurile sunt acoperite cu gheață. Acest fenomen natural este foarte periculos pentru animale și oameni. Acumularea de gheață sparge copacii, deteriorează liniile electrice și face podurile și drumurile inutilizabile.
Fauna si flora iarna
Majoritatea plantelor sunt latente iarna. Doar unele specii de copaci veșnic verzi, cum ar fi molidul, cedrul, pinul sau bradul, sunt verzi printre mormanele de zăpadă albe ca zăpada. La sfârșitul iernii, odată cu încălzirea, sucurile încep să se miște, iar primii muguri apar pe copaci.
Multe păsări zboară în regiuni mai calde, dar mai mult de 30 de specii rămân în emisfera nordică chiar și în timpul celor mai severe înghețuri. Acestea sunt, de regulă, păsări care se hrănesc cu semințele unor plante. Păsările rămân și pe timpul iernii - scobitori precum corbii, pescărușii și porumbeii și vânătorii precum un șoim sau o bufniță.
Iarna este o perioadă de somn lung pentru multe animale, iar schimbările sezoniere ale faunei sălbatice au loc în moduri diferite peste tot. Broaștele intră în modul de hibernare și se îngroapă în noroi, în timp ce animalele mici precum șlobii și marmotele se ascund în vizuini săpate anterior. Se comportă și râme, omizi și bondari. Stivuite în vizuini calde și urși. În timpul hibernării, animalele sunt într-o stare de animație suspendată. Multe alte mamifere suportă, de asemenea, schimbări sezoniere în natură. Acestea sunt vidre, șobolani, căprioare, iepuri de câmp și multe alte specii de locuitori ai pădurilor.
Primăvara este momentul să înflorească
Din 20 martie, lungimea zilei crește semnificativ, temperatura medie zilnică crește, primele flori încep să înflorească. Animalele care hibernează pe vreme rece încep să năparească, iar animalele care hibernează revin la modul lor de viață anterior. Păsările își construiesc cuiburi și încep să dobândească pui. Se nasc numeroși urmași și apar diverse insecte.
În emisfera nordică, primăvara vine în ziua echinocțiului de primăvară. Lungimea zilei este comparată cu lungimea nopții. Primăvara încep ploile abundente și topirea zăpezii. Bazinele de apă se revarsă și încep inundațiile de primăvară. Primele flori înfloresc și începe polenizarea lor activă de către insecte în curs de dezvoltare. Primele flori care apar sunt ghioceii, irisii si crinii. Pe copaci apar frunze.
Trezirea faunei sălbatice
Treptat, aerul se umple de cântecele păsărilor călătoare care se întorc din țările fierbinți. Broaștele și broaștele se trezesc după hibernareși încep să-și cânte cântecele de căsătorie. Multe mamifere explorează noi teritorii.
Schimbările sezoniere de primăvară în viața sălbatică încep cu apariția diferitelor insecte. Tantarii si mustele pot fi vazute foarte devreme. Alte insecte se trezesc în spatele lor la începutul primăverii. Diferiți bondari, viespi și altele asemenea sunt protejate în mod fiabil de înghețurile de primăvară printr-o haină pufoasă cu dungi.
Vara este o cultură care se coace
După 21 iunie, vara adevărată începe în emisfera nordică. Toate plantele se dezvoltă rapid, iar pentru ierbivore vine timpul pentru o nutriție sporită. Prădătorii, la rândul lor, vânează în mod activ iubitorii de mâncare verde. Toate schimbările sezoniere ale naturii apar foarte repede vara. Vremea minunată le permite oamenilor să cultive atât de multe legume și fructe în timpul lunilor de vară, încât acestea pot dura foarte mult timp. Plantele perene își câștigă, de asemenea, puterea principală în lunile de vară.
La sfârșitul verii începe recoltarea recoltei coapte. Mulți arbuști, copaci și alte plante produc fructe. Dar producția de vară de legume și fructe este uneori redusă drastic din cauza deshidratării solului și a incapacității de a furniza plantelor suficientă apă.
Vara, multe păsări își antrenează puii și îi pregătesc pentru un zbor lung de toamnă. Vara și schimbările sezoniere ale naturii în timpul verii sunt un subiect minunat pentru studierea comportamentului nu numai al păsărilor, ci și al multor insecte și alți reprezentanți ai lumii animale. Excursia educațională „Schimbări sezoniere în natură” va fi foarte interesantă pentru copii.
Toamna - cules de fructe
Din 22 septembrie, noi schimbări sezoniere în natură au avut loc în toată emisfera nordică. În toamnă, o vată rece începe destul de curând. Temperatura scade, iar soarele de amiază nu se mai încălzește foarte mult. Zilele se scurtează și ciclul de viață al multor plante se încheie. Fauna se pregătește să migreze spre sud sau să construiască adăposturi calde pentru hibernare lungă. Unele animale și păsări își schimbă ținutele de vară cu altele mai calde de iarnă. Printre multe rase de animale, începe sezonul de împerechere. Iarba se usucă, iar frunzele copacilor își schimbă culoarea și cad. Soarele nu răsare deloc peste Nord, iar în următoarele șase luni Arctica va fi în întuneric complet. Toamna se termină în ziua solstițiului de iarnă.
Puteți urmări cele mai interesante schimbări sezoniere în timpul scurtei veri indiene. Revenirea vremii calde pentru câțiva zile de toamna permite animalelor și plantelor să termine pregătirea pentru frigul extrem. Grădinarii și grădinarii urmăresc îndeaproape prevestitorii înghețului pentru a avea timp să finalizeze colecția unei recolte bogate de legume și fructe.
Fauna toamna
Multe animale și păsări încep să se deplaseze spre sud în căutarea unor temperaturi mai blânde și a unor provizii de hrană sigure. Unele specii de animale hibernează. Urșii merg adânc somn de iarnă... La sfârșitul toamnei, un număr mare de insecte mor. Unele insecte se înfundă mai adânc în pământ sau hibernează ca larve sau pupe.
O varietate de schimbări sezoniere în natură în toamnă pentru preșcolari vor fi de înțeles dacă le explicați copiilor ce se întâmplă și completați povestea despre toamnă cu exemple ilustrative. Aceasta este o vitrină de frunze frumoase de arțar portocaliu și roșu, diverse meșteșuguri din frunze de toamnași crenguțe, observarea lumii animale. Copiii pot fi, de asemenea, interesați de schimbările sezoniere de toamnă într-un colț de natură, care, de regulă, este creat în orice instituție preșcolară.
Calendarul naturii
Pentru a consolida cunoștințele despre schimbarea anotimpurilor și o mai bună cunoaștere cu natura, împreună cu preșcolari, puteți întocmi calendare naturii. Acestea pot fi desene tematice pentru copii sau aplicații folosind vara sau toamna material natural... Fenomenele naturale pot fi prezentate sub forma unei imagini schematice sau folosind o varietate de autocolante tematice.
Pe calendar sunt plasate diferite imagini ale intrigii, în funcție de sezonul care trece.
Iarna, acestea pot fi imagini cu urși adormiți sau animale cu blană albă. Primavara poate fi ilustrata cu imagini cu zapada topita si sosirea pasarilor migratoare. Există multe moduri de a transmite vizual sezonul de vară. modalități disponibile... Această demonstrație a fructelor coapte și a diferitelor anotimpuri de toamnă este demonstrată și cu ajutorul frunzelor căzute ale pomilor.
În general, o poveste despre schimbările naturale în timpul diferitelor anotimpuri și crearea unui calendar de observații ale schimbărilor semnificative ale naturii înconjurătoare contribuie la dezvoltarea copiilor și încurajează dragostea pentru pământul lor natal în ei.
În funcție de anotimpurile anului, copacii, arbuștii, plantele erbacee își schimbă aspectul, precum și cursul proceselor de dezvoltare și creștere. Aceste modificări sunt deosebit de pronunțate primăvara și toamna.
Ziua de 21 martie este egală cu noaptea. Din acel moment, în latitudinile mijlocii ale emisferei nordice, soarele răsare mai sus și mai cald în fiecare zi. Cerul devine albastru strălucitor, norii cumuluși devin albi. Apar primele pete dezghețate, șuvoaiele încep să murmure. Nu există încă frunze pe copaci, iar iarbă și plante cu flori, dar suflarea primăverii se simte deja. Unii copaci încep să înflorească și să facă praf. Arinul are aminte bine vizibile de culoare roșie maronie. Iarna erau dese, dar acum cresc foarte repede, solzii se îndoaie înapoi și de acolo se revarsă un nor galben auriu de polen. După arin, alunul stropește polen; la aproximativ cinci zile după alun, înflorește salcia roșie. Salcia este prima dintre plantele melifere de la începutul primăverii. La sfârșitul lunii aprilie, aspenul și salcia bredin adună praf. Prezența în acest moment a unui număr mic de insecte, absența frunzișului pe copaci și arbuști contribuie la transferul liber al polenului de la o plantă la alta de către vânt. Odată cu prăfuirea, în copaci are loc un alt proces important - începe curgerea sevei. Apa dizolvă nutrienții depuși în tulpină și îi poartă către muguri, care încep să se umfle și se pregătesc să devină frunze și flori. Curgerea sevei este deosebit de pronunțată la mesteacăn și arțar, durează aproximativ o lună; în acest timp, plantele pompează zeci de litri de apă. Începutul curgerii sevei este un semn al debutului primăverii.
Zilele devin mai lungi, temperatura crește, solul se încălzește din ce în ce mai mult. Zapada se topeste viguros; apar primele flori. Când vine primăvara, planta trebuie să crească mai repede, să pună rădăcini, să folosească căldura și umiditatea pentru dezvoltare. Multe plante care s-au adaptat la aceasta se numesc plante cu flori timpurii. Pe tulpini solzoase apar coșuri aurii cu flori de mamă și mamă vitregă, care seamănă cu un mic soare. Odată cu debutul căldurii, frunzele de vară apar din rizomul coltsfoot, a cărui suprafață inferioară este ușoară, moale și caldă, iar suprafața superioară este netedă, rece (de unde și numele - coltsfoot). Aceste frunze acumulează materie organică în timpul verii, pentru a le transfera apoi în rizom și a permite să apară atât de devreme primăvara lăstarilor de flori. Mama și mama vitregă se găsesc peste tot: pe versanți, maluri, șanțuri și doar pe șosea.
O floare frumoasă de primăvară apare în pădure - un tuf albastru (se numește adesea ghiocel). După 8-10 zile, florile uimitoare ale pulmonarei se deschid. La început sunt roșii sau violete, apoi devin violete, apoi albastre sau albicioase. Și din moment ce florile înfloresc pe aceeași plantă în momente diferite, puteți vedea simultan flori de culori diferite pe ea. Împreună cu lungwort, între tufișuri, puteți vedea corydalis roșu-violet. Pe fundalul frunzelor de anul trecut, se remarcă flori galbene de ceapă de gâscă și cele albe - stele.
În locurile în care există multă umiditate, puteți găsi și alți reprezentanți ai plantelor cu flori timpurii: gălbenele, care are frunze mari rotunjite de o culoare verde strălucitoare și o floare strălucitoare cu o corolă aurie, coajă de primăvară, care, spre deosebire de gălbenele, nu are 5-6 petale, ci 8 (atat in cupa cat si in buza), etc.
Plantele cu flori timpurii se dezvoltă datorită nutrienților depuși în rizomi, tuberculi și bulbi încă din toamnă. Culoarea strălucitoare în timpul înfloririi atrage câteva insecte către plantele cu flori timpurii pentru polenizare. Cu toate acestea, aceste plante se reproduc adesea într-un mod vegetativ: o plantă nouă deja formată este separată de planta mamă. În consecință, ambele metode de reproducere la plantele cu flori timpurii se completează reciproc, oferind un procent ridicat de supraviețuire și fitness.
În pădure, puteți vedea un arbust înflorit - un lup. Florile de liliac cresc direct pe tulpină. Florile și boabele sale sunt otrăvitoare, iar sub scoarță se dezvoltă un strat de liben - bast; probabil de aici provine numele.
În cele din urmă, mugurii de pe copaci și tufișuri izbucnesc și apar primele frunze. Cireșul păsărilor este unul dintre primii care se înverzește, urmat de plop, arin, ulm. La mesteacăn și stejar, înflorirea este oarecum înaintea înfloririi frunzișului.
Coniferele înfloresc la sfârșitul primăverii. Polenul este produs atât de mult încât acoperă totul în jur cu o acoperire galbenă („ploaie de sulf”).
La sfârșitul primăverii, toate plantele devin verzi și înfloresc. Crinii din vale, care cresc într-o familie prietenoasă, aduc o bucurie deosebită oamenilor în luna mai, deoarece o mulțime de plante pot crește dintr-un singur rizom. Crinul nu înflorește mult timp. Florile parfumate sub formă de clopoței albi sunt înlocuite mai întâi cu fructe de pădure verzi și apoi roșii.
Secara începe să crească, semințele de muște se coacă lângă aspen, liliac înflorește, petale cad de pe măr - primăvara s-a terminat și vara a început.
Primăvara este de obicei împărțită în trei perioade: primavara timpurie- aparitia petelor dezghetate, topirea zapezii in camp. Primăvara de mijloc (înflorirea) durează până când înflorește cireșul de pasăre. Primavara tarziu - inainte de inflorirea merilor.
Vara este împărțită în trei perioade: prima perioadă (începutul verii), când pe pajiști apar ierburi înflorite: colțul de luncă, garoafa roșie, ivan-da-marya, clopot și mușețel. În acest moment, înfloresc zmeura, lingonberries, merisoarele. Fructele de ulm și plop sunt împrăștiate. O capsulă galbenă înflorește în rezervoare. Iasomia înflorește în grădini. În calendarul popular, iunie este numit un multicolor. În fiecare zi înfloresc tot mai multe plante noi, unele mai frumoase decât altele. Căpșunile încep să se coacă. Apar ciupercile de vară. La începutul lunii iulie, fânul este în plină desfășurare.
A doua perioadă începe cu înflorirea teiului și durează de obicei până la jumătatea lunii august. Această perioadă este numită și vârful verii, vremuri sufocante. De ce teiul înflorește atât de târziu? Se pare că teiul înflorește pe lăstarii din acest an, în timp ce lăstarul tânăr crește înapoi și în el sunt așezați muguri de fructe, va veni cea mai caldă perioadă a verii. Mirosul florilor de tei se aude de departe, așa că albinele, neștiind odihnă, culeg nectar dulce, aromat. Mierea de tei este gustoasă și sănătoasă.
Această perioadă se caracterizează și prin înflorirea abundentă a plantelor erbacee în pajiști. Ierburile de luncă sunt în floare; cartofii înfloresc pe câmpuri. Lacurile de acumulare sunt acoperite cu vegetație variată, multe dintre plante înfloresc - stuf, coadă, susak, vârf de săgeată, chastuha, nufăr alb. Se coc fructele de zmeură și afine. Salcâmul galben împrăștie semințele.
Nu e de mirare că iulie se numește luna fructelor de pădure. Boabele de cireș, zmeura, coacăzele, agrișele și cireșele se coc în grădină. Recoltarea culturilor de iarnă se apropie de sfârșit pe câmp.
A treia perioadă de vară (sfârșitul verii) durează de la jumătatea lunii august până la jumătatea lunii septembrie, până la primul îngheț. În august, fructele și semințele se coc. Pe pajiști, puteți vedea clopoței înfloriți, teacă, mariannik, mullein, mentă și alte plante. Merișoarele încep să devină roșii. La începutul lunii august, frunzele teiului se îngălbenesc, iar la sfârșitul lunii începe căderea frunzelor la mesteacăn. Nucile se coc în pădure. Vara se prelungește până în toamnă. August este luna ciupercilor. Ciuperca este un corp fructifer, partea sa principală este ascunsă în pământ - acestea sunt micelii. Miceliul crește împreună cu rădăcinile copacilor și primește nutrienți de la aceștia, cu toate acestea, la rândul său, miceliul furnizează copacilor nutrienți și ajută rădăcinile acestora să absoarbă mai bine și mai rapid substanțele nutritive din sol. Ciupercile pot fi recoltate din primăvară până toamna târziu, dar sezonul principal este în ultima perioadă a verii și începutul toamnei.
