Меню

Свет для животных биология



*§ 5—2. Значение света в жизни животных

Сайт: Профильное обучение
Курс: Биология. 10 класс
Книга: *§ 5—2. Значение света в жизни животных
Напечатано:: Гость
Дата: Четверг, 4 Февраль 2021, 06:00

Оглавление

Преамбула

В отличие от зеленых растений животные не способны к фотосинтезу и для процессов жизнедеятельности используют не солнечную энергию, а энергию, содержащуюся в органических веществах. Тем не менее свет для подавляющего большинства видов наземных животных является жизненно необходимым фактором.

Свет как источник тепла для животных

Освещение неразрывно связано с нагреванием тела животных. Одни из них, способные поддерживать постоянную температуру тела, избегая света, предотвращают излишнее его нагревание. У других, наоборот, колебания температуры тела находятся в прямой зависимости от солнечной энергии, как и жизненные процессы в организме. Именно эти животные активно используют солнечную энергию для поддержания температуры тела. С этой целью они выбирают наиболее освещенные места и принимают позы, благоприятные для максимального освещения тела.

Значение света для ориентации животных в пространстве

Видимое солнечное излучение необходимо животным для зрительной ориентации в среде обитания. Именно лучи солнечного света способствовали развитию зрения у многих организмов. Рассеянные, отраженные от окружающих предметов лучи, воспринимаемые органами зрения животных, дают им значительную часть информации о внешнем мире. Однако способность к объемному видению зависит от угла расположения глаз и от степени перекрывания их полей зрения. Объемное зрение характерно для человека, приматов, некоторых птиц — сов, соколов, орлов, грифов. Животные, у которых глаза расположены по бокам головы, имеют плоскостное зрение.

Для подавляющего большинства наземных и водных животных с дневной, сумеречной или ночной активностью зрение является основным приспособлением для ориентации при разных условиях освещенности. Летучие мыши вылетают на охоту после заката солнца, а днем спят. Ежи охотятся в сумерки и ночью. Лемуры и совы, если их разбудить днем, совершенно беспомощны. Сумеречный или ночной образ жизни часто приводит к гипертрофии (чрезмерному увеличению) глаз. Большие глаза, способные улавливать ничтожные доли света, свойственны лемурам, долгопятам, совам, большинству представителей семейства кошачьих.

Ночной или дневной образ жизни являются совокупностью врожденных рефлексов, которые срабатывают даже при случайном изменении чередования света и темноты. Например, во время солнечного затмения все животные начинают вести себя, как ночью: ночные насекомые (тараканы, сверчки, комары) проявляют свою обычную активность, а дневные (бабочки, мухи, пчелы), наоборот, приостанавливают свою деятельность на время затмения, а после него возобновляют.

Понятие видимого света в некоторой мере условно по отношению к животным, так как их виды сильно различаются по способности воспринимать лучи солнечного спектра разной длины волны. Для человека область восприятия видимых лучей располагается от фиолетовых до темно-красных. Некоторые змеи могут видеть в инфракрасном (тепловом) диапазоне и охотиться на теплокровных животных ночью, когда разница температуры поверхности тела животных и окружающей среды максимальна. В результате эти виды змей способны воспринимать окружающий мир в двух диапазонах электромагнитных волн: в видимом свете (как и большинство животных) и в инфракрасном. Среди рыб способностью видеть под водой в инфракрасном диапазоне обладают пираньи, охотящиеся на зашедших в воду теплокровных животных. Среди насекомых инфракрасным зрением обладают комары, что позволяет им с большой точностью находить наиболее насыщенные кровеносными сосудами участки тела добычи.

Для пчел видимая часть спектра сдвинута в более коротковолновую область. Они воспринимают как цветовые значительную часть ультрафиолетовых лучей, но не различают красных. Возникновение яркоокрашенных цветков покрытосеменных растений также связано с особенностями зрительного аппарата опылителей и, в конечном счете, со световым режимом среды.

Животные ориентируются с помощью зрения во время дальних перелетов и миграций. Птицы с поразительной точностью выбирают направление полета, преодолевая иногда тысячи километров от гнездовий до мест зимовок. Материалами опытов и наблюдений доказано, что при таких дальних перелетах птицы частично ориентируются по солнцу и звездам, то есть астрономическим источникам света.

У животных пещер и обитателей почв, живущих во мраке, глаза либо редуцированы (пещерные рыбы и амфибии, кроты, слепыши), либо совсем отсутствуют (большинство планарий, дождевые черви), что возмещается более сильным развитием органов осязания. Пещерные животные слабо окрашены или вовсе лишены пигмента. Они обычно бесцветны, прозрачны или молочно-белого цвета.

Роль света в жизни человека

Солнечный свет в жизни человека имеет как прямое, так и косвенное значение. Благодаря ему мы можем ориентироваться в пространстве, используя зрение. Свет дает нам возможность познавать окружающий мир, контролировать и координировать движения.

Как вам уже известно, солнечный свет способствует синтезу в организме витамина D, который отвечает за усвоение кальция и фосфора. При недостатке этого витамина нарушается рост и развитие человека. В детском возрасте дефицит витамина D приводит к развитию рахита.

Читайте также:  Переводчик с того света

Солнечный свет (особенно ультрафиолетовые лучи) оказывает губительное действие на многие болезнетворные бактерии и грибки, расположенные на коже или на слизистых оболочках, поэтому считается естественным антисептиком. Он помогает избавиться от ряда инфекционных заболеваний — это защитная функция.

Самочувствие и душевное состояние человека также зависят от солнечных лучей. Сравните свои ощущения в пасмурную и солнечную погоду. Недостаток света приводит к ухудшению настроения, апатии и депрессии. Жизнь без света или с его минимальным количеством может привести к D-авитаминозу, снижению иммунитета и ослаблению организма, в результате чего понижается сопротивляемость простудным и иным заболеваниям. Кроме того, уменьшается работоспособность и ухудшается общее состояние. В то же время чересчур яркий свет вреден, так как может вызывать неврозы и проблемы со зрением.

Солнечная энергия используется человеком как в повседневной жизни, так и в промышленности. В быту многие люди используют солнечную энергию для того, чтобы подогреть воду, отопить дом.

В промышленности используют солнечные батареи, которые собраны из фотоэлементов. Преобразование световой энергии в электрическую в фотоэлементах основано на фотоэлектрическом эффекте, возникающем при воздействии на них солнечного излучения. Транспорт также способен приходить в движение при помощи солнечных батарей — некоторые электромобили заряжаются при помощи света.

Повторим главное. Животные, не способные поддерживать постоянную температуру тела, используют солнечный свет как источник тепла. Для большинства животных видимый солнечный свет необходим для зрительной ориентации в пространстве. Некоторые животные способны видеть инфракрасные и ультрафиолетовые лучи. В качестве приспособления к различным условиям освещения у животных появились глаза разной степени сложности. Для активного образа жизни в условиях недостаточного освещения сформировались большие глаза. У животных, обитающих в пещерах или в почве при полном отсутствии света, глаза развиты слабо либо совсем отсутствуют. Для человека свет имеет большое значение: он влияет на физическое и психологическое состояние, солнечный свет используется как источник энергии в хозяйственной деятельности.

Проверим знания

1. Объясните энергетическую роль света в жизни животных.
2. Назовите характерные адаптации животных, ведущих ночной или сумеречный образ жизни.
3. Какова роль света в жизни человека?

1. Из приведенного перечня животных выберите представителей, имеющих неразвитые или слабо развитые глаза: лемур, крот, долгопят, сова, червь дождевой, слепыш, лягушка, планария. Укажите среду их обитания.

2. Чем объясняется способность ночных животных видеть добычу и неспособность пчел видеть красный цвет?
3. У морских рыб, обитающих на разных глубинах, строение глаз не одинаковое. У большинства рыб толщи воды глаза очень крупные. У глубоководных рыб глаза маленькие или совсем отсутствуют. Объясните причину таких различий.

Индивидуальное домашнее задание. Проведите наблюдения за реакцией животных, обитающих в вашей местности, на смену дня и ночи. Сравните их по периодам активности и распределите на группы по образу жизни.

Источник

Свет и его роль в жизни растений и животных

Свет и его роль в жизни растений и животных

Характеристика света как экологического фактора. Живая природа не может существовать без света, так как солнечная радиация, достигающая поверхности Земли, является практически единственным источником энергии для поддержания теплового баланса планеты, создания органических веществ фототрофны-ми организмами биосферы, что в итоге обеспечивает формирование среды, способной удовлетворить жизненные потребности всех живых существ.

Биологическое действие солнечного света зависит от его спектрального состава, продолжительности, интенсивности, суточной и сезонной периодичности.

Солнечная радиация представляет собой электромагнитное излучение в широком диапазоне волн, составляющих непрерывный спектр от 290 до 3 000 нм. Ультрафиолетовые лучи (УФЛ) короче 290 им, губительные для живых организмов, поглощаются слоем озона и до Земли не доходят. Земли достигают главным образом инфракрасные (около 50% суммарной радиации) и видимые (45%) лучи спектра. На долю УФЛ, имеющих длину волны 290—380 нм, приходится 5% лучистой энергии. Длинноволновые УФЛ, обладающие большой энергией фотонов, отличаются высокой химической активностью. В небольших дозах они оказывают мощное бактерицидное действие, способствуют синтезу у растений некоторых витаминов, пигментов, а у животных и человека — витамина D; кроме того, у человека они вызывают загар, который является защитной реакцией кожи. Инфракрасные лучи длиной волны более 710 нм оказывают тепловое действие.

В экологичесшм отношении наибольшую значимость представляет видимая область спектра (390—710 нм), или фотосинтети-чески активная радиация (ФАР), которая поглощается пигментами хлоропластов и тем самым имеет решающее значение в жизни растений. Видимый свет нужен зеленым растениям для образования хлорофилла, формирования структуры хлоропластов; он регулирует работу устьичного аппарата, влияет на газообмен и тран-спирацию, стимулирует биосинтез белков и нуклеиновых кислот, повышает активность ряда светочувствительных ферментов. Свет влияет также на деление и растяжение клеток, ростовые процессы и на развитие растений, определяет сроки цветения и плодоношения, оказывает формообразующее воздействие.

Читайте также:  Алексей завьялов света сладкая конфета

Световой режим любого местообитания зависит от его географической широты, высоты над уровнем моря, состояния атмосферы, растительности, сезона и времени суток, солнечной активности и т. д. Поэтому разнообразие световых условий на нашей планете чрезвычайно велико: от таких сильно освещенных территорий, как высокогорья, пустыни, степи, до сумеречного освещения в водных глубинах и пещерах. В разных местообитаниях различаются не только интенсивность света, но и его спектральный состав, продолжительность освещения, пространственное и временное распределение света разной интенсивности и т. д. Соответственно, разнообразны и приспособления растений к жизни при том или ином световом режиме.

Экологические группы растений по отношению к свету. По отношению к количеству света, необходимого.для нормального развития, растения подразделяют натри экологические группы.

Светолюбивые, или гелиофиты, с оптимумом развития при полном освещении; сильное затенение действует на них угнетающе. Это растения открытых, хорошо освещенных местообитаний: степные и луговые травы, прибрежные и водные растения (с плавающими листьями), большинство культурных растений открытого грунта, сорняки и др.

Тенелюбивые, или теневые, с оптимальным развитием в пределах 1/10—1/3 от полного освещения, т. е. для них приемлемы области слабой освещенности. К тенелюбам относятся растения нижних затененных ярусов сложных растительных сообществ — темнохвойных и широколиственных лесов, а также водных глубин, расщелин скал, пещер и т. д. Тенелюбами являются и многие комнатные и оранжерейные растения. В лесах Беларуси и России типичными теневыми растениями являются копытень европейский, ветреница дубравная, сныть обыкновенная, чистотел большой, кислица обыкновенная, майник двулистный и др.

Теневыносливые растения имеют широкую экологическую амплитуду выносливости по отношению к свету. Они лучше растут и развиваются при полной освещенности, но хорошо адаптируются и к слабому свету. К ним относится большинство видов зоны смешанных лесов — ель, пихта, граб, бук, лещина, бузина, брусника, ландыш майский и др.

Адаптация растений и животных к световому режиму. Под влиянием различных условий светового режима у растений выработались соответствующие приспособительные качества. Прежде всего это касается величины листовых пластинок: у гелиофитов по сравнению с теплолюбивыми они обычно более мелкие. Ориентация листьев у светолюбов вертикальная или имеет разный угол по отношению к солнечным лучам, чтобы избежать избыточного света и перегрева. Листья теневыносливых растений, напротив, ориентированы к свету всей поверхностью листовой пластинки и расположены так, чтобы не затенять соседние листья (листовая мозаика).

У многих гелиофитов поверхность листовой пластинки блестящая, покрыта светлым восковым налетом, густо опушена, что способствует отражению палящих солнечных лучей или ослаблению их действия.

Световые и теневые растения имеют четкие различия и по анатомическому строению. Так, у гелиофитов хорошо развиты осевые органы с оптимальным соотношением ксилемы и механических тканей, менее сложные по форме листья с характерной дифференцировкой мезофилла на столбчатый и губчатый, высокой степенью жилкования, большим числом устьиц на единицу поверхности листа. У светолюбивых растений количество хлоропластов, приходящихся на единицу площади листовой пластинки, в несколько раз больше, чем у тенелюбивых. Сами хлоропласты у гелиофитов более мелкие и светлые (с малым содержанием хлорофилла), способные к изменению ориентировки и перемещениям в клетке: на сильном свету они занимают постенное положение и становятся «ребром» к направлению лучей, что защищает хлорофилл ог разрушения.

Теневыносливые растения встречаются в местообитаниях с различным световым режимом благодаря увеличению ассимилирующей поверхности, снижению интенсивности дыхания и уменьшению относительной массы нефотосинтезирующих тканей, увеличению размеров хлоропластов и концентрации хлорофилла. Кроме того, в листьях наблюдается слабая дифференцировка на столбчатый и губчатый мезофилл или таковая совсем отсутствует, отмечается сравнительно малое количество устьиц й т. д.

Фотопериодизм. Огромное влияние на жизнедеятельность растений и животных оказывает соотношение светлого (длина дня) и темного (длина ночи) периодов суток в течение года. Реакция организмов на суточный ритм освещения, выражающаяся в изменении процессов их роста и развития, называется фотопериодизмом. Регулярность и неизменная повторяемость из года в год данного я вления позволила организмам в ходе эволюции согласовывать свои важнейшие жизненные процессы с ритмом этих временных интервалов. Под фотопериодическим контролем находятся практически все метаболические процессы, связанные с ростом, развитием, жизнедеятельностью и размножением растений и животных.

По типу фотопериодической реакции (ФПР) различают следующие основные группы растений :

  1. растения короткого дня, которым для перехода к цветению требуется 12 ч светлого времени и менее в сутки (конопля, капуста, хризантемы, табак, рис);
  2. растения длинного дня; для цветения и дальнейшего развития им нужна продолжительность беспрерывного светового периода более 12 ч в сутки (пшеница, лен, лук, картофель, овес, морковь);
  3. фотопериодически нейтральные; для них длина фотопериода безразлична и цветение наступает при любой длине дня, кроме очень короткой (виноград, томаты, одуванчики, гречиха, флоксы и др.).
Читайте также:  Июль 2012 конец света будет или нет

Растения длинного дня произрастают преимущественно в северных широтах, растения короткого дня — в южных.

Фотопериодическая реакция свойственна как растениям, так и животным. Например, цветковые растения переходят от ве[-етатив-ного к генеративному размножению (цветение и плодоношение) только в том случае, если фотопериод их развития имеет определенную критическую величину. При этом каждому виду свойственен свой критический фотопериод. Оказалось, что растения и животные способны «измерять» его продолжительность с довольно большой точностью. Так, для белены при 22,5 °С критическая длина дня, обеспечивающая цветение, составляет 10 ч 20 мин, но уже при 10-часовом фотопериоде при этой же температуре растение цвести не будет. У сорняка дурнишника пенсильванского необходимая длина дня лежит между 15чи 15 ч 30 мин. Важно подчеркнуть, что на ФПР заметное влияние оказывают условия среды. Например, при 28,5°С для цветения белены требуется не менее 11,5ч света, в то время как при 15,5°С —лишь 8,5 ч.

Сезонная ритмика у животных наиболее ярко проявляется в смене оперения у птиц и шерсти у млекопитающих, периодичности размножения и миграции, зимних спячках некоторых животных и т. д.

Известно, что наиболее благоприятное время для появления потомства у животных — это время года, когда вокруг достаточное количество корма. Так, яичники и семенники голубя вяхиря начинают созревать, когда продолжительность дня превышаег 12 ч, т. е. способности размножаться он, таким образом, достигает к маю. Сизому же голубю для созревания половых желез требуется 9-часовой световой день, поэтому эта птица готова к спариванию 2-3 раза в год. Различие в сроках размножения объясняется тем, что вяхирь питается главным образом зерном поздно созревающих злаков, а сизый голубь —- имеющимися повсюду в изобилии семенами сорняков. В то же время городской голубь обильную пищу находит в уличных отбросах практически в любую пору года, поэтому у него нет предпочтительного времени размножения. Аналогичная ситуация встречается и у других одомашненных животных.

Подобная фотопери одическая регуляция времени появления на свет нового потомства характерна и для большей части млекопитающих. Кроме животных с длиннодневным типом ФПР (наиболее распространенных), встречаются и животные с коротко-дневным типом ФПР. При этом преимущество имеют те, у которых беременность продолжается длительное время, а потомство рождается от весеннего спаривания задолго до наступления осенних холодов. Например, у коз и овец плод развивается 5—6 месяцев, а у оленей и косуль — около 9 месяцев и спаривание происходит в конце лета или осенью. Увеличение размеров половых желез и их полное созревание у них начинаются с наступлением коротких дней. Так, спаривание у косуль происходит в июле-августе, но оплодотворенная яйцеклетка не внедряется в слизистую оболочку матки и не развивается. То и другое совершается лишь во второй половине декабря, и потомство появляется на свет в мае, когда вокруг изобилие свежих зеленых растений. Замедленное внедрение оплодотворенной яйцеклетки наблюдается также у тюленей, медведей, барсука и некоторых сумчатых.

Биологические ритмы характерны и для человека. Суточные ритмы выражаются в чередовании сна и бодрствования, колебаниях температуры тела в пределах 0,7—0,8°С (на рассвете она понижается, к полудню повышается, вечером достигает максимума, а затем снова понижается, особенно быстро после того, как человек заснет), циклах деятельности сердца и почек и т. д.

Таким образом, способность воспринимать длину дня и реагировать на нее широко распространена в мире живых существ. Это означает, что живые организмы способны ориентироваться во времени, т. е. они обладают биологическими часами. Другими словами, для многих организмов характерна способность ощущать суточные, приливные, лунные и годичные циклы, что позволяет им заранее готовиться к предстоящим изменениям среды.

Правильно подобрав режимы освещения, температуры и другие факторы, наиболее соответствующие биоритмам, можно заметно повысить жизнедеятельность и продуктивность разводимых животных и растений, причем без каких-либо дополнительных затрат. Например, благодаря увеличению в теплицах, оранжереях и парниках светового дня до 12—15 ч зимой выращивают овощные культуры и декоративные растения, ускоряют рост и развитие рассады. Продлив за счет искусственного освещения световой период зимой, можно увеличить яйценоскость кур, уток, гусей, регулировать размножение пушных зверей на зверофермах.

Источник