Организмдердің табиғаттағы маусымдың өзгерістерге бейімделуі. Фотопериодизм

Сыртқы жағдайлардың маусымдық қайталанып отыруы - тірі табиғатта болатын жалпы құбылыстардың бірі. Ол қоңыржай және солтүстік ендіктерде өте айқын білінеді. Сырт қарағанда организмдер әлеміндегі қарапайым және таныс болып көрінетін маусымдық құбылыстар негізіне таяуда ғана анықталған ырғақты, күрделі бейімделу реакциялары жатады.

Табиғаттағы маусымдылық. Мысал ретінде еліміздің орталық аудандарындағы маусымдық қайталануды алып қарастырайық. Мұнда өсімдіктер мен жануарлар үшін жылдық температура өзгерісінің жетекші маңызы бар. Тіршілік үшін қолайлы кезең алты айға жуық созылады.

Қар кете салысымен, көктемнің белгілері білінеді. Жапырақтарын жазбай жатып, талдардың кейбір түрлері, қандыағаш, орманжаңғағы гүлдейді; қар еріген жерлерде, тіпті қар арасынан да алғашқы көктем өсімдіктерінің өскіндері көріне бастайды; жыл құстары ұшып келеді, қыстап шыққан бунақденелілер көріне бастайды.

Жаз ортасында, температураның қолайлылығы мен жауын-шашынның молдығына қарамастан, көптеген өсімдіктердің өсуі баяулайды немесе толық тоқталады. Гүлдеп тұрған өсімдіктердің саны кемиді. Құстардың көбею кезеңі аяқталады. Жаздың екінші жартысы мен күздің бас кезінде көптеген өсімдіктердің жемістері мен тұқымдары пісіп жетіледі және олардың тканьдеріне қоректік зат қоры жиналады. Бұл кезде организмдердің қысқа дайындық белгісі көзге түседі. Құстар мен сүтқоректілер күзде түлей бастайды, жыл құстары топтанады.

Тұрақты аяз түскенше табиғатта қысқы тыным кезеңі басталады.

Қысқы тыным күй. Қысқы тыным - төменгі температураға байланысты дамудың жай ғана тоқтауы емес, ол өте күрделі физиологиялық бейімділік. Әр түрдің қысқы тыным күйі дамудың белгілі бір сатысында ғана пайда болады. Мәселен, өсімдіктердің (түріне байланысты) тұқымдары, тыным күйіне көшкен бүршігі бар жер бетіндегі және жерасты бөлімдері, ал кейбір шөптесін өсімдіктердің тамыр маңындағы жапырақтары қыстап шығады. Қысқы тыным бунақденелілерде дамудың әртүрлі сатыларында басталады. Безгек масасы мен қалақай көбелектері ересек бунақдене күйінде, капуста көбелегі -қуыршақ сатысында, сыңар жібек көбелегі - жұмыртқа сатысында қыстап шығады.

Өсімдіктер мен жануарлардың қыстап шығу сатыларының көптеген ұқсас физиологиялық ерекшеліктері болады. Зат алмасу өте баяу жүреді. Қысқы тыным күйіндегі организмнің тканьдерінде қоректік заттар қоры, әсіресе майлар мен көмірсулар көп болады, бұлардың қатысуымен қыс бойы баяулап кеткен зат алмасу процесі үзілмей жүріп тұрады. Әдетте тканьдегі, әсіресе тұқымдағы, өсімдіктердің қысқы бүршіктеріндегі су мөлшері кемиді. Осы ерекшеліктердің арқасында тынымдық сатысы қыстың қатаң жағдайына ұзақ шыдайды.

Биологиялық ырғақтың себептері. Фотопериодизм. Әрбір түрдің эволюция процесінде жедел өсіп, даму, көбею, қысқа және қыстап шығуға дайындық кезеңінің белгілі бір жүйелілігінен жылдық цикл қалыптасты. Бұл құбылыс биологиялык, ырғық деп аталды. Тіршілік циклінің әрбір кезеңінің жылдың тиісті мезгіліне сай келуінің түрдің тіршілік етуі үшін шешуші маңызы бар.

Организмнің барлык физиологиялық құбылыстардың маусымдық температура барысына байланыстылығы айқын байқалады. Бірак температура тіршілік процестерінің жылдамдығына әсер еткенмен, ол табиғатта маусымдык құбылыстарды негізгі реттеуші болып саналмайды. Қысқа биологиялық дайындық жаздың өзінде-ақ, температура жоғары кезден-ақ басталады. Бунақденелілер жоғары температурада қыстап шығу жағдайына көшеді, ал құстар түлейді және жылы жаққа ұшуға дайындалады. Демек, организмнің маусымдық күйіне темперагура емес, басқа бір жағдайлар әсер етеді.

Күн ұзақтығының өзгеруі көптеген өсімдіктер мен жануарларда маусымдық циклді реттеуде басты фактор болып табылады. Организмдердің күн ұзақтығына қайтаратын жауабы фотопериодизм деп аталады. Фотопериодизмнің маңызы суретте көрсетілген тәжірибе нәтижелерінен айқын көрінеді. Тәулік бойы ұдайы жарық түсіргенде немесе күн ұзақтығы 15 сағаттан артық болғанда, қайыңның екпе көшеті жапырақтарын түсірмей, токтаусыз өседі. Ал егер тәулігіне 10 немесе 12 сағат жарық түсірсе, екпе көшеттердің өсуі тіпті жас кезінде болса да тоқталады, содан кейін жапырақтары түседі және күздің қысқа күнінің әсеріндей қысқы тыным күйі басталады. Біздегі жапырақтарын түсіретін көптеген ағаш тұқымдастары - тал, ақ қараған, емен, граб, шамшат та ұзақ күн жағдайында жапырақтарын түсірмей мәңгі жасыл күйінде қалады.

Сурет - Қайың сеппе көшетінің өсуіне күн ұзақтығының әсері

Күннің ұзақтығы өсімдіктердің қысқы тыным күйге көшу мерзімін ғана емес, сонымен бірге басқа да маусымдық құбылыстарды белгілейді. Мәселен, ұзақ күн әсерінен біздегі жабайы өсімдіктердің көпшілігінде гүлдер пайда болады. Мұндай өсімдіктер ұзақ күн өсімдійтері деп аталады. Оларға мәдени өсімдіктерден қарабидай, сұлы, бидай мен арпаның көптеген сорттары, зығыр жатады. Алайда кейбір өсімдіктерге, көбінесе оңтүстік өсімдіктеріне, мысалы, хризантеманың, георгинаның гүлдеуі үшін қысқа күн кажет болады. Сондықтан, бізде бұл өсімдіктер жаздың аяғында, не күзде ғана гүлдейді. Өсімдіктердің бұл типі қысқа күн өсімдіктері деп аталады.

Күн ұзақтығы жануарларға да өте күшті әсер етеді. Бунақденелілер мен кенелерге күн ұзақтығы кысқы тыным күйге көшуге жағдай туғызады. Мәселен, капуста көбелегінің жұлдыз-құртын ұзақ күн жағдайында (15 сағаттан артық жарықта) ұстаса, көп кешікпей қуыршақтан көбелек шығады және келесі ұрпақтары үздіксіз дами береді. Ал, егер жұлдызқұрттарға жарықты 14 сағаттан кем түсірсе, онда көктемгі және жазғы ұрпағында-ақ қыстап шығатын қуыршақтар пайда болады, олар тіпті жоғары температурада да бірнеше ай бойы дамымайды. Мұндай жағдайлар неліктен табиғатта жазда күннің ұзақ кезінде бунақденелілердің бірнеше ұрпағы шығатынына, ал күзде қысқы тынымға көшу сатысында дамуы тоқтайтынына толық түсінік бере алады.

Көктемнің бірте-бірте ұзара түсетін күндері құстардың көпшілігінің жыныс бездерінің дамуына және ұя салу инстинктінің пайда болуына әсер етеді. Қүзде күннің қысқаруына байланысты кұстар түлей бастайды, денесінде май қоры жиналады және жылы жаққа ұшуға ыңғайланады.

Күн ұзақтығы биологиялық процестердің бағытын анықтайтын сигналдық фактор болып табылады. Күн ұзақтығының маусымдық өзгеруі тірі организмдердің тіршілігінде неліктен соншалықты үлкен маңызды орын алған?

Күн ұзақтығының өзгеруі әрқашан жылдық температураның барысымен тығыз байланысты. Сондықтан ол температура мен басқа жағдайлардың маусымдық өзгеруінің астрономиялық дәл хабаршысы болады. Бұл жағдай неліктен қоңыржай ендіктердегі организмдердің әртүрлі топтарында эволюцияның қозғаушы күштерінің әсерімен арнаулы фотопериодизм реакциялары - жылдың әртүрлі мезгіліндегі климаттык өзгерістерге бейімділік калыптасқанын түсіндіреді.

Фотопериодизм - бұл әртүрлі организмдерде болатын маусымдық құбылыстарды реттеп отыратын жалпы маңызды (өте қажетті) бейімділік.

«Биологиялық сағат». Өсімдіктер мен жануарлардың фотопериодизмін зерттеп білу организмдердің жарыққа реакциясының тек қабылдайтын жарықтың мөлшеріне ғана емес, жарық пен қараңғылықтың тәулік бойы белгілі ұзақтықта алмасып отыруына негізделгенін көрсетті. Организмдердің күн мен түн ұзақтығына жауап қайтаруы олардың уақытты өлшей алатынын, яғни оларда белгілі бір «биологиялық сағат» болатынын көрсетеді. Мұндай қабілеттілік тірі заттың барлығында, бір клеткалылардан бастап адамға дейін болады.

«Биологиялық сағат» маусымдық циклден басқа да көптеген биологиялық құбылыстарды басқарады, бұл құбылыстардың табиғатының сыры соңгы жылдарға шейін ашылмай келді. Олар тұтас организмдердің де, сол сияқты клетка ішінде, атап айтқанда, клетка бөлінгенде жүретін процестердің дұрыс тәуліктік жұмыс ырғағын басқарады.

Жануарлар мен өсімдіктердің маусымдық дамуын басқару. Күн ұзақтығының маусымдық құбылыстарды реттеудегі ролін білу организмдердің дамуын басқаруға зор мүмкіндіктер ашады.

Дамуды басқарудың түрлі тәсілдерін жасанды жарық түсіру арқылы көкөністер мен сәндік үшін өсірілетін өсімдіктерді жыл бойы өсіруге, гүлдердің қыста және ерте көктемде ашылуына, көшеттерді тез өсіріп алуға қолданады. Тұқымды себу алдында суықта шынықтыру арқылы көктемде егілген күздік дақылдардың масақтануына, сондай-ақ көптеген екі жылдық өсімдіктердің алғашқы жылы-ақ гүлдеп, жеміс беруіне мүмкіндік жасалады. Күн ұзақтығын арттыра отырып, құс фермаларындағы құстардың жұмыртқалағыштығын арттыруға болады.

Әдебиет: Жалпы биология. Алматы, 1991. -Б.14-15.