§ 5. Святло ў жыцці арганізмаў. Фотаперыяд і фотаперыядызм

* Святло як абіятычны фактар асяроддзя

Адной з умоў існавання жыцця на Зямлі з’яўляецца сонечнае святло, якое трапляе з касмічнай прасторы.

У сонечным спектры вылучаюць тры асноўныя кампаненты: ультрафіялетавыя прамяні, бачнае святло і інфрачырвоныя прамяні. Іх характарыстыка прыведзена ў табліцы.

 Табліца. Склад сонечнага святла, якое дасягае паверхні Зямлі

Ультрафіялетавыя прамяні дзейнічаюць на арганізмы неадназначна ў залежнасці ад дозы. Залішняе апраменьванне ультрафіялетам можа прыносіць істотную шкоду здароўю. Усё жывое на Зямлі ахавана ад згубнага ўплыву ультрафіялетавых прамянёў азонавым слоем зямной атмасферы. Аднак, нягледзячы на ахоўны азонавы слой, на долю ультрафіялетавых прамянёў прыпадае каля 3  % сонечнага святла, якое дасягае паверхні Зямлі. Ультрафіялетавыя прамяні пашкоджваюць храмасомы, могуць выклікаць заўчаснае старэнне, стаць прычынай развіцця катаракты (памутнення крышталіка). Для людзей са светлай скурай ультрафіялетавыя прамяні з’яўляюцца асноўным фактарам, які прыводзіць да меланомы — самай небяспечнай формы рака скуры.

У той жа час у невялікіх дозах ультрафіялетавыя прамяні стымулююць сінтэз пігменту скуры меланіну і вітаміну D. З курса біялогіі 9-га класа вы ўжо ведаеце, што вітамін D уплывае на абмен кальцыю і фосфару ў арганізме. Гэта ў сваю чаргу ўплывае на рост і развіццё шкілета чалавека.

Бачнае святло найбольш важнае для існавання жыцця на Зямлі. Уся разнастайнасць кліматычных умоў і тэмпературы верхніх пластоў марскіх і прэсных вод вызначаецца колькасцю паглынутай сонечнай энергіі. Розныя ўчасткі спектра бачнага святла дзейнічаюць на арганізмы па-рознаму. Чырвоныя прамяні аказваюць цеплавое дзеянне. Сінія і фіялетавыя прамяні змяняюць хуткасць і напрамак некаторых біяхімічных рэакцый. Асабліва вялікае значэнне бачнае святло мае ў жыцці раслін. Яны паглынаюць яго з дапамогай пігментаў і выкарыстоўваюць у працэсе фотасінтэзу.

Расліны здольныя змяняць становішча сваіх органаў у прасторы пад дзеяннем святла, гэта значыць выяўляць фотатрапізм. Фотатрапізм (ад грэч. phōtós — святло) — роставыя рухі органаў раслін пад уплывам аднабаковага асвятлення. Звычайна ў сцёблаў назіраецца дадатны (у напрамку да святла), а ў каранёў — адмоўны (ад святла) фотатрапізмы. Дадатны фотатрапізм можна назіраць на пасевах сланечніка ў час цвіцення. З усходу і да заходу суквецці сланечніка, як лакатары, паварочваюцца ўслед за сонцам.

Святло адыгрывае ролю асноўнага энергетычнага і сігнальнага фактару. Для пераважнай большасці арганізмаў бачнае святло з’яўляецца крыніцай цяпла. Дзённым жывёлам бачнае святло дазваляе арыентавацца ў асяроддзі. Некаторыя начныя віды (совы, філіны) могуць перамяшчацца нават пры слабай асветленасці.

Інфрачырвоныя прамяні з’яўляюцца крыніцай цеплавой энергіі, якая паглынаецца вадой клетак. На іх долю прыпадае 45 % сонечнага святла, якое дасягае Зямлі. Некаторыя наземныя жывёлы (яшчаркі, змеі) выкарыстоўваюць інфрачырвоныя прамяні для павышэння тэмпературы цела.

*Фотаперыяд і фотаперыядызм

Ва ўмераных шыротах цыкл развіцця жывёл і раслін прымеркаваны да сезонаў (пор) года. Сігналам для падрыхтоўкі да змянення сезона служыць працягласць светлавога дня — фотаперыяд, які ў адрозненне ад іншых фактараў заўсёды застаецца пастаянным у пэўным месцы і ў пэўны час. На працягу года даўжыня дня змяняецца строга заканамерна і не схільная да ўздзеяння ваганняў іншых экалагічных фактараў.

Фотаперыяд — даўжыня светлавога дня, якая вызначае поры года. Змена сезонаў адбываецца ў выніку змянення даўжыні светлавога дня. Прычынай гэтага з’яўляецца рух Зямлі вакол Сонца і размяшчэнне яе восі пад вуглом да плоскасці арбіты. Даўжыня светлавога дня ў вобласці экватара адносна пастаянная на працягу ўсяго года (каля 12 г), але ва ўмераных і высокіх шыротах фотаперыяд значна адрозніваецца ў розныя поры года. Найбольшая даўжыня светлавога дня бывае ў дзень летняга сонцастаяння (каля 22 чэрвеня ў Паўночным паўшар’і, каля 22 снежня — у Паўднёвым), а найменшая — у дзень зімовага сонцастаяння (каля 22 снежня ў Паўночным паўшар’і і каля 22 чэрвеня — у Паўднёвым). Змяненне фотаперыяду адыгрывае сігнальную ролю як для раслін, так і для жывёл. Яно з’яўляецца для іх пускавым механізмам, які ўключае паслядоўнасць фізіялагічных працэсаў і вызначае іх сезонныя рытмы.

Фотаперыядызм — характэрная рэакцыя жывых арганізмаў на змяненне даўжыні светлавога дня, якая сінхранізуе іх біялагічную актыўнасць з порамі года.

Паводле тыпу фотаперыядычнай рэакцыі наземныя расліны падзяляюць на тры асноўныя групы: караткадзённыя, даўгадзённыя і нейтральныя да даўжыні светлавога дня.

Такім чынам, рэгулюючы даўжыню светлавога дня ва ўмовах закрытага грунту, можна паскараць ці запавольваць наступленне перыяду цвіцення ў раслін кароткага ці доўгага светлавога дня ў залежнасці ад пастаўленых мэт. У Рэспубліцы Беларусь шырока развіта цяплічная гаспадарка з выкарыстаннем аўтаматычных сістэм святлодыёднага асвятлення, якія зрушваюць тэрміны цвіцення і збору пладоў культур агародніны. Гэта дазваляе збіраць у цяпліцах два і больш ураджаі за год.

Пад фотаперыядычным кантролем знаходзяцца практычна ўсе працэсы жыццядзейнасці, звязаныя з развіццём і размнажэннем арганізмаў. Гэтыя рэакцыі заснаваны не проста на колькасці святла, што атрымліваюць арганізмы, а на заканамерным чаргаванні перыядаў святла і цемнаты, працягласці дня і ночы.

Трэба адзначыць, што арганізмы па-рознаму рэагуюць на змену светлага і цёмнага перыядаў сутак, гэта значыць праяўляюць сутачны фотаперыядызм. Перыяды актыўнасці і спакою настаюць у розны час сутак.

Асабліва прыметна гэта залежнасць выяўляецца ў жывёл. Сярод іх можна вылучыць тры групы: дзённыя, начныя і змрочныя. Дзённыя жывёлы актыўныя ў светлы час сутак (пчала, ластаўка, заяц). Яны складаюць самую шматлікую групу. Здабыванне ежы ў начных арганізмаў адбываецца ў начны час (прусак, цвыркун, сава, філін). Змрочныя арганізмы актыўныя толькі ў час змяркання (бражнік, хрушч).

Праверым веды