Методы изучения суточных ритмов

Одна и та же активность может быть изучена с помощью измерений нескольких различных показателей. Различают три категории показателей уровня любой активности (и подвижности). Первая категория - относительное количество активных (подвижных) в данный момент времени особей.

Отдельные показатели дают только фрагментарную картину ритма. Так, например, о ритме подвижности можно судить по количеству подвижных особей в лаборатории или в садках в поле, а также по числу особей, встреченных на данном участке или на данном маршруте. Однако количество подвижных особей может быть очень высоким при большой вялости их движений, в этом случае автоматическая запись с помощью актографа покажет низкий уровень подвижности. Возможно и то, что насекомые, оставаясь подвижными, перестанут попадаться на глаза наблюдателю. Другой пример. Вполне объективным методом измерения численности летающих насекомых кажутся всасывающие воздух ловушки. Однако в течение суток может изменяться как высота полета насекомых над уровнем земли, так и места скопления летающих насекомых.

Очевидно, что при описании любого ритма необходимо указывать измерявшиеся показатели. Наиболее полная картина ритма возникает только при сопоставлении нескольких показателей.

Выбор показателя активности, а соответственно, и методики наблюдения, зависит от целей исследования, а также от возможностей наблюдателя. Подчеркнем, что конструирование автоматических приборов далеко не всегда оправдано. Если не ставятся какие-либо специальные цели, то наиболее просто и надежно провести визуальные наблюдения на протяжении 7-10 суток. Даже при круглосуточных наблюдениях для этого достаточно трех сменяющих друг друга наблюдателей.

Изучение суточного ритма невозможно без постоянного контроля за факторами среды. Если работа проводится в полевых условиях, желательно максимально приблизить место метеорологических наблюдений к тому месту, где находятся наблюдаемые насекомые. При этом прежде всего надо обратить внимание на освещенность, влажность и температуру воздуха.

При наблюдениях в лаборатории надо по возможности исключить неконтролируемые факторы, которые могут исказить ритм или даже полностью навязать насекомому ритм своих изменений. В любом случае наблюдаемый объект должен находиться в термостате или в термостатированной комнате. На постоянном уровне желательно поддерживать и влажность. Если объект должен находиться при естественном освещении, то необходимо учитывать разный суточный ход освещенности в зависимости от ориентации окон помещения по странам света.

Крайне важно полностью контролировать ход освещенности. Так, в наших опытах камера с жуками-коровками Coccinella septempunctata L. была освещена лампой, создававшей постоянную освещенность около 2 тысяч лк. В камере было укрытие, куда жуки могли уходить от света. Наблюдения проводились в лаборатории, где окно было почти полностью занавешено и проникавший слабый свет увеличивал днем освещенность камеры не более чем на 10 лк. В таких условиях ритм активности жуков был очень четким и соответствовал местному времени. Однако после полной изоляции лаборатории от света извне всякие проявления ритма тотчас же исчезли.

Наблюдая ритм выхода дрозофил и трихограмм м из куколок, можно убедиться, что достаточно исключительно слабого света в сотые доли люкса, проникающего в термостат через контрольный термометр или сквозь ничтожные щели между дверцей с резиновой прокладкой и корпусом, чтобы полностью исказились результаты эксперимента. Даже при соблюдении всех правил ритм в лаборатории никогда не бывает стабильным и его параметры изменяются изо дня в день. Одна из важнейших причин такой нестабильности - колебания атмосферного давления; другие возможные причины - колебания уровня ионизации воздуха, низко - и высокочастотные колебания электромагнитных полей, инфразвуки, влияние гравитационного поля Луны. Нестабильность ритма иногда связана со спонтанными изменениями физиологического состояния самого объекта.

Известна и другая группа причин, которая может быть значительной помехой при изучении ритмов. В первую очередь следует назвать вибрации и шумы, возникающие в результате деятельности людей (лифты, транспорт, открывание и закрывание дверей и т. д.). Другая причина - какие-либо летучие вещества, появляющиеся в лаборатории, в том числе и табачный дым.

Иногда для определения факторов, влияющих на ритм насекомых в естественных условиях целесообразно проводить эксперименты в месте обитания насекомых в природе. При этом летающие насекомые находятся в садке, а нелетающие в загоне, огороженном непроходимым для них заборчиком. Садки и загоны располагаются в поле, над ними подвешивают лампы накаливания или электронагреватели. Предусматривается также возможность искусственного затенения садков. В таких экспериментах насекомые находятся почти в естественных условиях, за исключением того, что пространство для их активности ограничено. При помощи ламп, нагревателей и затенения можно в любое время суток изменять освещенность и температуру в нужном направлении.