Фотопериодизм. 

Животные и растения тонко реагируют на изменение продолжительности освещенности и способны улавливать незначительные изменения соотношения светлого и темного периодов суток. Эта способность организмов воспринимать соотношение длительности дня и ночи реализована в таком явлении, как фотопериодизм.

Вследствие движения Земли вокруг Солнца происходят закономерные и периодические изменения ее освещенности и соответственные изменения длительности дня и ночи по сезонам года. Сущностью фотопериодизма являются ритмичные изменения морфоло- пгческих и физиологических свойств и функций всех живых существ под влиянием чередования и длительности освещенности и темноты. Выдающееся значение фотопериодической реакции обусловлено ее астрономическим происхождением и в силу этого высокой стабильностью. Продолжительность дня и ночи строго закономерно и точно изменяется в течение года, не подвергаясь случайным колебаниям (в отличие, например, от температуры или количества осадков). Именно регулярность и неизменная повторяемость этого явления из года в год выработала у организмов в ходе эволюции необходимость согласования важнейших жизненных процессов с ритмом этих временных интервалов, создав, в частности, феномен биологических часов и легко приспособляемый механизм регулирования этой функции во времени.

Фотопериодизм управляет ритмикой суточной и сезонной жизнедеятельности организмов. Под его контролем находятся почти все метаболические процессы, связанные с ростом, развитием и размножением. У растений, например, уменьшение длины светового дня (фотопериода) в конце лета приводит к прекращению роста, стимулирует отложение запасных питательных веществ, переход в состояние покоя.

В разных географических широтах длина светового дня различна. Это вызвало приспособляемость растений к жизни в условиях длинного и короткого фотопериода. В связи с реакцией растений на длительность светового периода, определяющей переход их к цветению, выделяют растения короткого дня и растения длинного дня. У первыхпереход кцветениюпроисходитпри продолжительности светового периода суток 12 ч и менее. Это конопля, капуста, просо, кукуруза, табак, соя, томат, хризантемы, шалфей. Вторым для успешного цветения и дал ьнейшего развития необходим беспрерывный световой период более 12 ч в сутки. К ним относятся рожь, пшеница, овес, лен, морковь, картофель, лук, шпинат, многие луговые злаки, клевер, тысячелистник Achillea millefolium, цикорий Cichorium intvbus, ирис Iris pseudoquacorus, незабудка Myosotis falustris. У нейтральных к фотопериоду растений - подсолнечника, гороха, бархат-

цев, винограда, одуванчика, сирени, флоксов, гречихи, горчицы — развитие генеративных органов наступает в широком интервале длительности периода освещенности (кроме очень короткого).

Длиннодневные растения происходят преимущественно из северных широт (в Америке, например, где одним из четырех символов каждого штата является характерное растение. цветком Аляски является незабудка). Короткодневные - выходцы из южных широт. Золотой шар (Rudbeckia), например, типичное южное растение, широко распространенное сейчас на юге Дальнего Востока, “прибыл’’ на восточный край России с переселенцами с Украины.

Длинный день способствует нормальному развитию наших северных растений, которые успевают дать урожай даже в условиях короткого северного лета. Образование большого количества пластических веществ происходит в течение продолжительного светового дня.

Зная фотопериодическую реакцию видов, можно влиять на развитие организмов - ускорить или замедлить цветение, усилить кущение и продлить наращивание вегетативной массы. В теплицах, оранжереях и парниках, например, зимой, благодаря увеличению светового дня до 12-15 ч, выращивают овошные культуры и декоративные растения, ускоряют рост и развитие рассады.

Фотопериодический эффект у животных проявляется в совпадении времени размножения с периодом обилия пиши, у насекомых - в наступлении диапаузы и выходе из нее. Фотопериодизмом вызываются смена меховых покровов у млекопитающих, сезонные миграции птии (перелеты), проявление их гнездовых инстинктов и инстинктов размножения.

У пушных зверей осенью развивается густой и пышный волосяной покров. Зимой он достигает максимального развития, и его термоизолирующее действие также максимально. Защитные функции меха усиливаются толстым слоем подкожного жира, образующегося в конце лета и осенью. Долгое время считали, что фактором, определяющим данные морфофизиологические адаптации, является температура, ее падение в осенне-зимнее время. Однако экспериментально выявлено, что тюковой механизм этого процесса связан не столько с температурой, сколько с длиной дня. Показано, что американские норки или другие звери, находящиеся в лабораторном виварии или на пушной ферме, при искусственном сокращении светового дня. начинающемся с середшгы лета, проходят линьку значительно раньше, чем в природе. Идет она интенсивнее и заканчивается не к зиме, а в начале осени.

Фотопериодический характер носит также цикличность половой деятельности животных и их размножения. Опытами над многими животными и птицами доказано, что увеличением длины светового дня можно активизировать гонады и добиться продуктивного спаривания даже в осенне-зимние месяцы.

Некоторым млекопитающим - соболю, другим куньим, а также косулям - свойственна интересная особенность биологии размножения.

На фотопериодизме основано и важнейшее сезонное явление в жизни перелетных птиц - миграции и связанные с ними процессы .линьки оперения, накопления жира под кожей и на внутренних органах. Благодаря этим приспособлениям птицы “избегают" неблагоприятных температур и кормовых условий. Однако сигналом служат не температурные изменения, а световой режим - сокращение продолжительности дня, что также доказано экспериментально. В лаборатории, например, действуя на фотопериодическую реакцию птиц, их нетрудно перевести в состояние миграционного возбуждения, хотя температура будет оставаться стабильной.