Сезонная периодичность относится к числу наиболее общих явлений в живой природе. Она особенно ярко выражена в умеренных и северных широтах. В основе внешне простых и хорошо знакомых нам сезонных явлений в мире организмов лежат сложные приспособительные реакции ритмического характера, которые выяснены сравнительно недавно. В качестве примера рассмотрим сезонную периодичность в центральных районах нашей страны. Здесь ведущее значение для растений и животных имеет годовой ход температуры. Период, благоприятный для жизни, продолжается около шести месяцев.
Сезонность - это общее явление в живой природе, вызванное изменениями факторов неживой природы в течение года. Это явление особенно ярко проявляется в регулярной смене времен года в умеренных и северных широтах. Весной и летом большинство животных размножается, дает потомство, а к концу лета и осенью у них идет подготовка к перенесению условий зимы.
Признаки весны появляются, как только начинает сходить снег. Еще не распустив листья, зацветают некоторые ивы, ольха, лещина; на проталинах даже сквозь снег пробиваются ростки первых весенних растений; прилетают перелетные птицы; появляются перезимовавшие насекомые.
В середине лета, несмотря на благоприятную температуру и обилие осадков, рост многих растений замедляется или полностью прекращается. Уменьшается количество цветущих растений. Заканчивается размножение птиц. Вторая половина лета и ранняя осень - период созревания плодов и семян у большинства растений и накопления питательных веществ в их тканях. В это время уже заметны признаки подготовки к зиме. У птиц и млекопитающих начинается осенняя линька, перелетные птицы сбиваются в стаи.
Еще до прихода устойчивых морозов в природе наступает период зимнего покоя.
Состояние зимнего покоя
Зимний покой не просто остановка развития, вызванная низкой температурой, а очень сложное физиологическое приспособление. У каждого вида состояние зим него покоя наступает лишь на определенной стадии развития.
Зимующие стадии растений и животных имеют много сходных физиологических особенностей. Значительно снижена интенсивность обмена. Ткани организмов, находящихся в состоянии зимнего покоя, содержат много запасных питательных веществ, особенно жиров и углеводов, за счет которых поддерживаются сниженные процессы обмена в течение зимовки. Обычно уменьшается количество воды в тканях, особенно в семенах, зимних почках растений. Благодаря всем этим особенностям покоящиеся стадии способны длительно переживать суровые условия зимовки.
Приспособления холоднокровных животных к зимовке
Холоднокровные животные (например, насекомые, земноводные, пресмыкающимся) переносят зиму в неактивном состоянии зимнего покоя. В их организме происходят изменения, которые начинаются заблаговременно с лета. К осени у них увеличиваются запасы питательных веществ, за счет которых в замедленном темпе поддерживается обмен веществ. В их клетках уменьшается количество воды. Несмотря на такую подготовленность, многие холоднокровные животные зимуют в убежищах, в которых суровые условия зимы проявляются менее резко.
Приспособления теплокровных животных к зимовке
Теплокровные животные - птицы и млекопитающие. Они обладают меньшей способностью к переохлаждению, чем холоднокровные. Постоянная температура тела обеспечивается у них высокой интенсивностью обмена веществ. Для поддержания температуры на одном уровне у них возникают такие особенности, как теплоизолирующие покровы (пуховой, перьевой, волосяной), жировые отложения и др. Чтобы уменьшить теплоотдачу в зимних условиях, у них происходит осенняя линька - смена летнего меха у млекопитающих и оперения у птиц на более густое, зимнее.
Теплокровные животные не впадают в состояние зимнего покоя, если они могут прокормить себя зимой. Млекопитающие, не способные к добыванию корма в зимних условиях, впадают в спячку. Спячка - это состояние пониженной жизнедеятельности, наступающее у теплокровных животных в тех случаях, если пища становится малодоступной и сохранение высокой активности и интенсивного обмена веществ невозможно. Перед спячкой животные накапливают в организме питательные вещества, в основном жиры до 40% массы тела, и устраиваются в убежище.
Птицы, которые не способны обеспечить себя пищей в зимних условиях, улетают в теплые края, где они находят обильный корм.
Изучение сезонных явлений
Закономерности периодических сезонных изменений в жизни растений и животных изучает наука фенология; наблюдения за наступлением этих явлений называют фенологическими. Сущность этих наблюдений состоит в том, чтобы следить за ходом сезонных явлений и записывать даты их наступления, а в некоторых случаях и окончания. На основании многолетних фенологических наблюдений краеведческие организации составляют календари природы, которые отражают время наступления сезонных явлений в той или иной местности.
Значение изучения сезонных явлений
Потребность в изучении сезонных явлений возникла у человека очень давно в связи с развитием земледелия, рыболовства, охоты.
Определяя ежегодно даты наступления сезонных изменений и сопоставляя их со временем сельскохозяйственных работ, можно установить лучшие сроки обработки почвы, посева семян и тем повысить урожай. Так, например, по данным агробиостанции имени К. А. Тимирязева, наибольший урожай огурцов получают при посеве их во время зацветания лиловой сирени и желтой акации. Лучший срок посева репы ― время цветения осины.
Параллельные наблюдения за ходом развития растений и питающихся ими насекомых облегчают установление сроков борьбы с вредителями культурных растений.
Фенологические наблюдения дают богатый фактический материал, который служит доказательством учения Ч. Дарвина о естественном отборе и помогает понять сущность основного закона биологии ― единство организма и необходимых ему условий жизни. Наблюдения расширяют кругозор человека, повышают его интерес и любовь к природе. В то же время они не требуют сложного оборудования и доступны любому человеку.