hoạt động sống (thức – ngủ, kiếm ăn, sinh sản…) của sinh vật theo chu kì ngày đêm, chu kì mùa, tuần Trăng, thủy triều…
4. Yếu tố chính ảnh hưởng đến nhịp sinh học
Tập tính HM HM Tập tính
Tuyến não thùy (tiết hocmon)
Tuyến giáp trạng Tuyến sinh dục
Kích thích tố Sản phẩm sinh dục
Hình 3.1. Sơđồ minh họa cơ chế phản ứng của cơ thể động vật dưới ảnh hưởng của nhân tố sinh thái (Mai Đình Yên, 1990)
Các nhà khoa học đã xác định rằng, ánh sáng là yếu tố chính ảnh hưởng đến nhịp sinh học mà trước hết là do sự thay đổi cường độ và thời gian chiếu sáng, được coi là nhân tố chủ đạo, thường diễn ra trước khi cĩ sự thayđổi về nhiệt độ và các nhân tố sinh thái khác. Sinh vật nhận biết được sự thay đổi đĩ và cĩ những biến đổi hoạt động chức năng phù hợp với những thay đổi sắp tới của mơi trường, điều này thể hiện rất rõ ở các lồi sinh vật sống ở vùng khí hậu cĩ sự biến đổi mùa rõ rệt, thể hiện thơng qua các hiện tượng rụng lá, thay lơng, đình dục (Diapause)…
Các nhân tố sinh thái (ánh sáng, nhiệtđộ, mậtđộ...)
Hệ thần kinh trung ương (Hypothalamus)
thehung060290@gmail.comII- CÁC LOẠI NHỊP ĐIỆU II- CÁC LOẠI NHỊP ĐIỆU
1. Nhịp điệu ngày đêm
Là những hoạt động của sinh vật theo chu kì ngày đêm (sáng tối) tương ứng với thời gian 24 giờ.
Nhịp điệu ngày đêm cĩ ở tất cả các cơ thể sống, từ hoạt động của tế bào, hoạt động của sinh vật đơn bào, đa bào và cả con người.
1.1. Nhịp điệu ngày đêm ở cơ thể đơn bào
- Trùng roi (Euglena) cĩ nhịp điệu bẩm sinh về di động theo hướng thẳng đứng trong nước. Ban ngày cĩ ánh sáng thì ngoi lên bề mặt, ban đêm lặn xuống lớp nước sâu. Hoạt động này liên quan tới sự thay đổi luân phiên sáng – tối. Tuy nhiên, trong điều kiện tối liên tục, nhịp điệu này vẫn tồn tại trong một thời gian, chứng tỏ nhịp điệu này ở trùng roi mang tính di truyền.
- Amíp: Từ khi tế bào phân chia cho đến lần phân chia tiếp là đúng 1 ngày.
1.2. Nhịp điệu ngày đêm ở thực vật đa bào
1.2.1. Vận động theo chu kì “đồng hồ sinh học”
- Hiện tượng “thức - ngủ” của lá 1 số cây bộ đậu – Fables. - Hiện tượng mở – khép cánh hoa.
- Hiện tượng mở – đĩng khí khổng v.v…
Các hiện tượng đĩ được thực hiện theo từng thời gian nhất định trong ngày đều do ảnh hưởng của ánh sáng, thơng qua sự điều tiết của hocmon thực vật – Phytocrom. Phytocrom cĩ vai trị điều tiết giải phĩng ơxy trong ngày, do đĩ ảnh hưởng tới vận động cảm ứng.
Nhịp điệu vận động ngày đêm của các bộ phận thực vật tương đối ổn định. Được xem như chỉ thị, dấu hiệu của thời gian chẳng khác gì một đồng hồ sinh học.
Đồng hồ hoa:
+ Dựa vào sự nở hoa vào các giờ xác định, năm 1730, tại Upxen – Thuỵ Điển,
nhà khoa học C.Linne đã thành lập đồng hồ hoa. Đồng hồ này hoạt động khi hoa cúc
Tragopogon nở vào lúc 3 – 5 giờ và ngừng hoạt động khi hoa xương rồng khép lại lúc
nửa đêm.
+ Sự nở hoa cịn liên quan đến tác nhân thụ phấn: hoa dạ hương, hoa quỳnh,
hoa nhài, cây bao báp, xương rồng khổng lồ sa mạc… nở vào những giờ nhất định ban đêm liên quan tới thời gian hoạt động của động vật hút mật ban đêm.
1.2.2. Nhịp điệu sinh lí thực vật
- Sinh lí quang hợp diễn ra theo tuần tự: tăng dần từ sáng tới gần trưa, giảm dần từ trưa đến tối, ngừng hẳn vào ban đêm.
- Vận chuyển khống: Vận chuyển photphat và sunphat theo mạch gỗ tăng vào ban ngày, giảm ban đêm.
- Hấp thu kali nhiều vào buổi sáng, hấp thu đạm, lân nhiều vào xế chiều, hấp thu canxi chủ yếu vào ban đêm.
1.3. Nhịp điệu ngày đêm ở động vật đa bào
- Cĩ nhĩm hoạt động ban ngày (gà, chim sẻ, chuồn chuồn…), nhĩm hoạt động ban đêm (nhím, dơi, cú, mèo rừng…). Những lồi này cĩ 1 pha hoạt động và 1 pha nghỉ kế tiếp nhau trong 24 giờ.
- Cĩ tác giả gọi là nhịp điệu 1 pha, 2 pha, nhiều pha.
1.4. Nhịp điệu ngày đêm ở người
- Nhịp thức – ngủ: Lúc 1 năm tuổi thời gian ngủ 16 – 17 giờ; 2 – 3 năm tuổi ngủ 14 – 15 giờ; 4 – 5 tuổi ngủ 13 giờ; người trưởng thành ngủ trung bình 7 – 8 giờ.
thehung060290@gmail.com- Một số nhà khoa học cho rằng, sự xuất hiện các bệnh ở cơ quan nội tạng vào - Một số nhà khoa học cho rằng, sự xuất hiện các bệnh ở cơ quan nội tạng vào lứa tuổi cao ở con người cĩ thể coi là do “trục trặc các khâu nhất định của đồng hồ sinh học”.
2. Nhịp điệu mùa
Trái Đất quay xung quanh trục của nĩ và quay quanh Mặt Trời làm thay đổi vị trí của Trái Đất, do đĩ cường độ ánh sáng và nhiệt độ thu nhận ở các vị trí và các thời gian trong năm khơng giống nhau, tạo nên sự thay đổi cĩ qui luật của các yếu tố mơi trường, trước hết là các yếu tố khí hậu (Aùnh sáng, nhiệt độ, độ ẩm khơng khí…). Vì vậy ở sinh vật đã hình thành nên các kiểu thích nghi đa dạng quan trọng như: thích nghi trong sinh sản, sinh trưởng, tính chống chịu, di cư… nhằm hạn chế những tác động bất lợi của mơi trường diễn ra theo mùa trong năm.
Biến đổi mùa theo vĩ độ địa lí cĩ sự khác nhau, càng xa xính đạo thì giao động mùa và khí hậu càng lớn.
- Vùng ơn đới (thuộc vĩ độ trung bình) và vùng hàn đới cĩ sự giao động mùa rõ rệt. Vào mùa đơng cĩ băng tuyết, thực vật và động vật cĩ những biến đổi thích ứng đặc biệt, như:
+ Thực vật rụng lá (chết giả), mà trước đĩđã cĩ hàng loạt biến đổi về hình thái, giải phẫu, sinh lí, tích luỹ…
+ Động vật biến nhiệt (cơn trùng, bị sát…) và một số động vật đẳng nhiệt (gấu, chồn…) đi ngủ đơng. Chim và thú thường thay bộ lơng mới trước khi đơng tới. Nhiều lồi chim cĩ bản năng di trú ở các vùng đất phía Nam ấm áp. Việt Nam và các nước Đơng Nam Á được coi là quê hương thứ 2 của các lồi chim Én, vịt Trời, chim Lơi, Sếu, cị Quăm…
Hình 3.2. Sơđồ các hoạt động sinh học theo mùa ở vùng lạnh
- Vùng nhiệt đới (thuộc vùng vĩ độ thấp): Sự giao động mùa khơng lớn như ơn đới, các yếu tố vơ sinh (ánh sáng..), các yếu tố hữu sinh (thức ăn…) cũng cĩ những biến đổi nhất định. Vì vậy, đa số sinh vật khơng cĩ phản ứng mùa rõ rệt. Tuy nhiên, cũng cĩ một số lồi cĩ phản ứng rõ như:
+ Thực vật: Bàng, xoan, sịi rụng lá mùa đơng.
+ Động vật: Nhộng sâu sịi, bọ rùa nâu ngủ đơng; Nhộng bướm đêm hại lúa, hại ngơ ngủ hè vào thời kì khơ hạn.
Tĩm lại: Biến đổi hoạt động sống theo mùa ở sinh vật là sự thay đổi sâu sắc trong sinh lí và tập tính, các hiện tượng sinh học mùa của sinh vật đều cĩ những dấu hiệu chung cho từng nhĩm (Thực vật biến đổi các bộ phận cơ thể như phát triển tầng bần, hình thành bộ phận bảo vệ chồi…, tích luỹ chất dinh dưỡng, rụng lá. Động vật tích luỹ mỡ, dự trữ thức ăn, đào hang, thay lơng…), tất cả những biến đổi đĩđều nhằm mục đích chung là chuẩn bị sẵn sàng vượt qua thời kì khĩ khăn nhất để tồn tại và cĩ cơ hội phát triển tiếp.
Các dấu hiệu chung đĩ được gọi là các “dấu hiệu bản chất”. Đĩ là những phản ứng thích nghi của sinh vật với các tác động cĩ tính chu kì của mơi trường, các dấu
Mùa Xuân (sinh trưởng, phát triển,
sinh sản)
Mùa Thu (tích luỹ…) Mùa Hạ (sinh trưởng, phát triển, sinh sản) Mùa Đơng (chống chịu, di trú, ngủ đơng…)
thehung060290@gmail.comhiệu đĩ đều được sinh vật “chuẩn bị trước” một cách kịp thời thơng qua một nhân tố hiệu đĩ đều được sinh vật “chuẩn bị trước” một cách kịp thời thơng qua một nhân tố báo hiệu (đĩ là sự thay đổi dần cường độ và thời gian chiếu sáng trong ngày theo mùa). Chính sự biến đổi phù hợp, chính xác đĩ của sinh vật, giúp cho các lồi tồn tại và tiến hố.
3. Nhịp điệp tuần trăng
Là những hoạt động của sinh vật liên quan đến chu kì Mặt Trăng quay quanh trái đất, tạo nên các thời kì cĩ ánh sáng Trăng và khơng Trăng một cách đều đặn( tháng âm lịch: trăng non, trăng trịn, trăng khuyết, khơng trăng)
-Sự thay đổi của nhịp điệu tuần trăng ảnh hưởng đến chu trình sinh sản của nhiều lồi động vật. Ví dụ:
+ Biển Hắc Hải: cĩ một số lồi giun nhiều tơ nổi lên bề mặt hoạt động kiếm mồi, sinh sản vào những ngày cuối cùng của thượng huyền. Trong khi các lồi khác ngoi lên vào những ngày cuối cùng của hạ huyền và vào những ngày đầu của thời kỳ trăng non.
+ Vùng nước lợ Bắc Bộ Việt Nam: cĩ những lồi giun nhiều tơ (rươi) nổi lên mặt nước để sinh sản vào khoảng 20/9 - 5/10 âm lịch hàng năm. Vì vậy trong dân gian cĩ câu: “tháng 9 đơi mươi; tháng 10 mùng năm” là chỉ hiện tượng này.
+ Nhiều động vật ở cạn cũng cĩ chu kỳ sinh dục hàng tháng theo tuần trăng, như hiện tượng kết đơi của một số lồi chim, chuột rừng, thỏ rừng lớn Malayxia, trâu Ấn Độ (trâu Mura).
4. Nhịp điệu thuỷ triều
Là những hoạt động của các lồi sinh vật biển, gắn liền với nhịp thuỷ triều, tức là nhịp điệu dâng lên, hạ xuống của mức nước ở các đại dương, gắn liền với nhịp điệu tuần trăng, đặc biệt là động vật vùng cửa sơng, ven biển.
- Thuỷ triều của các vùng biển khơng giống nhau do sự chi phối bởi vịng quay của Mặt Trăng quanh Trái Đất.
- Các loại thuỷ triều cơ bản là: Nhật triều (mỗi ngày cĩ 1 lần nước lên, 1 lần nước xuống); Bán nhật triều đều (2 lần nước lên, xuống đều đặn/ngày); Bán nhật triều khơng đều (2 lần nước lên, xuống khơng đều/ngày).
- Nhìn chung, mỗi tháng âm lịch cĩ 2 lần nước lên cực đại (triều cường) vào ngày đầu và giữa tháng (gọi là thời kì sĩc vọng), do lực hấp dẫn của Mặt Trời, Mặt Trăng và Trái Đất trùng lên nhau làm cho nước biển dâng cao.
- Sự thay đổi thuỷ triều kéo theo sự thay đổi hàng loại các yếu tố mơi trường nước ở vùng cửa sơng ven bờ (độ mặn, độ kiềm, oxy hồ tan…) theo chu kì nhất định. Vì vậy, sinh vật sống ở đây cĩ những đặc điểm thích nghi đặc biệt với những thay đổi đặc trưng của mơi trường sống, tức là, chúng tạo nên những nhịp điệu sống phù hợp với nhịp thuỷ triều. Ví dụ:
+ Các lồi sị ăn chất hữu cơ vụn nát (Đêtrit) ở bãi vùng triều cĩ chu kì đĩng – mở vỏ theo thuỷ triều (mở vỏ kiếm ăn khi triều lên và khép vỏ, rúc xuống cát bùn khi triều xuống).
+ Nhiều lồi cua sống trên các bãi cát ven biển cĩ 2 biểu hiện nhịp điệu sống gắn liền với nhau, đĩ là nhịp điệu vận động kiếm mồi theo thuỷ triều và nhịp điệu thay đổi màu sắc theo cường độ ánh sáng trong ngày:
*Vận động kiếm mồi: chui ra khỏi hang đi kiếm ăn lúc triều xuống, chui vào hang lúc triều lên. Điều đặc biệt là cua cảm nhận được giờ thuỷ triều lên, xuống rất chính xác. Các nghiên cứu của các nhà khoa học cho biết, ở biển Đại Tây Dương, thời gian thuỷ triều lên hay xuống của ngày hơm sau chậm hơn ngày trước 50 phút. Cua biết điều đĩ và đi kiếm ăn đúng lịch thuỷ triều.
thehung060290@gmail.com*Nhịp điệu thay đổi màu sắc: Lúc rạng đơng, cua cĩ màu sẫm tăng lên theo *Nhịp điệu thay đổi màu sắc: Lúc rạng đơng, cua cĩ màu sẫm tăng lên theo cường độ ánh sáng. Mặt Trời lặn, màu sắc nhạt đi rất nhanh và trở thành xám bạc.
Các nhà nghiên cứu giải thích rằng, sự thay đổi màu sắc là do sự di chuyển của sắc tố đen cĩ trong các chân giả của các tế bào đặc biệt trên bề mặt cơ thể, sắc tố tập trung vào giữa tế bào làm cho cơ thể cĩ màu sáng, sắc tố lan ra các chân giả làm cho cơ thể cĩ màu sẫm.
- Vùng biển California – Hoa Kỳ cĩ lồi cá nhỏ Atherina.sp lợi dụng triều cường đẻ trứng vào hố trên bãi cát rồi lấp cát lại. 15 ngày sau trứng nở trùng với triều cường lần thứ 2, cá mới nở theo nước trơi ra biển.