Мир океана. Море живет - Страница 10

Биологические часы

Австралийские рифовые цапли гнездятся вдали от моря, иногда на расстоянии 50 и более километров, но кормятся на литорали. Ежедневно стаи больших белых птиц покидают свои гнезда и устремляются к побережью, причем всегда прилетают на место кормежки в период низкого стояния воды. А ведь время отлива ежедневно сдвигается на 50 минут. Можно подумать, что цапли не только знают, который час, но еще сверяются с таблицей приливов!

Способность живых организмов определять время суток была известна давно. По преданиям Батый возил в своем войске петухов, чтобы они по утрам будили его воинов. На Руси издревле определяли время, предшествующее восходу солнца, по петушиному крику. Выражение «Еще третьи петухи не пропели», говорящее о раннем предутреннем часе, по сей день сохранилось в живом русском языке, а в сказках оно встречается на каждом шагу. Жизнедеятельность многих растений подчинена суточному ритму. Общеизвестно, что цветки каждого вида растений раскрываются в строго определенное время суток. Шиповник и мак в 4–5 часов утра, мать-и-мачеха — в 9–10 часов. Душистый табак раскрывает свои ароматные цветки к 8 часам вечера, а ночная фиалка на час позднее.

В некоторых ботанических садах специально высаживают растения, цветущие в различное время суток, на одну и ту же клумбу. В назначенное самой природой время, как по сигналу, венчики одних цветков раскрываются, а других закрываются. «Цветочные часы» отличаются необыкновенной точностью хода. Слова грузинской песни: «Розы пахнут по утрам, а фиалки по ночам» — удачно характеризуют зависимость жизнедеятельности растений от времени суток. Характеризуют, но не объясняют.

Прямая связь между раскрытием цветков и солнечным светом казалась настолько очевидной, что в течение многих столетий не требовала никаких объяснений. Но вот в 1729 году французский ученый де Мэран сделал поразительное открытие. Любому крестьянину было известно, что фасоль, бобы, горох и клевер (все это растения из семейства бобовых) на ночь складывают свои листочки, а с первыми лучами солнца вновь расправляют и поднимают их. Все полагали, что именно солнечный свет распрямляет листья. Так думал и де Мэран, но вот однажды он поставил горшки со своими бобами в совершенно темное помещение, а к утру листочки на всех растениях были раскрыты, как будто они освещались ярким солнцем. Так было установлено, что растения обладают каким-то скрытым механизмом, управляющим их суточным ритмом. 1729 год был годом рождения целой науки — учения о биологических часах. Особенно большие успехи в области изучения биологических ритмов благодаря появлению новых научно-технических средств достигнуты в последние годы. Теперь установлено, что в основе суточной ритмики живых организмов лежит работа так называемых внутриклеточных биологических часов.

В течение суток все клетки растений и животных изменяют не только интенсивность, но в ряде случаев и направление обмена веществ. Так, у зеленых растений в продолжение дня физиологические процессы направлены главным образом на осуществление фотосинтеза. В ночное время, когда фотосинтез невозможен, интенсивнее идет рост. Сложные процессы, происходящие в течение ночных часов в клетках бобовых, приводят в конце концов к поднятию листков. Таким образом, растение, пока солнце еще за горизонтом, подготавливается к более полному улавливанию света его лучей.

У животных в течение суток изменяется интенсивность дыхания, количество сахара в крови, у теплокровных — температура тела и т. д. Куры, как и большинство птиц, активны в светлое время суток, а ночью спят. Во время сна происходит восстановление утомившейся за день нервной системы. Петухи, просыпаясь еще ночью, начинают петь, приветствуя приближающееся утро. Они поют по утрам, даже если их поместить на несколько суток в полную темноту.

Внутриклеточные биологические часы, как и те приборы для отсчета времени, которые изготавливаются руками человека, периодически требуют корректировки хода. В природе имеется несколько синхронизаторов хода биологических часов с астрономическим временем. Главный из них — смена темного и светлого времени суток. Осенью, когда солнце встает позднее, позднее поют и петухи, так как восход каждый день делает небольшую поправку в показаниях их внутренних часов.

Советские ученые М. Лобашев и В. Савватеев провели весьма показательный опыт. Они воспитывали цыплят с первого дня жизни в необычном искусственном ритме: выключали свет в курятнике дважды в сутки с 12 до 16 и с 24 до 4 часов. Для подопытных птиц сутки стали короче в два раза. Они уже в 11 утра усаживались на насест и вскоре засыпали. Петухи исправно пели в темноте среди дня. К 16 часам курятник просыпался, все его население чистило перья, искало корм и вообще бодрствовало до полуночи.

В некоторых случаях корректировка хода биологических часов осуществляется не непосредственной сменой дня и ночи, а связанным с этим изменением температуры, интенсивности шума и т. д. Большую роль здесь играют физиологические процессы, происходящие в самом организме. А. Пушкин очень правильно подметил это обстоятельство, сказав, что «желудок верный наш Брегет».

Но как же объяснить поведение австралийских рифовых цапель? Очевидно, в своих действиях они руководствуются не одними биологическими часами, а двумя. Первые их часы настроены на обычный суточный ритм, другие на ритм приливов.

Коренное население литорали в еще большей степени зависит от несовпадающих суточных и приливных ритмов, и потому постоянно ведет двойной отсчет времени.