Quali sono i principali effetti della luce sugli animali? (7 effetti)

I principali effetti della luce sugli animali sono i seguenti:

La luce influisce anche sugli aspetti divergenti della vita degli animali. La crescita, la colorazione del piumaggio o del corpo, la migrazione, la riproduzione e la diapausa sono influenzati dalla luce in vari insetti, uccelli, pesci, rettili e mammiferi. Molti animali preferiscono rimanere al buio, mentre altri come gli idroidi non riescono a sopravvivere in assenza di luce.

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Mentre le piante rispondono alla luce con l'aiuto di diversi sistemi di pigmentazione come la clorofilla e il fitocromo, tra gli animali esistono vari tipi di sistemi di fotorecettore. Questi includono "occhiaie" costituite da granuli di amilo come nei Protozoi; ocelli piatti in meduse; occhi di fossa nei gasteropodi; occhi vescicolari come in policheti, molluschi e alcuni vertebrati; occhi telescopici in alcuni pesci; occhi composti in crostacei e insetti; occhi semplici o ocelli in altri artropodi e recettori della luce dermica in altri animali.

Si è anche scoperto che la luce influenza lo sviluppo di questi organi visivi (Tobias 1976). Ad esempio, molti animali abitativi di caverne o acque profonde in genere hanno o occhi rudimentali o senza occhi a causa dell'assenza di luce in questi ambienti. Bathymicrops Regis, il pesce di mare profondo (5000 metri di profondità del mare) non ha occhi. Alcuni degli altri importanti effetti della luce sugli animali sono i seguenti:

Effetti della luce sugli animali

1. Effetto della luce sul protoplasma:

Sebbene i corpi della maggior parte degli animali rimangano protetti da una sorta di copertura corporea che salva i tessuti animali dagli effetti letali delle radiazioni solari. Ma, a volte i raggi del sole penetrano tali coperture e causano eccitazione, attivazione, ionizzazione e riscaldamento del protoplasma di diverse cellule del corpo. I raggi ultravioletti sono noti per causare cambiamenti mutazionali nel DNA di vari organismi.

2. Effetto della luce sul metabolismo:

Il tasso metabolico di diversi animali è fortemente influenzato dalla luce. L'aumentata intensità della luce determina un aumento dell'attività enzimatica, del metabolismo generale e della solubilità dei sali e dei minerali nel protoplasma. La solubilità dei gas, tuttavia, diminuisce ad alta intensità luminosa. Gli animali delle abitazioni rupestri sono trovati ad essere pigri nelle loro abitudini e a contenere la lenta velocità del metabolismo.

3. Effetto della luce sulla pigmentazione:

La luce influenza la pigmentazione negli animali. Gli animali delle caverne non hanno pigmenti della pelle. Se sono tenuti fuori dall'oscurità per lungo tempo, riprendono la pigmentazione della pelle. La pelle scura e pigmentata degli abitanti umani dei tropici indica anche l'effetto della luce solare sulla pigmentazione della pelle. La sintesi del pigmento della pelle dipende dalla luce solare.

La luce determina anche i modelli caratteristici dei pigmenti di diversi animali che servono gli animali nel dimorfismo sessuale e nella colorazione protettiva. Animali che vivono nelle profondità dell'oceano dove l'ambiente è monotono, sebbene pigmentati non mostrino schemi nella loro colorazione.

4. Effetto della luce sui movimenti degli animali:

L'influenza della luce sul movimento degli animali è evidente negli animali inferiori. I movimenti locomotori orientati verso e lontano da una fonte di luce sono chiamati fototassi. Animali positivamente fototattici come Euglena, Ranatra, ecc., Si muovono verso la fonte della luce, mentre animali negativamente fototattici come planari, lombrichi, lumache, cope-podi, sifonofori, ecc., Si allontanano dalla fonte di luce.

I meccanismi di crescita della luce diretta sono chiamati fototropismi che si verificano negli animali sessili. I fototropismi includono anche il movimento sensibile di alcune parti del corpo di alcuni animali attivi allo stimolo luminoso, come il movimento del flagello di Euglena verso la luce e i movimenti di polipi di molti celenterati.

La velocità o velocità del movimento di alcuni animali è anche regolata dalla luce. È stato osservato che gli animali quando rispondono alla luce riducono la loro velocità di movimento e questi movimenti che non sono direzionali sono chiamati fotokinesis. La fotokinesis può essere un cambiamento nella velocità lineare (rokinesis) o nella direzione della svolta (klinokinesis).

Durante la fotokinesis, quando solo una parte del corpo di un animale si discosta sempre dalla fonte della luce, la reazione viene definita fotoklinokinesl. Le larve di Musca domestici mostrano tali movimenti. Quando gli animali si trovano di fronte a due luci di uguale luminosità, si spostano verso o fuori da una posizione che è la distanza tra le due luci.

Questo è chiamato phototropotaxis. L'attrazione dei maschi verso la carne della femmina si chiama telotassi. Il movimento degli animali con un angolo costante verso la fonte di luce è chiamato reazione della bussola della luce o orientamento celeste.

Orientamento celeste:

Alcuni organismi, in particolare gli artropodi, uccelli e pesci, utilizzano il loro senso del tempo come aiuto per trovare la loro strada da una zona all'altra. Per orientarsi, gli animali usano il sole, la luna o le stelle come una bussola. Per fare ciò, utilizzano sia il loro orologio biologico che le osservazioni sulla posizione azimutale del sole in relazione a una direzione stabilita. L'azimut è l'angolo tra una linea fissa sulla superficie terrestre e una proiezione della direzione del sole sulla superficie.

Usare il sole come punto di riferimento comporta alcuni problemi per gli animali perché il sole si muove. L'angolo bersaglio cambia durante il giorno. Ma gli animali che usano il sole come riferimento, correggono il loro orientamento in qualche modo. Tale orientamento celeste è stato osservato nei pesci, nelle tartarughe, nelle lucertole, nella maggior parte degli uccelli e in invertebrati come formiche, api, ragni lupo e tramogge di sabbia.

5. Fotoperiodismo e orologi biologici:

È noto che i cicli giornalieri di Luce (giorno e oscurità (notte) hanno una profonda influenza sul comportamento e il metabolismo di molti organismi.Tali ritmi ambientali di luce e oscurità sono i movimenti della terra rispetto al sole e la luna.

La rotazione della terra sul suo asse si traduce in alternanza di notte e giorno. L'inclinazione dell'asse terrestre e la rivoluzione annuale attorno al sole producono le stagioni. La risposta di diversi organismi ai ritmi ambientali di luce e oscurità è definita fotoperiodismo. Ogni ciclo giornaliero comprensivo di un periodo di illuminazione seguito da un periodo di oscurità è chiamato il periodo fotografico.

Il termine fotofase e scatophase sono talvolta usati per denotare rispettivamente il periodo di luce e il periodo di oscurità. Diversi animali hanno evoluto diversi adattamenti morfologici, fisiologici, comportamentali ed ecologici nel corso della loro evoluzione a vari fotoperiodi, che forniscono loro informazioni ambientali sulle intensità della luce naturale.

(a) Risposte giornaliere:

Ritmi circadiani:

La vita si è evoluta sotto l'influenza di cambiamenti ambientali quotidiani e stagionali, quindi è naturale che le piante e gli animali abbiano alcuni ritmi o modelli per la loro vita che li sincronizzino con le fluttuazioni nell'ambiente. Per anni i biologi sono stati incuriositi dai mezzi con cui gli organismi mantenevano le loro attività a ritmo con la giornata di 24 ore, inclusi fenomeni come il modello quotidiano del movimento delle foglie e dei petali nelle piante, il sonno e la veglia degli animali e l'insorgenza di insetti da casi pupali (Fig. 11 20).

Un tempo i biologi pensavano che queste ritmiche fossero interamente esogene, cioè che gli organismi rispondessero solo a stimoli esterni come l'intensità della luce, l'umidità, la temperatura e le maree. Ma ora è ben studiato che la maggior parte degli animali possiede ritmi interni o endogeni in sincronia con i ritmi esterni o esogeni dell'ambiente, grazie ai quali rimangono in grado di misurare la lunghezza del giorno.

I ritmi interni o endogeni hanno una durata approssimativa di 24 ore, mentre i ritmi esogeni o ambientali hanno esattamente una durata di 24 ore. Il termine circadiano (dal latino circa, intorno, e muore, ogni giorno) è stato usato per denotare questi ritmi quotidiani. Il periodo del ritmo circadiano, il numero di ore dall'inizio dell'attività un giorno all'inizio dell'attività sul successivo, è chiamato corsa libera.

Il fotoperiodo svolge un ruolo nel fornire segnali orari, per adeguare gli animali interessati a questi ritmi quotidiani. I ritmi circadiani apparentemente sono guidati internamente o endogeni, sono influenzati poco dai cambiamenti di temperatura, sono insensibili a una grande varietà di inibitori chimici e sono innati, non appresi o impressi sugli organismi dall'ambiente.

Il carattere innato del ritmo circadiano è dimostrato da diversi animali. Quando la drosofila è tenuta in condizioni costanti dallo stadio larvale in poi, emergerà ancora dalle pupe con un ritmo circadiano regolare. Uova di pollo e lucertole mantenute in condizioni costanti producono animali che in seguito mostrano cicli circadiani regolari. I ritmi circadiani sono stati osservati in zooplancton, anellidi policheti, molti insetti (Lepidotteri, Ditteri, Imenotteri, Neurotteri, Coleopteta, Ortotteri, Odonati, ecc.), La maggior parte degli uccelli e alcuni mammiferi.

Plancton di mare e laghi forniscono esempi molto interessanti di ritmi circadiani mostrando cambiamenti diurni nella loro distribuzione verticale. Ad esempio, numerosi copepodi e zooplancton tendono a nuotare verso la superficie di notte e a spostarsi verso il basso verso strati più profondi durante il giorno (vedi Clarke, 1954).

Il contrario è vero con i fitoplancton. I fitoplancton di Dal Lake, Shrinagar mostrano un movimento diurno in ordine inverso: sono abbondanti nello strato superficiale durante il giorno e alla profondità di 2, 5 metri a mezzanotte (Kant e Kachroo 1975).

Il possesso di un ritmo circadiano che possa essere intrattenuto ai ritmi ambientali fornisce alle piante e agli animali un orologio biologico, che è parte integrante della struttura cellulare ed è un sistema chemosensoriale molto ricettivo agli stimoli ambientali. Gli orologi biologici di diversi animali corrono o oscillano continuamente e l'ambiente non inizia né interrompe la loro funzione. Al massimo certi stimoli ambientali possono servire a regolare le funzioni degli orologi biologici.

(b) ritmi annuali:

Ritmi circannuali:

Giorno solitario, giorno lunare, ritmi delle maree, ritmi mensili e annuali sono anche di uso comune tra gli animali. Cicli annuali endogeni o ritmi circannuali sono stati conosciuti in molti animali come scoiattoli, warblers e altri uccelli, alcuni gamberi e lumache.

I ritmi circannuali sono di valore adattativo per la tempistica degli eventi stagionali e specificano i livelli di attività migratoria che sono appena sufficienti affinché gli uccelli raggiungano la vicinanza dei loro quartieri invernali specifici per le specie. I ritmi circannuali influenzano anche le attività gonadiali, i cicli riproduttivi, la metamorfosi e gli adattamenti al freddo (sviluppo di pellicce e piume di animali durante l'inverno), e così via.

La diapausa negli insetti è direttamente correlata al fotoperiodo. Le pupe di Apatele rumicis entrano in diapausa a fotoperiodi meno di 15 ore, ma salta questa pausa a 16 ore di fotoperiodo. Allo stesso modo, il lavoro sperimentale con un certo numero di specie di uccelli ha dimostrato che il ciclo riproduttivo è sotto il controllo di un ritmo stagionale esogeno di lunghezze variabili del giorno e una risposta fisiologica endogena calcolata su un ritmo circadiano.

Dopo la stagione riproduttiva, le gonadi di uccelli studiati fino ad oggi sono state trovate regredire spontaneamente. Questo è il periodo refrattario, un tempo in cui la luce non può indurre attività gonadica, la cui durata è regolata dalla lunghezza del giorno. I giorni brevi accelerano la fine del periodo refrattario; i giorni lunghi lo prolungano. Dopo il completamento del periodo refrattario, la fase progressiva inizia nel tardo autunno e inverno.

Durante questo periodo gli uccelli ingrassano, migrano e le loro ormoni riproduttive aumentano di dimensioni. Questo processo può essere accelerato esponendo l'uccello a un fotoperiodo di un giorno lungo. Il completamento del periodo progressivo porta gli uccelli nella fase riproduttiva. Una risposta fotoperiodica simile esiste nei pesci ciprinidi; i pesciolini (vedi Smith, 1977).

I cicli stagionali del fotoperiodismo influenzano i cicli riproduttivi di molti mammiferi come il cervo dalla coda bianca (figura 11.21) e lo scoiattolo volante. Ad esempio, lo scoiattolo volante ha due picchi di produzione di lettiere, il primo all'inizio della primavera, di solito aprile, nel nord-est degli Stati Uniti, e il secondo a fine estate, solitamente ad agosto.

6. Effetti della luce sulla riproduzione:

In molti animali (ad es. Uccelli) la luce è necessaria per l'attivazione delle gonadi e per l'avvio di attività di allevamento annuali. Le gonadi degli uccelli si trovano a diventare attive con illuminazione aumentata durante l'estate e a regredire durante i periodi più brevi di illuminazione in inverno.

7. Effetti della luce sullo sviluppo:

La luce in alcuni casi (es. Larve di salmone) accelera lo sviluppo, mentre, in altre (es. Larve di Mytilus) la ritarda.

Inoltre, occasionalmente l'emissione di luce solare è aumentata dallo sviluppo delle macchie solari. Come risultato di questo eccesso di energia si irradia nello spazio e questo naturalmente aumenta la produzione di energia solare vicino alla terra. Una diretta conseguenza di ciò è la maggiore evaporazione dell'acqua che si traduce in formazione di nubi per impedire una maggiore esposizione al sole e quindi per equalizzare la temperatura e modificare il clima.

Periodicità lunare:

Può essere definito come un ritmo biologico in cui i massimi ei minimi appaiono una o due volte in ogni mese lunare nello stesso momento; se il ritmo si verifica una volta in 15 giorni (14-77 giorni) è chiamato semilunare; se si verifica una volta in 30 giorni, si chiama lunare. Il ciclo lunare o periodicità controlla molte attività viventi. Ad esempio, alghe marine, Dictyota, produce i suoi granati al momento della primavera della luna piena. La riproduzione del pesce, Leuresthes tenuis segue un ciclo semilunale. Alcuni vermi di polychaet hanno anche una periodicità lunare.