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生物钟 一、生物钟的概念二、生物钟的特征三、生物钟的发展简史四、生物钟的类别五、生物钟的形成机制六、生物钟的生物学意义 本讲内容 生物节律: 指生物在自然选择、长期进化过程中保存下来的周期性、适应性表象。 生物钟: 是动物体内决定生物时间节律的一种生物化学机制,是生物生命活动的内在节律性。是让前者呈现的结构机制。 一、生物钟的概念 生物节律周期总能保持稳定，即使在缺少环境诱因时也能自我保持正常的周期性。 生物节律可被环境中的定时因素所启动或重新启动。 二、生物钟的特征 三、生物钟的研究简史 2400年前——植物的睡眠运动（白天叶子抬起、晚上下垂） 20世纪初——即使把植物完全置于黑暗和恒温的实验室钟，植物仍然有节律的抬起和下垂。 1934年（John Welsh）——首次研究甲壳动物和昆虫的生物钟。 1948年（F.A.Brown）——提出生物具有时间觉。 1950年 时间生物学诞生。 1. 日节律：生物行为的日节律（daily rhythms）是对各种环境条件（光照，温度，湿度，食物和天敌等）昼夜变化的一种综合性适应。 四、生物钟（生物节律）的类别 2. 潮汐节律（tidal rhythm） 潮汐带的主要特征是潮水的涨落，生活在潮间带的很多动物都具有与潮水涨落相一致的活动周期，这就是潮汐节律。 牡蛎在涨潮时开壳取食，退潮时闭壳以防干燥 招潮蟹低潮时从洞中爬出觅食和求偶，高潮到来前退回洞内等待被海水淹没。 3. 半月节律 太阳 地球 新月 满月 太阳 地球 上弦月 下弦月 银汉鱼是生活在美国加利福尼亚近岸海水中的一种小鱼，其生殖活动的准确时间是在与大潮同步的14日间隔期。它是唯一一种在陆地上产卵的海鱼。 4.月节律 从满月到满月的间隔时间是29.5天，相当于月球绕地球一圈的时间。有些生物所具有的生物钟可使它们的活动发生在这一周期的特定时间。 矶沙蚕 环境的季节变化是很明显的，特别是在温带地区，随着白天的缩短和温度降低，动物会对严酷和寒冷气候作好准备，这种行为受年生物钟的调控。 5. 年节律 帝王蝶迁徙 6. 短周期节律 其特点是节律周期很短，通常是几分钟到几小时不等。 如草原田鼠，每次取食活动后接着便是一个休息期，每次取食－休息周期为20－120分钟不等，通常每次活动为12－20分钟，然后是休息期。 7. 间歇节律 有些动物的活动属于间歇性的或者间断性的，其发生周期没有特定的规律。 如很多沙漠昆虫的生殖就属于间歇节律，它们的生殖与否取决于下不下雨，有雨水就生殖，没雨水就不生殖，而2次下雨之间的干旱期长短是没有规律的。 五、生物钟的形成机制 调节机制1-内源性学说 ?? 生物的有机体系统能自我预知时间，完全不依赖环境中的周期性变化。精确的生物节律要依靠不断扭正同环境中光、温度、潮汐的不规则波动以实现和外界环境的节律保持同步。 内源性学说证据 鸡在胚胎中已存在肝脏糖原含量的昼夜节律变化，小鸡一旦孵化出来，立即表现出活动的昼夜节律。可见，这种节律变化是内源的，并不需要外界信号的诱导。 调节机制2-外源性学说 生物的节律性变化需要外界信号的诱导。有人认为生物节律是生物体的生理功能对来自宇宙环境的某种信号的反应，受外来的调节。 外内源性学说证据 马铃薯实验：马铃薯保存在恒压恒温条件下，但其代谢率随月球的各种变化和不断变化的大气压而改变，马铃薯消耗的能量也不断反映出外界的平均温度，其呼吸变化与宇宙射线变化用图表表示时也具关联性。 六、生物钟的生物学意义 对于动植物而言： 适应环境，生存繁殖所必须。 对于人类而言： 提高生活健康水平。