1、动物的时空行为动物的时空行为生物节律与生物钟生物节律与生物钟 地球上的任何一种生物都会经地球上的任何一种生物都会经受各种环境条件的周期变化，这受各种环境条件的周期变化，这种变化是地球、月亮和太阳之间种变化是地球、月亮和太阳之间的相对运动而引起的。的相对运动而引起的。一、一、生物节律和生物钟的研究简史生物节律和生物钟的研究简史n2400年前年前植物的睡眠运动（白天叶子抬起、植物的睡眠运动（白天叶子抬起、晚上下垂）晚上下垂）n20世纪初世纪初即使把植物完全置于黑暗和恒温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。的实验室钟，植物仍然有节律的抬起和下垂。n1934年（年（Jo
2、hn Welsh）首次研究甲壳动物首次研究甲壳动物和昆虫的生物钟。和昆虫的生物钟。n1948年（年（F.A.Brown）提出生物具有时间提出生物具有时间觉。觉。二、生物节律的概念和特征二、生物节律的概念和特征 生物节律包括节律期变幅和相位三个部分。每种生物的活生物节律包括节律期变幅和相位三个部分。每种生物的活 动周期是由许多重复单位所组成的，这些重复单位叫周期动周期是由许多重复单位所组成的，这些重复单位叫周期（cycles），完成一个完整周期所需要的时间就是节律期），完成一个完整周期所需要的时间就是节律期（period）。在一个周期内动物活动率（如取食频率）的）。在一个周期内动物活动率（如取食
3、频率）的变化范围叫变幅（变化范围叫变幅（amplitude）。在一个周期内任何被指）。在一个周期内任何被指定的部分称为相位或者阶段（定的部分称为相位或者阶段（phase）。）。生物钟的特征生物钟的特征 对环境温度变化极不敏感，不管环境温度如何变化，对环境温度变化极不敏感，不管环境温度如何变化，生物节律周期总能保持稳定。生物节律周期总能保持稳定。如招潮蟹无论在如招潮蟹无论在6，16 或者或者26度，其度，其24小时活动节律不变小时活动节律不变白天体色变白天体色变暗，晚上体色变浅。暗，晚上体色变浅。生物钟通常不会受代谢毒物或者抑制剂的影响。生物钟通常不会受代谢毒物或者抑制剂的影响。生物钟即使在缺少
4、环境诱因时也能自我保持正常的生物钟即使在缺少环境诱因时也能自我保持正常的 周期性。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。生物节律可被环境中的定时因素所启动或重新启动。三、动物生物节律的类型三、动物生物节律的类型 1.日节律：动物行为的日节律（日节律：动物行为的日节律（daily rhythms）是对各种环境条件（光照，温度，湿度，食是对各种环境条件（光照，温度，湿度，食物和天敌等）昼夜变化的一种综合性适应。物和天敌等）昼夜变化的一种综合性适应。因此，各种动物的昼夜活动节律都具有各自因此，各种动物的昼夜活动节律都具有各自对外界环境综合适应的特点。对外界环境综合适应的特点。大多数动
5、物都大多数动物都在每天的一定时段内活动，如蝙蝠和家鼠在在每天的一定时段内活动，如蝙蝠和家鼠在夜晚活动，而鸟类和蝶类则在白天活动。夜晚活动，而鸟类和蝶类则在白天活动。采食行为与日节律采食行为与日节律蜜蜂是最好的蜜蜂是最好的“定时器定时器”交配行为交配行为果蝇（傍晚昏暗的光线下），确果蝇（傍晚昏暗的光线下），确保同种个体之间的生殖同步，避免把时间、能保同种个体之间的生殖同步，避免把时间、能量和精力浪费在无效的生殖投入上。量和精力浪费在无效的生殖投入上。生物钟在天蚕蛾信息素中的作用生物钟在天蚕蛾信息素中的作用2.潮汐节律（潮汐节律（tidal rhythm）潮汐带的主要特征是潮水的涨落，生活在潮间潮
6、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，潮汐是因为月球引力周期，这就是潮汐节律，潮汐是因为月球引力而引起的海水涨落现象，二次低潮间时而引起的海水涨落现象，二次低潮间时12.4小小时。时。牡蛎在涨潮时开壳取食，退潮时闭壳以防干燥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。潮到来前退回洞内等待被海水淹没。对很多种蟹来说，潮水上涨所引起的温度下降对很多种蟹来说，潮水上涨所引起的温度下降是一种定时因素。是
7、一种定时因素。滨蟹滨蟹3.半月节律半月节律太阳太阳地球地球新月新月满月满月太阳太阳地球地球上弦月上弦月下弦月下弦月银汉鱼银汉鱼是生活在美国加利福尼亚近岸海水中的一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种小鱼，其生殖活动的准确时间是在与大潮同步的的14日间隔期。它日间隔期。它是唯一一种在陆地上产卵的海是唯一一种在陆地上产卵的海鱼。鱼。摇蚊 这种双翅目昆虫的羽化、交配和产卵总是与潮水变这种双翅目昆虫的羽化、交配和产卵总是与潮水变化保持一致，它总是生活在潮间带的最低处，这样化保持一致，它总是生活在潮间带的最低处，这样每每2周一次的大潮低潮期就只有几小时是暴露在
8、空周一次的大潮低潮期就只有几小时是暴露在空气中。在退潮时首先是雄蚊从蛹壳中羽化出来，然气中。在退潮时首先是雄蚊从蛹壳中羽化出来，然后每只雄蚊寻找一只雌蚊帮助它出壳。由于它们的后每只雄蚊寻找一只雌蚊帮助它出壳。由于它们的栖息地很快被海水再次淹没，所以它们抓紧时间迅栖息地很快被海水再次淹没，所以它们抓紧时间迅速交配，然后雄蚊便携带着雌蚊到产卵地点。所有速交配，然后雄蚊便携带着雌蚊到产卵地点。所有这些活动必须有准确的时间安排，以便能在短短的这些活动必须有准确的时间安排，以便能在短短的2小时内完成，它们的活动地点只有小时内完成，它们的活动地点只有2个小时是暴露个小时是暴露在空气中的。在空气中的。4.月
9、节律月节律 从满月到满月的间隔时间是从满月到满月的间隔时间是29.5天，相天，相当于月球绕地球一圈的时间。有些生物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。这一周期的特定时间。矶沙蚕生活在萨摩亚和斐济的珊瑚礁裂矶沙蚕生活在萨摩亚和斐济的珊瑚礁裂缝中，在准备进行生殖时，它的身体会缝中，在准备进行生殖时，它的身体会因新体节的增加而加长，而这些新体节因新体节的增加而加长，而这些新体节内充满了配子。在内充满了配子。在10月和月和11月的下弦月月的下弦月的黎明时分，这些满含精子或卵的新体的黎明时分，这些满含精子或卵的新体节会
10、同步脱离身体的其他部位并漂浮在节会同步脱离身体的其他部位并漂浮在海洋表面。此后，这些新体节便同时爆海洋表面。此后，这些新体节便同时爆裂，把配子释放到海水中完成受精。裂，把配子释放到海水中完成受精。n矶沙蚕矶沙蚕蚁狮 挖掘洞穴挖掘洞穴满月比新月大满月比新月大 环境的季节变化是很明显的，特别是在温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。为受年生物钟的调控。5.年节律年节律黄金鼠的越冬实验：在温度和光周期不变（黄金鼠的越冬实验：在温度和光周期
11、不变（12小时光照和小时光照和12个小时黑暗相交替）的实验室条个小时黑暗相交替）的实验室条件下，黄金鼠无法知道冬天的开始或者春天的件下，黄金鼠无法知道冬天的开始或者春天的到来，但它仍然会与往年大约相同的时间进入到来，但它仍然会与往年大约相同的时间进入冬眠，表现出活动期和冬眠期相交替的年节律。冬眠，表现出活动期和冬眠期相交替的年节律。6.短周期节律短周期节律 其特点是节律周期很短，通常是几分钟到几其特点是节律周期很短，通常是几分钟到几小时不等。有些白天活动的小哺乳类动物如小时不等。有些白天活动的小哺乳类动物如草原田鼠，每次取食活动后接着便是一个休草原田鼠，每次取食活动后接着便是一个休息期，每次取
12、食休息周期为息期，每次取食休息周期为20120分钟分钟不等，通常每次活动为不等，通常每次活动为1220分钟，然后是分钟，然后是休息期。休息期。7.间歇节律间歇节律 有些动物的活动属于间歇性的或者间断性的，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，例如：很多沙其发生周期没有特定的规律，例如：很多沙漠昆虫的生殖就属于间歇节律，它们的生殖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，没雨与否取决于下不下雨，有雨水就生殖，没雨水就不生殖，而水就不生殖，而2次下雨之间的干旱期长短次下雨之间的干旱期长短是没有规律的。是没有规律的。1.哺乳动物冬眠的适应意义
13、哺乳动物冬眠的适应意义四、生物节律的适应意义四、生物节律的适应意义 冬眠是动物对冬季低温和食物缺乏的适应。冬眠是动物对冬季低温和食物缺乏的适应。冬眠节律最明显的适应价值是使冬眠动物冬眠节律最明显的适应价值是使冬眠动物不必去面对冬季的生存问题，也不必再去不必去面对冬季的生存问题，也不必再去寻找食物或与其他动物进行食物竞争，而寻找食物或与其他动物进行食物竞争，而且在严寒的冬季也免去了保持体温和适当且在严寒的冬季也免去了保持体温和适当巢位的难题。巢位的难题。动物越冬的方式之一为冬眠。当动物冬眠的时候，体温降低，心跳和呼吸也减慢。有的动物几乎整个冬天都处于睡眠状态，只消耗体内贮存的脂肪来补充能量；而有
14、的动物则会中间醒来吃些秋天贮备的食物。鸟类和浮游生物迁移行为的适应性鸟类和浮游生物迁移行为的适应性动物越冬的方式之二为迁徙。这种动物越冬的方式之二为迁徙。这种行为在鸟类中居多。它们通常会成行为在鸟类中居多。它们通常会成群结队地飞往南方过冬，如大雁。群结队地飞往南方过冬，如大雁。此外，一些鱼和哺乳动物也会在冬此外，一些鱼和哺乳动物也会在冬天到来的时候进行迁徙。如一些蝙天到来的时候进行迁徙。如一些蝙蝠和鲸类。蝠和鲸类。n另外还有些动物必须要适应天气的变化。它们另外还有些动物必须要适应天气的变化。它们会提前贮备食物，有的会长出又厚又长的毛或会提前贮备食物，有的会长出又厚又长的毛或者干脆就躲在树洞中和地下保暖。如鹿、松鼠，者干脆就躲在树洞中和地下保暖。如鹿、松鼠，兔等。兔等。n 动物过冬的方式多种多样。同学们，如果你动物过冬的方式多种多样。同学们，如果你能认真观察、勤于思考，善于捕捉身边的细节，能认真观察、勤于思考，善于捕捉身边的细节，你就会发现大自然是无比奇妙的。你就会发现大自然是无比奇妙的。
