《動(dòng)物的時(shí)空行為》

動(dòng)物的時(shí)空行為

1整理課件生物鐘

(Biologicalclocks)—內(nèi)在節(jié)律生物鐘：時(shí)間覺(jué)是生物的一種內(nèi)在機(jī)制，不受環(huán)境影響倉(cāng)鼠和其它動(dòng)物都具有內(nèi)在的生物鐘，精確地控制著動(dòng)物的活動(dòng)與休息節(jié)律。2整理課件生物鐘

(Biologicalclocks)—內(nèi)在節(jié)律生物鐘特征：1.對(duì)環(huán)境溫度變化極不敏感，不管環(huán)境溫度如何變化，生物節(jié)律周期總能保持不變；2.生物鐘通常不會(huì)受代謝毒物或抑制劑的影響；3.即使是在缺少環(huán)境誘因時(shí)也能自我保持正常的周期性；4.可被環(huán)境中的定時(shí)因素所啟動(dòng)或重新啟動(dòng)，從而校正體內(nèi)的生物鐘，使內(nèi)在節(jié)律與環(huán)境周期變化保持同步.3整理課件生物鐘節(jié)律生物節(jié)律：包括節(jié)律期、變幅和相位〔階段〕三局部節(jié)律期：每種生物的活動(dòng)周期都是由許多重復(fù)單位所組成的，這些重復(fù)單位稱周期，完成一個(gè)完整周期所需要的時(shí)間就稱為節(jié)律期。變幅：在一個(gè)周期內(nèi)動(dòng)物活動(dòng)率的變化范圍。相位：一個(gè)周期內(nèi)任何被指定的局部。4整理課件生物節(jié)律的類型1.日節(jié)律：大多數(shù)動(dòng)物都僅在每天的一定時(shí)段內(nèi)活動(dòng)

日夜的周期交替直接或間接地影響動(dòng)物的行為

白天和黑夜光強(qiáng)度變化：日行性動(dòng)物

夜行性動(dòng)物

晨昏性動(dòng)物

5整理課件動(dòng)物的日節(jié)律行為是對(duì)各種環(huán)境條件〔光照、溫度、濕度、食物和天敵〕晝夜變化的一種綜合性適應(yīng)。生物節(jié)律的類型節(jié)律行為不僅影響取食行為，也影響交配行為，如天蠶蛾。日節(jié)律行為常隨季節(jié)而變化如北溫帶留鳥(niǎo)春末和夏季傾向于晨昏活動(dòng)；冬季傾向于白天活動(dòng)。6整理課件生物節(jié)律的類型2.潮汐節(jié)律：生活在潮間帶的很多生物具有與潮水漲落相一致的活動(dòng)周期，稱潮汐節(jié)律(tidalrhythms)。潮汐是因月球引力而引起的海水漲落現(xiàn)象，兩次低潮間的時(shí)間間隔為l2.4小時(shí)。

招潮蟹低潮時(shí)從洞中出來(lái)覓食和求偶，高潮到來(lái)前那么退回洞內(nèi)等待被海水淹沒(méi)，其活動(dòng)與海水漲退保持同步。當(dāng)把它移入實(shí)驗(yàn)室內(nèi)使其遠(yuǎn)離潮汐變化時(shí)，其行為仍能保持原有的節(jié)律性，活動(dòng)與不活動(dòng)每隔l2.4小時(shí)交替一次，這l2.4小時(shí)正是兩次高潮之間的間隔期。7整理課件濱蟹漲潮時(shí)出洞活動(dòng)，退潮時(shí)躲入洞內(nèi)。在室內(nèi)恒定條件下這種行為節(jié)律可維持一周，此后假設(shè)經(jīng)過(guò)冷處理(置于0℃左右6小時(shí))還可恢復(fù)其潮汐節(jié)律。對(duì)多種蟹來(lái)說(shuō)，潮水上漲所引起的溫度下降是一種定時(shí)因素，也稱定時(shí)器，它決定著一個(gè)新活動(dòng)周期的開(kāi)始時(shí)間(起始點(diǎn))。如果在一個(gè)有日夜交替但無(wú)潮汐影響的實(shí)驗(yàn)室內(nèi)把濱蟹從卵飼養(yǎng)到成年，那么濱蟹就表現(xiàn)為晝夜活動(dòng)節(jié)律，但只要給予一次冷處理，潮汐節(jié)律就會(huì)表現(xiàn)出來(lái)。在冷處理之前，內(nèi)在的潮汐節(jié)律似乎是處在休眠狀態(tài)。生物節(jié)律的類型8整理課件3.半月節(jié)律：有些生物的生物鐘能使其預(yù)知大潮和小潮到來(lái)的時(shí)間，因而使自己的活動(dòng)與這些周期變化保持同步。準(zhǔn)確時(shí)間是與大潮同步的14日間隔期。生物節(jié)律的類型9整理課件潮汐是由月球和太陽(yáng)引力場(chǎng)的共同作用引起的。新月和滿月時(shí)，地球、月球和太陽(yáng)的位置處在一條直線上，此時(shí)太陽(yáng)和月球的引力場(chǎng)彼此增強(qiáng)，會(huì)出現(xiàn)最高的高潮和最低的低潮，這就是所謂的大潮。弦月時(shí)，月球和太陽(yáng)的引力場(chǎng)彼此成直角，其引力是起反作用的，所以潮汐比月內(nèi)其他時(shí)間都小，這就是所謂的小潮，它具有最低的高潮線和最高的低潮線。生物節(jié)律的類型10整理課件銀漢魚(yú)生活在美國(guó)加利福尼亞近海岸，其生殖活動(dòng)的準(zhǔn)確時(shí)間是與大潮同步的14日間隔期，是惟一一種在陸地上產(chǎn)卵的海魚(yú)。夜晚漲潮頂峰將它們送到海灘，雌魚(yú)挖沙將尾部埋入沙中產(chǎn)卵，雄性排精。銀漢魚(yú)行為的時(shí)機(jī)掌握很微妙，大潮具有l(wèi)4日周期的最高潮，所以銀漢魚(yú)總是等待大潮到來(lái)時(shí)才交配，可確保卵有大約l0天的平安發(fā)育期，免受海浪沖擊。如交配發(fā)生在大潮頂峰到來(lái)之前，最高潮會(huì)把卵沖走。如果銀漢魚(yú)不等到夜潮時(shí)上岸交配，那么卵也會(huì)遭受同樣的命運(yùn)，因?yàn)橐钩北热粘备撸粌H可保護(hù)卵免受巨浪沖擊，也可使成年魚(yú)在交配時(shí)較少受到捕食。生物節(jié)律的類型11整理課件搖蚊的羽化、交配和產(chǎn)卵總是與潮水變化保持一致，它生活在潮間帶最低處，每2周一次的大潮低潮期只有2小時(shí)暴露在空氣中。退潮時(shí)雄蚊先羽化出來(lái)，然后每只雄蚊尋找一只雌蚊幫助它羽化出殼。由于棲地很快會(huì)被海水再次淹沒(méi)，所以它們迅速交配，然后雄蚊攜帶雌蚊飛到產(chǎn)卵地點(diǎn)。所有這些活動(dòng)必須有準(zhǔn)確的時(shí)間安排，以便能在短短的2小時(shí)內(nèi)完成。如把搖蚊帶入實(shí)驗(yàn)室置于Ll2：Dl2的光照條件下，成蟲(chóng)隨機(jī)羽化，但如連續(xù)4夜模擬滿月時(shí)的昏暗光照，成蟲(chóng)的羽化就會(huì)保持同步，如同在自然狀態(tài)下那樣大約每14天出現(xiàn)一個(gè)羽化高蜂。生物節(jié)律的類型12整理課件4.月節(jié)律：從滿月到滿月的時(shí)間間隔是29.5天，相當(dāng)于月球繞地球一圈的時(shí)間,有些生物所具有的生物鐘可使它們的活動(dòng)發(fā)生在這一周期的特定時(shí)間。生物節(jié)律的類型13整理課件生物節(jié)律的類型蟻獅在沙地挖掘一個(gè)漏斗狀沙穴狩獵，然后埋伏在沙穴的底部等待著各種小節(jié)肢動(dòng)物(如螞蟻)失足滑入沙穴中，先是用巨大的大顎將其捕獲，然后將其體液吸干。有趣的是：滿月時(shí)所建的沙穴比較大。14整理課件5.年節(jié)律：環(huán)境的季節(jié)變化一般很明顯，特別是在溫帶地區(qū)，隨著白天的縮短和溫度的下降，植物和動(dòng)物都會(huì)對(duì)嚴(yán)酷和寒冷氣候的到來(lái)作好準(zhǔn)備，這種行為受年生物鐘控制。將年周期波動(dòng)的行為或生理過(guò)程認(rèn)為是受年生物鐘控制的時(shí)候必須倍加謹(jǐn)慎，因很多行為的季節(jié)變化實(shí)際上受光周期變化、冬季日照的縮短和春夏季日照的延長(zhǎng)控制。由年生物鐘所調(diào)控的節(jié)律與光周期所決定的行為反響不同的是：即使日照長(zhǎng)度不變，它也會(huì)持續(xù)地保持其節(jié)律性。生物節(jié)律的類型15整理課件其年節(jié)律表達(dá)在：生殖腺大小換羽等16整理課件金黃鼠越冬：溫度不變和光周期不變(12小時(shí)光照和12小時(shí)黑暗相交替)的實(shí)驗(yàn)室條件下，金黃鼠無(wú)法知道冬天的開(kāi)始或春天的到來(lái)，但它仍然會(huì)在與往年大約相同的時(shí)間進(jìn)入冬眠，即使是在持續(xù)低溫(3℃)和永久黑暗的實(shí)驗(yàn)室內(nèi)出生的個(gè)體，仍然會(huì)表現(xiàn)出活動(dòng)期與冬眠期相交替的年節(jié)律。5只金黃鼠年冬眠節(jié)律的4年記錄17整理課件生物鐘的調(diào)控1.內(nèi)源性調(diào)控假說(shuō)

證據(jù)：自運(yùn)節(jié)律

隔離實(shí)驗(yàn)

移地實(shí)驗(yàn)

節(jié)律周期的變異性2.外源性調(diào)控假說(shuō)證據(jù)：定時(shí)因素

其他誘因。18整理課件自運(yùn)節(jié)律：動(dòng)物在恒黑的環(huán)境中表現(xiàn)出的活動(dòng)節(jié)律。對(duì)大多數(shù)動(dòng)物來(lái)說(shuō)，自運(yùn)節(jié)律都遵循阿孝夫法那么(Aschoff’srule)：當(dāng)動(dòng)物生活在完全黑暗的環(huán)境中時(shí)，其活動(dòng)節(jié)律近似于24小時(shí)的節(jié)律期，但稍有偏離。生物鐘的調(diào)控19整理課件至于向哪一個(gè)方向偏離和偏離的速率不僅與光照強(qiáng)度有關(guān)，也同動(dòng)物在正常情況是夜行性還是晝行性有關(guān)。對(duì)于夜行性動(dòng)物來(lái)說(shuō)，恒黑使動(dòng)物的自運(yùn)節(jié)律期短于24小時(shí)；對(duì)于晝行性動(dòng)物來(lái)說(shuō)，恒黑使動(dòng)物的自運(yùn)節(jié)律期比24小時(shí)稍長(zhǎng)。生物鐘的調(diào)控20整理課件隔離實(shí)驗(yàn)：把鳥(niǎo)類或爬行動(dòng)物的卵從孵化前到孵化后都放在恒定不變的環(huán)境條件下，如孵出的動(dòng)物仍表現(xiàn)出自運(yùn)節(jié)律，可證明其生物節(jié)律是遺傳的和內(nèi)源性的。l959年Hoffman實(shí)驗(yàn)：把蜥蜴的卵分為三組進(jìn)行孵化

第一組的光照條件是L9：D9，一天有18個(gè)小時(shí)

第二組的光照條件是Ll2：Dl2，一天有24個(gè)小時(shí)

第三組的光照條件是Ll8：Dl8，一天有36個(gè)小時(shí)孵出的全部幼蜥都置于恒定的環(huán)境條件下飼養(yǎng)，其自運(yùn)活動(dòng)周期為23.4-23.9h，均接近24h的自然晝夜節(jié)律。結(jié)論：蜥蜴的生物鐘機(jī)制是可遺傳的和內(nèi)源性的，不受各種飼養(yǎng)條件的影響。生物鐘的調(diào)控21整理課件移地實(shí)驗(yàn)蜜蜂通常在每天的相同時(shí)間飛到一個(gè)特定的地點(diǎn)采蜜在夜間把蜂箱從長(zhǎng)島運(yùn)送到加利福尼亞，起初蜜蜂仍按長(zhǎng)島的時(shí)間在每天同一時(shí)間開(kāi)始覓食，后來(lái)便每天推遲外出覓食時(shí)間，逐漸調(diào)整到與加利福尼亞當(dāng)?shù)貢r(shí)間相符。實(shí)驗(yàn)說(shuō)明：生物鐘是內(nèi)源性的，但外在因素對(duì)生物鐘具有校正時(shí)間的作用，以便使生物體內(nèi)外的節(jié)律保持同步。生物鐘的調(diào)控時(shí)差22整理課件節(jié)律周期的變異性如果日節(jié)律是外源性的，其周期應(yīng)當(dāng)是嚴(yán)格的24小時(shí)，不應(yīng)存在變異，但實(shí)際個(gè)體間存在顯著差異。兩只鹿鼠的日節(jié)律周期，一只為23小時(shí)l0分，另一只為24小時(shí)33分。可能是個(gè)體間的生理差異導(dǎo)致日節(jié)律的個(gè)體差異生物鐘的調(diào)控23整理課件定時(shí)因素：是為動(dòng)物提供環(huán)境周期性信息的外部因素，起到使動(dòng)物的活動(dòng)節(jié)律與環(huán)境周期性節(jié)律同步的作用。自然界最常見(jiàn)的定時(shí)因素是光和溫度如鹿鼠在自然光照條件下總是黃昏時(shí)開(kāi)始活動(dòng)，白天那么完全不活動(dòng)。如果在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)給予Ll2：Dl2的光照條件，而且黑暗是從中午開(kāi)始，那么它們很快就能改變其行為，改為從中午開(kāi)始活動(dòng)，可見(jiàn)周期性的光刺激起止時(shí)間的變化就是一種定時(shí)因素，它能改變鹿鼠活動(dòng)期的開(kāi)始時(shí)間，使其與環(huán)境周期保持同步。生物鐘的調(diào)控24整理課件其他誘因

地磁：如沙鼠的活動(dòng)周期可把地磁信號(hào)作為定時(shí)因素，將其安置在L12：Dl2的光周期和26h人工磁場(chǎng)周期的條件下，所形成的日活動(dòng)節(jié)律不同，顯然受到了26h磁場(chǎng)節(jié)律的影響。Brown把牡蠣從康涅狄格州移到伊利諾斯州的實(shí)驗(yàn)室內(nèi)，最初幾周，牡蠣開(kāi)殼取食時(shí)間與原地海岸的潮汐節(jié)律一致。此后逐漸與當(dāng)?shù)貪q潮時(shí)間一致，但它們與外界隔絕，未受到當(dāng)?shù)睾３敝苯佑绊?，可?jiàn)它們利用一種不明的環(huán)境誘因來(lái)調(diào)整自己體內(nèi)生物鐘。

背景輻射？重力？光？溫度？地磁？生物鐘的調(diào)控25整理課件動(dòng)物的遷移行為遷移：動(dòng)物群從一個(gè)區(qū)域或棲息地到另一個(gè)區(qū)域或棲息地的移動(dòng)行為，尤其是指鳥(niǎo)類和魚(yú)類在一年的特定季節(jié)離開(kāi)一個(gè)區(qū)域，后來(lái)又回到這個(gè)區(qū)域的周期性的移動(dòng)。動(dòng)物遷移的誘發(fā)因素：年周期因素-如日照的周期變化、溫度環(huán)境變化-食物、種群擁擠26整理課件動(dòng)物遷移的利弊動(dòng)物為什么要不遠(yuǎn)千里或萬(wàn)里進(jìn)行遷移?—沒(méi)有任何一個(gè)答案能夠適用于所有的遷移動(dòng)物。動(dòng)物遷移的好處：利用多種棲息地內(nèi)的資源適應(yīng)環(huán)境變化增加交配和生殖成功的時(shí)機(jī)防止種群高密度條件下的劇烈競(jìng)爭(zhēng)減輕被捕食的壓力27整理課件動(dòng)物遷移的利弊動(dòng)物遷移的代價(jià)：

消耗能量

疲勞體弱使被捕食概率增加

覓食和飲水困難

意外死亡——觸撞建筑物、高壓線等

遭遇極端氣候條件變化28整理課件動(dòng)物的遷移行為哺乳動(dòng)物的遷移陸生哺乳動(dòng)物的遷移

東非的角馬：遷移范圍，南北方向約200km，東西方向約l70km。每年遷移的時(shí)間有較大的變化，主要取決于每年的降雨量。

北方鹿類：遷移主要由食物引起。駝鹿和麋鹿等常進(jìn)行垂直遷移，夏天向高海拔地區(qū)移動(dòng)，冬天到鄰近的低地過(guò)冬。

一些大型食肉獸：獅子和狼常隨獵物—有蹄動(dòng)物進(jìn)行遷移。29整理課件每年約150萬(wàn)個(gè)體組成龐大的遷徙群矮草中磷缺乏可能是遷徙的一個(gè)誘因White-beardedWildebeest30整理課件動(dòng)物的遷移行為哺乳動(dòng)物的遷移海洋哺乳動(dòng)物的遷移大型鯨：藍(lán)鯨、露脊鯨和座頭鯨等每年12月至次年3月在南極水域中度過(guò)夏季，然后就北上遷往熱帶和亞熱帶水域過(guò)冬

鯨遷移行為的進(jìn)化同取食和繁殖有密切的關(guān)系31整理課件灰鯨每年從度夏的副北極海域遷移到下加利福尼亞沿岸的亞熱帶海域進(jìn)行繁殖，并已形成了有規(guī)律的季節(jié)遷移，遷移距離l0000km。32整理課件動(dòng)物的遷移行為哺乳動(dòng)物的遷移蝙蝠的遷移蝙蝠常以冬眠的形式而不是以遷移的形式來(lái)度過(guò)不良的環(huán)境。新英格蘭南弗蒙特的鼠耳蝠夏季的棲息地和冬季的越冬地相距可達(dá)320km。荷蘭的歐洲山蝠遷移的距離可長(zhǎng)達(dá)約900km。這種山蝠的雌性個(gè)體每年都返回它們的出生和繁殖地，而雄性個(gè)體成熟后便離開(kāi)故土，遷移到更廣泛的地區(qū)。33整理課件動(dòng)物的遷移行為蝙蝠的遷移蝙蝠常以冬眠的形式而不是以遷移的形式來(lái)度過(guò)不良的環(huán)境。新英格蘭南弗蒙特的鼠耳蝠夏季的棲息地和冬季的越冬地相距可達(dá)320km。荷蘭的歐洲山蝠遷移的距離可長(zhǎng)達(dá)約900km。這種山蝠的雌性個(gè)體每年都返回它們的出生和繁殖地，而雄性個(gè)體成熟后便離開(kāi)故土，遷移到更廣泛的地區(qū)。34整理課件動(dòng)物的遷移行為鳥(niǎo)類的遷移Rubythroatedhummingbird,體重約3g，可在24-26小時(shí)內(nèi)不停歇地飛越墨西哥灣.35整理課件MIGRATION-REMARKABLEFACTS斑頭雁飛越喜馬拉雅山脈時(shí)的飛行高度可達(dá)

28,000

英尺.36整理課件MIGRATION-REMARKABLEFACTSBlackpollwarbler可在80to90

小時(shí)內(nèi)不停歇地飛越大西洋到達(dá)南美洲.相當(dāng)于一個(gè)人以每小時(shí)4英里的速度連續(xù)跑80小時(shí).37整理課件MIGRATION-REMARKABLEFACTSArctictern從北極飛到南極再返回，往返行程約49,700

英里.一個(gè)個(gè)體一生中將飛行150萬(wàn)英里，相當(dāng)于繞地球60圈或3次往返月球.38整理課件遷徙前的準(zhǔn)備鳥(niǎo)類遷徙前，體重增加40-100%.一些種類每天體重可增加10%.體內(nèi)40%的脂肪燃料可供它們飛行100小時(shí)，1,50