Quels sont les principaux effets de la lumière sur les animaux? (7 effets)

Les principaux effets de la lumière sur les animaux sont les suivants:

La lumière affecte également les aspects divergents de la vie des animaux. La croissance, la coloration du plumage ou du corps, la migration, la reproduction et la diapause sont influencées par la lumière chez divers insectes, oiseaux, poissons, reptiles et mammifères. De nombreux animaux préfèrent rester dans l'obscurité, tandis que d'autres, comme les hydroïdes, ne parviennent pas à survivre en l'absence de lumière.

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Alors que les plantes réagissent à la lumière à l’aide de plusieurs systèmes pigmentaires tels que la chlorophylle et le phytochrome, il existe chez les animaux divers types de systèmes photo-récepteurs. Ceux-ci comprennent les «oculaires» constitués de granules d'amylum comme dans Protozoa; ocelles plats dans des méduses; yeux de mine dans les gastéropodes; yeux vésiculaires comme chez les polychètes, les mollusques et certains vertébrés; yeux télescopiques chez certains poissons; yeux composés chez les crustacés et les insectes; yeux ou ocelles simples chez d’autres arthropodes et récepteurs de lumière dermiques chez d’autres animaux.

On a également constaté que la lumière influençait le développement de ces organes visuels (Tobias 1976). Par exemple, de nombreux animaux d’habitation vivant dans des cavernes ou en haute mer ont généralement soit des yeux restants, soit aucun œil, en raison de l’absence de lumière dans ces environnements. Bathymicrops Regis, les poissons de haute mer (profondeur de 5 000 mètres) n'ont pas d'yeux. Certains des autres effets importants de la lumière sur les animaux sont les suivants:

Effets de la lumière sur les animaux

1. Effet de la lumière sur le protoplasme:

Bien que les corps de la plupart des animaux restent protégés par une sorte de couverture corporelle qui protège les tissus animaux des effets mortels des radiations solaires. Mais, parfois, les rayons du soleil pénètrent dans ces enveloppes et provoquent une excitation, une activation, une ionisation et un chauffage du protoplasme de différentes cellules du corps. Les rayons ultraviolets sont connus pour provoquer des changements mutationnels dans l'ADN de divers organismes.

2. Effet de la lumière sur le métabolisme:

Le taux métabolique de différents animaux est grandement influencé par la lumière. L'intensité accrue de la lumière entraîne une augmentation de l'activité enzymatique, du taux métabolique général et de la solubilité des sels et des minéraux dans le protoplasme. La solubilité des gaz diminue toutefois à forte intensité lumineuse. On constate que les animaux vivant dans des cavernes ont des habitudes lentes et un taux de métabolisme lent.

3. Effet de la lumière sur la pigmentation:

La lumière influence la pigmentation chez les animaux. Les animaux des cavernes manquent de pigments de peau. Si elles restent longtemps dans l'obscurité, elles recouvrent la pigmentation de la peau. La peau très pigmentée des habitants des régions tropicales indique également l’effet de la lumière solaire sur la pigmentation de la peau. La synthèse du pigment de la peau dépend de la lumière du soleil.

La lumière détermine également les modèles caractéristiques des pigments de différents animaux qui servent les animaux dans le dimorphisme sexuel et la coloration protectrice. Les animaux qui vivent dans les profondeurs de l'océan, où l'environnement est monotone, bien que pigmenté, ne présentent pas de motifs de coloration.

4. Effet de la lumière sur les mouvements des animaux:

L'influence de la lumière sur le mouvement des animaux est évidente chez les animaux inférieurs. On appelle phototaxis les mouvements locomoteurs orientés vers et depuis une source de lumière. Les animaux positivement phototactiques tels que Euglena, Ranatra, etc. se dirigent vers la source de lumière, tandis que les animaux négativement phototactiques tels que les planaires, les vers de terre, les limaces, les copepodes, les siphonophores, etc. s'éloignent de la source de lumière.

Les mécanismes de croissance dirigés par la lumière s'appellent des phototropismes qui se produisent chez les animaux sessiles. Les phototropismes incluent également le mouvement sensible d'une partie du corps d'un animal actif au stimulus lumineux, tel que le mouvement du flagelle d'Euglena vers la lumière et les mouvements de polypes de nombreux coelentérés.

La vitesse ou la vitesse du mouvement de certains animaux est également régulée par la lumière. Il a été observé que les animaux réagissant à la lumière réduisaient leur vitesse de déplacement et ces mouvements non directionnels sont appelés photokinèse. La photocinèse peut être un changement de vitesse linéaire (rhéokinèse) ou dans la direction du virage (klinokinèse).

Au cours de la photocinèse, lorsqu'une partie seulement du corps d'un animal dévie toujours de la source de lumière, la réaction est appelée photoklinokinesls. Les larves de Musca présentent de tels mouvements. Lorsque les animaux sont confrontés à deux lumières de même luminosité, ils se déplacent vers une position éloignée des deux lumières.

C'est ce qu'on appelle la phototropotaxie. L'attraction des mâles vers la chair de la femelle s'appelle télotaxis. Le mouvement des animaux à un angle constant vers la source de lumière est appelé réaction au compas de lumière ou orientation céleste.

Orientation céleste:

Certains organismes, en particulier les arthropodes, les oiseaux et les poissons, utilisent leur sens du temps pour se déplacer d'un lieu à un autre. Pour s'orienter, les animaux utilisent le soleil, la lune ou les étoiles comme une boussole. Pour ce faire, ils utilisent à la fois leur horloge biologique et leurs observations sur la position azimutale du soleil par rapport à une direction établie. L'azimut est l'angle entre une ligne fixe à la surface de la terre et une projection de la direction du soleil à la surface.

L'utilisation du soleil comme point de référence pose certains problèmes aux animaux car le soleil bouge. L'angle de la cible change tout au long de la journée. Mais les animaux qui utilisent le soleil comme référence corrigent leur orientation. Une telle orientation céleste a été observée chez les poissons, les tortues, les lézards, la plupart des oiseaux et des invertébrés tels que les fourmis, les abeilles, les araignées-loups et les larves de sable.

5. Photopériodisme et horloges biologiques:

Des cycles quotidiens de lumière (jours; et ténèbres (nuits) se produisant régulièrement exercent une profonde influence sur le comportement et le métabolisme de nombreux organismes. Les rythmes environnementaux de la lumière et des ténèbres sont à la base des mouvements de la Terre par rapport au soleil et la lune.

La rotation de la Terre sur son axe entraîne une alternance de nuit et de jour. L'inclinaison de l'axe de la terre, ainsi que la révolution annuelle autour du soleil produisent les saisons. La réponse de différents organismes aux rythmes environnementaux de la lumière et des ténèbres est appelée photopériodisme. Chaque cycle quotidien comprenant une période d'éclairage suivie d'une période d'obscurité est appelé la période photo.

Les termes photophase et scatophase sont parfois utilisés pour désigner respectivement la période de lumière et la période d'obscurité. Différents animaux ont évolué au cours de leur évolution en adaptations morphologiques, physiologiques, comportementales et écologiques variables en photopériodes, qui leur fournissent des informations environnementales sur les intensités de la lumière naturelle.

a) Réponses quotidiennes:

Rythmes circadiens:

La vie a évolué sous l’influence des changements environnementaux quotidiens et saisonniers. Il est donc naturel que les plantes et les animaux suivent des rythmes ou des schémas qui les synchroniseraient avec les fluctuations de l’environnement. Pendant des années, les biologistes ont été intrigués par les moyens utilisés par les organismes pour maintenir leurs activités en phase avec la journée des 24 heures, y compris des phénomènes tels que le schéma quotidien du mouvement des feuilles et des pétales chez les plantes, le sommeil et l’éveil des animaux et la levée des insectes. cas de pupes (Fig. 11 20).

À un moment donné, les biologistes pensaient que ces rythmicités étaient entièrement exogènes, c'est-à-dire que les organismes ne réagissaient qu'aux stimuli externes tels que l'intensité lumineuse, l'humidité, la température et les marées. Mais il est maintenant bien étudié que la plupart des animaux possèdent des rythmes internes ou endogènes synchronisés avec les rythmes externes ou exogènes de l'environnement, ce qui leur permet de mesurer la durée de la journée.

Les rythmes internes ou endogènes durent environ 24 heures, tandis que les rythmes exogènes ou environnementaux ont exactement une durée de 24 heures. Le terme circadien (du latin circa environ et meurt quotidiennement) a été utilisé pour désigner ces rythmes quotidiens. La période de rythme circadien, le nombre d'heures allant du début de l'activité d'un jour au début de l'activité le lendemain, est appelée course libre.

La photopériode joue un rôle dans l'envoi de signaux horaires, permettant aux animaux concernés de s'adapter à ces rythmes quotidiens. Les rythmes circadiens sont apparemment induits par des facteurs internes ou endogènes, sont peu affectés par les changements de température, sont insensibles à une grande variété d'inhibiteurs chimiques et sont innés, non appris à l'environnement ni imprégnés des organismes par l'environnement.

Le caractère inné du rythme circadien est démontré par plusieurs animaux. Lorsque les drosophiles sont maintenus dans des conditions constantes à partir du stade larvaire, ils émergent toujours des nymphes au rythme circadien régulier. Les œufs de poulet et de lézard maintenus dans des conditions constantes produisent des animaux qui présentent plus tard des cycles circadiens réguliers. Les rythmes circadiens ont été observés chez des zooplanctons, des annélides polychètes, de nombreux insectes (lépidoptères, diptères, hyménoptères, neuroptères, coptoptètes, orthoptères, odonates, etc.), chez la plupart des oiseaux et chez certains mammifères.

Les planches de mer et de lacs fournissent un exemple très intéressant de rythmes circadiens en montrant les changements diurnes de leur distribution verticale. Par exemple, de nombreux copépodes et zooplanctons ont tendance à nager vers la surface la nuit et à descendre des couches plus profondes pendant la journée (voir Clarke, 1954).

L'inverse est vrai avec les phytoplanktons. Les phytoplanctons du lac Dal, à Shrinagar, présentent des mouvements diurnes inversés: ils sont abondants dans la couche superficielle pendant la journée et à une profondeur de 2, 5 mètres au milieu de la nuit (Kant et Kachroo, 1975).

La possession d'un rythme circadien compatible avec les rythmes environnementaux fournit aux plantes et aux animaux une horloge biologique, qui fait partie intégrante de la structure cellulaire et constitue un système chimiosensoriel très sensible aux stimuli environnementaux. Les horloges biologiques de différents animaux fonctionnent ou oscillent continuellement et l’environnement ne déclenche ni ne stoppe leur fonctionnement. Au plus, certains stimuli environnementaux peuvent servir à réguler les fonctions des horloges biologiques.

b) Rythmes annuels:

Rythmes circannuels:

Les solaires, les jours lunaires, les rythmes de marée, mensuels et annuels sont également fréquents chez les animaux. Des cycles annuels endogènes ou des rythmes circannuels sont connus chez de nombreux animaux comme les écureuils terrestres, les fauvettes et autres oiseaux, certaines écrevisses et les limaces.

Les rythmes circannuels ont une valeur adaptative pour la synchronisation des événements saisonniers et spécifient les niveaux d'activité migratoire suffisants pour que les oiseaux puissent atteindre le voisinage des quartiers d'hiver spécifiques à leur espèce. Les rythmes circannuels affectent également les activités gonadiales, les cycles de reproduction, la métamorphose et les adaptations au froid (développement de manteaux de fourrure et de plumes d'animaux en hiver), etc.

La diapause chez les insectes est directement liée à la photopériode. Les nymphes d'Apatele rumicis entrent en diapause à des photopériodes de moins de 15 heures mais sautent cette pause à une photopériode de 16 heures. De même, des travaux expérimentaux menés sur un certain nombre d'espèces d'oiseaux ont montré que le cycle de reproduction est contrôlé par un rythme saisonnier exogène caractérisé par des durées variables et par une réponse physiologique endogène rythmée par un rythme circadien.

Après la saison de reproduction, on a constaté que les gonades d’oiseaux étudiées jusqu’à présent régressaient spontanément. C’est la période réfractaire, moment où la lumière ne peut pas induire d’activité gonadique, dont la durée est régie par la durée du jour. Des jours courts accélèrent la fin de la période réfractaire; les longues journées la prolongent. Une fois la période réfractaire terminée, la phase progressive commence vers la fin de l'automne et en hiver.

Pendant cette période, les oiseaux engraissent, migrent et leurs organes reproducteurs grossissent. Ce processus peut être accéléré en exposant l'oiseau à une photopériode de longue journée. L'achèvement de la période progressive amène les oiseaux au stade de la reproduction. Une réponse photopériodique similaire existe chez le cyprinidé; les ménés (voir Smith, 1977).

Les cycles saisonniers de photopériodisme influencent les cycles de reproduction de nombreux mammifères, tels que le cerf de Virginie (figure 11.21) et l'écureuil volant. Par exemple, l'écureuil volant a deux pics de production de litière, le premier au début du printemps, généralement en avril, dans le nord-est des États-Unis et le second à la fin de l'été, habituellement en août.

6. Effet de la lumière sur la reproduction:

Chez de nombreux animaux (oiseaux, par exemple), la lumière est nécessaire à l'activation des gonades et au lancement d'activités de reproduction annuelles. On constate que les gonades d’oiseaux deviennent actives avec un éclairage accru pendant l’été et régressent pendant des périodes d’éclairage plus courtes en hiver.

7. Effet de la lumière sur le développement:

La lumière dans certains cas (par exemple, les larves de saumon) accélère le développement, tandis que dans d'autres (par exemple, les larves de Mytilus), elle le retarde.

De plus, la production de taches solaires augmente parfois le rayonnement solaire. À la suite de cet excès d’énergie est rayonné dans l’espace, ce qui augmente naturellement le rendement de l’énergie solaire près de la Terre. Une conséquence directe de ceci est la plus grande évaporation de l'eau qui entraîne la formation de nuages ​​pour empêcher une plus grande exposition au soleil et ainsi équilibrer la température et modifier le climat.

Périodicité lunaire:

On peut le définir comme un rythme biologique dans lequel les maxima et les minima apparaissent une ou deux fois par mois lunaire à la même heure; si le rythme se produit une fois tous les 15 jours (14 à 77 jours), on l'appelle semilunaire; si cela se produit une fois tous les 30 jours, cela s'appelle lunaire. Le cycle lunaire ou la périodicité contrôle de nombreuses activités vivantes. Par exemple, l'algue marine Dictyota produit ses grenats lors de la pleine lune de printemps. Le frai du poisson, Leuresthes tenuis suit un cycle semilunal. Certains vers polychètes présentent également une périodicité lunaire.