В течение суток все клетки растений и животных изменяют не только интенсивность, но в ряде случаев и направление обмена веществ. Так, у зеленых растений в продолжение дня физиологические процессы направлены главным образом на осуществление фотосинтеза. В ночное время, когда фотосинтез невозможен, интенсивнее идет рост. Сложные процессы, происходящие в течение ночных часов в клетках бобовых, приводят в конце концов к поднятию листков. Таким образом, растение, пока солнце еще за горизонтом, подготавливается к более полному улавливанию света его лучей.
У животных в течение суток изменяется интенсивность дыхания, количество сахара в крови, у теплокровных — температура тела и т. д. Куры, как и большинство птиц, активны в светлое время суток, а ночью спят. Во время сна происходит восстановление утомившейся за день нервной системы. Петухи, просыпаясь еще ночью, начинают петь, приветствуя приближающееся утро. Они поют по утрам, даже если их поместить на несколько суток в полную темноту.
Внутриклеточные биологические часы, как и те приборы для отсчета времени, которые изготавливаются руками человека, периодически требуют корректировки хода. В природе имеется несколько синхронизаторов хода биологических часов с астрономическим временем. Главный из них — смена темного и светлого времени суток. Осенью, когда солнце встает позднее, позднее поют и петухи, так как восход каждый день делает небольшую поправку в показаниях их внутренних часов.
Советские ученые М. Лобашев и В. Савватеев провели весьма показательный опыт. Они воспитывали цыплят с первого дня жизни в необычном искусственном ритме: выключали свет в курятнике дважды в сутки с 12 до 16 и с 24 до 4 часов. Для подопытных птиц сутки стали короче в два раза. Они уже в 11 утра усаживались на насест и вскоре засыпали. Петухи исправно пели в темноте среди дня. К 16 часам курятник просыпался, все его население чистило перья, искало корм и вообще бодрствовало до полуночи.
В некоторых случаях корректировка хода биологических часов осуществляется не непосредственной сменой дня и ночи, а связанным с этим изменением температуры, интенсивности шума и т. д. Большую роль здесь играют физиологические процессы, происходящие в самом организме. А. Пушкин очень правильно подметил это обстоятельство, сказав, что «желудок верный наш Брегет».
Но как же объяснить поведение австралийских рифовых цапель? Очевидно, в своих действиях они руководствуются не одними биологическими часами, а двумя. Первые их часы настроены на обычный суточный ритм, другие на ритм приливов.
Коренное население литорали в еще большей степени зависит от несовпадающих суточных и приливных ритмов, и потому постоянно ведет двойной отсчет времени.
На илистых пляжах и в мангровых зарослях по берегам тропических морей живут крабы-сигнальщики. Название животного связано с его интересной особенностью. Самец краба имеет одну клешню огромного размера с ярким красным или оранжевым пятном. Сидя у входа в норку, он все время размахивает ею, как моряк-сигнальщик флагом. По-видимому, этими движениями крабы показывают, что у них «все в порядке». Стоит одному из них заметить опасность, как он прекращает подачу сигналов и скрывается в норке. Вмиг волна паники распространяется вокруг, и все крабы один за другим исчезают в своих убежищах, выставив наружу глаза, сидящие на длинных стебельках. Появление одного из сигнальщиков на поверхности остальные воспринимают как сигнал отбоя тревоги.
Крабы-сигнальщики.
Крабы-сигнальщики активны только при спаде воды, и в это время они бродят около своих норок в поисках пищи. С наступлением прилива животные забираются в норки. Цвет тела краба меняется в зависимости от освещенности. С рассветом крабы темнеют, это помогает им укрываться от глаз хищников. После захода солнца они становятся желтовато-белыми. Изменение окраски связано с перемещением темного пигмента по отросткам особых клеток. Когда пигмент собирается в центре клетки в небольшой комочек, краб светлеет; когда же красящее вещество равномерно располагается по всей клетке, краб становится темным. Темная окраска тела нужна крабу только во время дневных отливов, поэтому он темнеет раз в сутки, и максимум потемнения ежедневно наступает на 50 минут позднее, что соответствует ритму приливно-отливных течений. Чрезвычайно показательно, что правильность чередования светлой и темной окраски у крабов-сигнальщиков не нарушается при содержании их в полной темноте и вдали от моря. За месяц внутренние часы крабов ошибаются лишь на минуты.