Биологические часы и их проявление в живой природе

Новости

Биологические ритмы

Каждый организм имеет встроенные биологические часы, регулирующие химические процессы, возникающие как реакции на внутренние и внешние сигналы. Активность биологических часов человека не одинакова на протяжении суток. За 24 часа они то замедляются, то ускоряются.

Согласно китайской философии, человеческий организм подвержен трем ритмам: интеллектуальному, эмоциональному, и физическому. Эти три биоритма определяют все состояния тела, захватывая даже состояния молекул.

Суточный биоритм начинает функционировать с работы легких (с 3 до 5 часов – время тиньши), поскольку интенсификация активности бронхов и легких – один из начальных этапов пробуждения и подготовки к деятельному состоянию. Необходимо создать внешние условия (открыть форточку) для поступления большего количества кислорода, поскольку в это время мозг особенно в нем нуждается. При недостатке кислорода мозг «забирает последние накопления», и легкие «ослабевают». Таким образов, создаются предпосылки возникновения патологических измененияй в легких. Это время еще называют первой волной саморегуляции психики и физиологии.

  • 3 часа минимальный уровень выработки мелатонина, отвечающего за наш спокойный сон, психические реакции. Те, кто не спит в это время в 5 раз больше страдают депрессиями.

В 3 раза повышается склонность к онкологии.

  • С 5 до 7 часов (время маоши) – время максимальной активности толстого кишечника, который готов к детоксикации.

Если нет опорожнения кишечника , то все яды и токсины возвращаются в кровеносную систему. Вот почему люди, страдающие запорами часто жалуются на головную боль. 5 утра – минимальная температура тела и минимальная активность почек.

В 6 часов срабатывает «биологический будильник».Оживают все системы организмов, активируется обмен веществ, увеличивается количество Биологические ритмы глюкозы и аминокислот в крови, повышается артериальное давление. На работу здорового организма оказывает благоприятное влияние обливание холодной водой. В 6 – 7 часов особенно сильна именная защита организма.

  • С 7 до 9 часов (время чэньши) – время максимальной активности желудка. Все готово для восполнения ежедневной потребности организма в энергии. Завтрак должен быть полноценным, поскольку желудок перерабатывает не только пищу, но и жизненные события, включается деятельность стимулирующая к размышлениям. Если человек голоден, преобладают отрицательные эмоции, дающие плохие советы.

В период с 7 до 11 часов «сытый организм » начинает бороться с возможными еще скрытыми и проявившимися заболеваниями.

В 9 часов отмечается максимальный выброс гормона коры надпочечников – кортизона, которому отводят роль регулятора нашей активности и тонуса. В крови отмечается суточный минимум лимфоцитов, поэтому снижается иммунитет и повышается опасность заболеваний респираторными инфекциями.

  • С 9 до 11 часов (время сыши) максимум работы системы селезенка – поджелудочная железа.

Не стоит принимать лекарственные препараты в это время. Можно дать возможность организму самому побороться с болезнью.

  • 10 часов – пик кровообращения. Здоровый организм способен выполнять любые нагрузочные функции.

Особенно активно работают отделы мозга, отвечающие за выполнение математических действий.

  • 11 – 13 часов (время уши) – время для самых сложных физических и эмоциональных нагрузок.

Организм проявляет наибольшую выносливость. Здоровый миокард справляется со всем, что предлагает ему жизнь. Люди с сердечно – сосудистыми заболеваниями должны быть предельно осторожны, так как в это время чаще всего могут проявляться осложнения. К 12 часам запас энергии начинает таять , и организм плохо справляется со стрессом,в это время можно перекусить.

  • С 13 до 15 часов (время вэйши) максимально активна система тонкого кишечника.

Это период большого эмоционального и физического напряжения сил. Таким образом, период с 11 до 14 часов – время предельно возможных для организма нагрузок и способность к запоминанию на длительное время. Кроме того, это время, когда меньше всего ощущается боль – подходящий период сходить к стоматологу. 15 часов время максимальной утомляемости. Необходимо дать организму короткий, но эффективный отдых (провести оздоровительную релаксацию длительностью 5 – 10 минут).

  • В 16 часов оживляется кровообращение, можно заниматься спортом.

С 15 до 17 часов (время шэньши) – солнце жизни (максимальная активность в системе мочевого пузыря). Начало второй волны саморегуляции психики и физиологии. Это время неторопливого и мудрого общения со своей душой, встречи с друзьями ( не следует видеться с недоброжелателями).

  • С 17 до 19 часов (время юши) максимум активности системы почек. Более глубинная саморегуляция.

Можно вспомнить самое сокровенное, хорошее время для прогулок и решения важных вопросов. 19 – 21 час (время сюйши)– активна система перикарда, отвечающая за вегето – сосудистую нервную регуляцию. Можно снова давать организму высокие нагрузки, активно творить, поскольку система перикарда защищает сердце от эмоциональных бурь.

  • С 21 до 23 часов (время цзыши)– солнце жизни в системе тройного обогревателя ) легкие, печень, почки.

Это время предназначено для серьезной работы по решению своих жизненных задач. К 21 часу в желудке постепенно снижается выработка желудочного сока, а около полуночи прекращается совсем. Поэтому обильная белковая пища может принести вред. Период с 19 до 21 часа и с 21 до 23 часов можно рассматривать как время работы организма «во вторую смену», выдерживая большие нагрузки. Это время, когда хорошо обдумывается информация, гениальные люди совершают открытия. К 22 часам усиливается выработка серотонина ( гормон хорошего настроения). Это лучшее время для романтических встреч.

  • С 22 до 2 ночи к гениальным людям приходят открытия, хорошо обдумывается информация, а обычный человек страдает повышенным аппетитом.

С 23 до 1 часа ночи максимальная активность желчного пузыря. Эта система контролирует опорно двигательный аппарат и сексуальную сферу. Созданы условия для проявления агрессивности и гнева. Но, поскольку природа умна, она в это время укладывае человека спать, чтобы он не натворил бед. Во сне вся агрессия устремляется на восстановление сил уставшего организма. Однако, «совы» в это время могут работать без ущерба для своего здоровья. Очень полезно лечь спать именно в это время. 00 часов – благоприятное время для «самопочинки» организма. Быстрее заживают раны, повышается иммунитет.

  • С 1 до 3 часов (время чоуши) ночи активна системы печени. А поскольку печень энергетически решает любые жизненные проблемы, то в этот период происходит интенсивный обмен веществ, и в организме отмечается «большая чистка».

У бодрствующих в это время людей отмечаются более частые случаи депрессивных состояний, нервные срывы. Таким образом, становится понятно, что сам организм – это точно настроенный механизм, работающий в гармонией с окружающей средой. Он может подстроиться под окружающую среду самостоятельно, нужно только не мешать ему.

БИОЛОГИ́ЧЕСКИЕ РИ́ТМЫ

  • В книжной версии

    Том 3. Москва, 2005, стр. 501-503

    Скопировать библиографическую ссылку:

    БИОЛОГИ́ЧЕСКИЕ РИ́ТМЫ (био­рит­мы), пе­рио­ди­че­ски по­вто­ряю­щие­ся из­ме­не­ния ин­тен­сив­но­сти и ха­рак­те­ра био­ло­гич. про­цес­сов и яв­ле­ний. Под Б. р. в ши­ро­ком смыс­ле по­ни­ма­ют все цик­лич. про­цес­сы, про­те­каю­щие в жи­вых сис­те­мах раз­но­го уров­ня ор­га­ни­за­ции. Пе­рио­ды этих цик­лов варь­и­ру­ют от мил­ли­се­кунд­ных ко­ле­ба­ний ней­ро­наль­ной ак­тив­но­сти до мно­го­лет­них ва­риа­ций ди­на­ми­ки по­пу­ля­ций. Сре­ди них вы­де­ля­ют т. н. ра­бо­чие, или фи­зио­ло­ги­че­ские, рит­мы, ко­то­рые яв­ля­ют­ся не­об­хо­ди­мым ус­ло­ви­ем функ­цио­ни­ро­ва­ния био­ло­гич. сис­тем (напр., рит­мы ды­ха­ния и со­кра­ще­ний серд­ца). Их час­то­ты оп­ре­де­ля­ют­ся как фи­зи­ко-хи­мич. осо­бен­но­стя­ми рит­ми­че­ски ра­бо­таю­щих ор­га­нов, так и по­треб­но­стя­ми ор­га­низ­ма. Так, во вре­мя сна сер­деч­ный ритм че­ло­ве­ка обыч­но со­став­ля­ет от 40 до 90 уда­ров в ми­ну­ту, а при ин­тен­сив­ной фи­зич. ра­бо­те мо­жет воз­рас­тать до 200 и бо­лее уда­ров. Кро­ме то­го, всем жи­вым ор­га­низ­мам свой­ст­вен­ны ко­ле­ба­ния, пе­рио­ды ко­то­рых рав­ны осн. гео­фи­зич. цик­лам, обу­слов­лен­ным вра­ще­ни­ем Зем­ли во­круг собств. оси (су­точ­ный ритм) и во­круг Солн­ца (го­до­вой, или се­зон­ный, ритм). Мн. ви­ды ор­га­низ­мов реа­ги­ру­ют на из­ме­не­ния ноч­ной ос­ве­щён­но­сти, свя­зан­ной с фа­за­ми Лу­ны, а ак­тив­ность оби­та­те­лей мор­ско­го по­бе­ре­жья под­чи­ня­ет­ся так­же рит­мам при­ли­вов и от­ли­вов. Та­кие Б. р. на­зы­ва­ют адап­тив­ны­ми, т. к. они на­прав­ле­ны на ко­ор­ди­на­цию жиз­не­дея­тель­но­сти ор­га­низ­мов при ко­ле­ба­ни­ях абио­ти­че­ских и био­ти­че­ских па­ра­мет­ров сре­ды. Напр., у рас­те­ний рит­мы фо­то­син­те­за не­по­сред­ст­вен­но оп­ре­де­ля­ют­ся че­ре­до­ва­ни­ем свет­ло­го и тём­но­го вре­ме­ни су­ток (фо­то­пе­рио­дом). Ноч­ная ак­тив­ность, ха­рак­тер­ная для мн. ви­дов гры­зу­нов, по­вы­ша­ет ве­ро­ят­ность их вы­жи­ва­ния в ус­ло­ви­ях прес­са хищ­ни­ков. Бла­го­да­ря го­до­вым рит­мам, осо­бен­но зна­чи­мым в ус­ло­ви­ях рез­ко кон­ти­нен­таль­но­го кли­ма­та, рас­те­ния и жи­вот­ные мо­гут за­бла­го­вре­мен­но под­го­то­вить­ся к из­ме­не­нию по­год­ных ус­ло­вий, напр. к зим­не­му по­хо­ло­да­нию. При этом од­ни из них за­ле­га­ют в спяч­ку (сур­ки, сус­ли­ки), у дру­гих уп­лот­ня­ет­ся ме­хо­вой по­кров и уси­ли­ва­ет­ся спо­соб­ность к тер­мо­ге­не­зу (ли­си­цы, бел­ки, хо­мяч­ки и др.), у треть­их про­ис­хо­дит на­ко­п­ле­ние во вне­кле­точ­ной жид­ко­сти ве­ществ, пре­дот­вра­щаю­щих её за­мер­за­ние при ми­ну­со­вых темп-рах (ля­гуш­ки, улит­ки, не­ко­то­рые ви­ды рас­те­ний и др.).

    Читайте также  Собаки или кошки

    Урок экологии в 10-м классе «Биологические ритмы и биологические часы»

    Разделы: Экология

    Задачи:

    • Образовательные: дать понятие о приспособительных ритмах жизни и биологических часах, определить причины этих проявлений, первично закрепить знания по данной теме, проверить усвоение нового материала.
    • Развивающие: расширять кругозор и словарный запас учащихся, развивать умение анализировать и классифицировать явления в жизни растений, животных и человека.
    • Воспитательные: прививать интерес к предмету, пропагандировать здоровый образ жизни, способствовать гигиеническому воспитанию.

    Оборудование: компьютерная презентация, карточки с тестовыми заданиями.

    Тип урока: комбинированный.

    Методы: объяснительно-иллюстративный, репродуктивный, практический.

    Формы организации учебной деятельности: фронтальная, индивидуальная.

    I. Организационный момент

    II. Проверка домашнего задания

    Фронтальная беседа:

    1. Какие пути приспособления организмов к среде обитания вы знаете?
    2. Что такое анабиоз и криптобиоз? Чем эти состояния отличаются друг от друга?
    3. Как организмы могут сопротивляться влиянию среды?
    4. Каким образом организмы могут избегать неблагоприятных условий среды?
    5. Что такое конвергенция? Приведите примеры проявления конвергенции.

    III. Изучение новой темы

    Рассказ учителя с элементами беседы с использованием компьютерной презентации (Приложение 1).

    Жизнь на Земле развивалась в условиях регулярной смены дня и ночи и чередования времен года из-за вращения планеты вокруг своей оси и вокруг Солнца. Ритмика внешней среды создает периодичность, то есть повторяемость условий в жизни большинства видов. Регулярно повторяются как критические, трудные для выживания периоды, так и благоприятные. Приспособленность к периодическим изменениям внешней среды выражается у живых существ не только непосредственной реакцией на изменяющиеся факторы, но и в наследственно закрепленных внутренних ритмах.

    Ритмичность – основное свойство живой природы. Периодически повторяющиеся изменения активности присущи всем живым организмам. Они носят название «биологические ритмы».

    Биологические ритмы – периодически повторяющиеся изменения активности процессов жизнедеятельности организмов.

    Различают суточные и годовые ритмы активности живых организмов. А для обитателей побережий морей и океанов, где наблюдаются такие явления как прилив и отлив, характерны приливно-отливные ритмы. Исключение составляют бактерии и вирусы, наличие ритмов у которых пока не доказано.

    Суточные ритмы – ритмы, которые приспосабливают организмы к смене дня и ночи.

    Причиной суточных ритмов является вращение Земли вокруг своей оси.

    Суточные ритмы обнаружены как у многоклеточных, так и у одноклеточных организмов. У растений интенсивный рост, распускание цветков, закрывание и открывание устьиц приурочены к определенному времени суток. Наблюдаются ритмы и в протекании процессов дыхания и фотосинтеза, что проявляется в их усилении или ослаблении.
    У животных сильно меняется активность в течение суток. По этому признаку различают дневных и ночных животных. Проявляются суточные ритмы в чередовании сна и бодрствования, изменении двигательной активности, частоты пульса, температуры тела.
    У человека обнаружено около 100 периодически повторяющихся процессов. Например, в течение суток максимальная масса тела отмечается в 18–19 часов, температура тела – в 16 – 18 часов, частота дыхания – в 13 – 16 часов, частота сердечных сокращений – в 15 – 16 часов, даже кожа более чувствительна к косметическим процедурам в светлое время суток.

    Вопрос: Как вы думаете, у всех ли организмов проявляются суточные ритмы?

    Примерный ответ: Суточные ритмы проявляются не у всех видов, а только у тех, в жизни которых смена дня и ночи играет важную экологическую роль. Обитатели пещер и глубоких вод, где нет смены дня и ночи, живут по другим ритмам.
    Среди наземных позвоночных и беспозвоночных суточная периодичность также выявляется не у всех. Например, землеройки сменяют активность и отдых каждые
    15–20 минут, невзирая на день и ночь. У этих животных обмен веществ протекает очень быстро, поэтому они вынуждены питаться круглосуточно.

    Периодичность передается по наследству. Нарушения суточной ритмики организма в условиях ночной работы, подводного плавания, космических полетов другие представляют серьезную медицинскую проблему.

    Годовые ритмы – это ритмы, которые приспосабливают организмы к сезонной смене условий.

    Причина: движение Земли вокруг Солнца.

    При годовом движении Земли по орбите вокруг Солнца на нашей планете происходит смена времен года: зимы, весны, лета и осени.
    В жизни видов периоды роста, размножения, линек, миграций, глубокого покоя закономерно чередуются и повторяются таким образом, что критическое время года организмы встречают в наиболее устойчивом состоянии. Самый же уязвимый процесс – размножение и выращивание молодняка – приходится на самый благоприятный период. На этот же период приходится цветение растений, созревание плодов и семян (вегетационный период).
    Эта периодичность смены физиологического состояния в течение года во многом врожденная, то есть проявляется как внутренний годовой ритм.
    Если, например, австралийских страусов или дикую собаку динго поместить в зоопарк Северного полушария, период размножения у них наступит осенью, когда в Австралии весна.
    Перестройка внутренних годовых ритмов происходит с большим трудом, через целый ряд поколений.
    Задолго до наступления неблагоприятных периодов у организмов начинается длительный процесс подготовки. У организмов много приспособлений к сезонному ритму внешних условий. Задолго до наступления зимы у растений опадают листья, созревают плоды и семена. Одни животные становятся малоподвижными и впадают в оцепенение, другие готовятся к активной жизни в суровые холода, третьи уходят от неблагоприятных условий.
    Резкие кратковременные изменения погоды (заморозки летом или зимние оттепели) обычно не нарушают годовых ритмов растений и животных.
    Таким образом, главным фактором, на который реагируют организмы в годовых циклах, является не случайное изменение погоды, а изменение долготы дня. Это единственный астрономический сигнал наступления нового сезона.

    Фотопериод – соотношение светлого и темного времени суток.

    Длина светового дня закономерно изменяется в течение года. Если день сокращается, виды начинают готовиться к зиме, а если удлиняется – к активному росту и размножению.

    Фотопериодизм – способность организмов реагировать на изменение длины светового дня.

    Длина дня оказывает влияние на скорость и интенсивность процессов жизнедеятельности. Например, хризантема зацветает лишь осенью, когда длина дня уменьшается от 12 до 6 часов. У бабочек при уменьшении длины дня замедляется развитие яиц и личинок.
    У людей помимо гормональных были обнаружены изменения в обмене веществ, температурной регуляции, кровообращении, кроветворении.
    Внешними воздействующими факторами являются для человека продолжительность и интенсивность освещения, фотохимические раздражители изменяющегося ультрафиолетового излучения и температурные колебания.
    Так, например, весной люди наиболее восприимчивы к заболеваниям, возникают душевные кризисы, которые выражаются в учащении самоубийств, преступлений и душевных расстройств. Статистика показывает, что весной возникает стремление к более активной физической деятельности (психосоматический рост), в то время как способность к обучению, внимательность и тщательность ухудшаются.
    Кризис возникает и осенью, правда, менее выраженный: человек становится более уравновешенным, ограничивается своим домашним «гнездышком», в большой степени становится, склонен к духовной, нежели к физической активности.
    Ученые считают, что растения определяют изменение длины светового дня при помощи листьев, а животные и человек – при помощи особого отдела головного мозга.
    Человек может использовать знания о биологических ритмах в практической деятельности. Например, при выращивании овощей и фруктов, для повышения яйценоскости кур, благодаря искусственному увеличению длины дня, можно достичь больших результатов.

    Приливно-отливные ритмы – ритмы, которые характерны для обитателей прибрежной зоны морей и океанов.

    Это самая сложная ритмика в жизни живых организмов. Так у берегов Атлантического океана вода поднимается и спадает дважды в сутки с периодом 12,4 часа (это ровно половина лунного периода). Следовательно, точное время приливов постоянно сдвигается.
    Жизнь в приливно-отливной зоне представлена большим многообразием видов. На время отливов моллюски плотно сжимают раковины, рачки прячутся в песок или под мокрые водоросли. Сложность, в данном случае, заключается еще и в том, что на жизнь этих организмов влияет также и суточная периодичность. Рачки и крабы во время дневных приливов ведут себя активнее, чем во время ночных приливов.
    Рыба грунион, обитающая у калифорнийского побережья, откладывает свою икру на песчаном пляже во время новолунных или полнолунных приливов, которая развивается там в течение 14 дней до следующего прилива и затем снова попадает в воду.

    Читайте также  Чем обработать место где гадит кошка

    Таким образом, биологические ритмы приспосабливают организмы к циклическим изменениям во внешней среде.
    За точность работы биологические ритмы называют биологическими часами.

    Биологические часы – способность живых организмов ориентироваться во времени.

    Как бы придерживаясь внутреннего расписания, каждая птица в строго определенное время просыпается и начинает петь(соловей – в 2 часа ночи, жаворонки, кукушки, иволги – в 3 часа, скворцы и трясогузки – в 4 часа, воробьи – в 6часов), цветки разных растений также распускаются в определенное время (в 4 часа – цикорий, 5 часов – мак, 6 часов – одуванчик, 7 часов – колокольчики, 8 часов – ноготки и бархатцы и т.д.). Эту особенность в свое время заметил Карл Линней. Именно ему принадлежит идея создания цветочных часов.
    Изучая биологические ритмы, следует упомянуть о работах Л.А.Чижевского, который показал, что внутренний механизм отсчета времени постоянно корректируется сигналами из Космоса. Л.А.Чижевский доказал влияние солнечной активности на частоту заболеваний и физиологическое состояние человека. Примерно через каждые 11 лет происходят «солнечные бури». Их появление вызывает значительные сдвиги множества процессов на нашей планете. Изменения деятельности Солнца влияют на частоту рождаемости, распространение эпидемий, физическое и психическое самочувствие человека, на продуктивность его деятельности. Индивидуальные биоритмы людей накладывают отпечаток на жизнь общества в целом. Неудивительно поэтому, что Чижевский связывал и социальные потрясения с космическими ритмами и циклами.
    Изучению биоритмов человека уделяется большое внимание. Установлено, что разные люди отличаются разной периодичностью своей работоспособности в течение суток.

    Хронобиология – наука, изучающая вопросы, связанные с регуляцией ритмов человека внешними условиями.

    Большинство людей в течение суток имеют два пика работоспособности – первый с 8 до 12, второй – с 17 до 19 часов. Наиболее слабым человек оказывается с 2 до 5 часов, с 13 до 15 часов. Но есть и исключения.
    Всех людей можно разделить на две категории: «совы» и «жаворонки».
    «Совы» – категория людей, у которых время наибольшей творческой продуктивности приходится на ночные или вечерние часы.
    «Жаворонки» – категория людей, которые чувствуют себя работоспособными и бодрыми в первой половине дня. Они рано просыпаются и рано ложатся спать.
    Как показали исследования, «сов» и «жаворонков» примерно одинаковое количество – по 25 %. А 50 % людей не имеют четко выраженных пиков работоспособности в утреннее и вечернее время.
    Попробуйте определить, к какой категории относитесь вы.

    Нарушение установившихся ритмов может снижать работоспособность, оказывать неблагоприятные воздействия на человека. При передвижении в другие часовые пояса, нарушаются регуляции процессов жизнедеятельности, и необходимо от 2 дней до 2 недель, чтобы произошла синхронизация внутренних часов организма с местным временем. А кто из вас ощущает на себе переход на летнее и зимнее время, когда осенью и весной мы переводим часы?
    Это еще раз подтверждает существование биологических ритмов у человека.

    IV. Закрепление

    Тестовое задание. Назовите типы биологических ритмов (приливно-отливные, суточные, годовые), которые определяют следующие явления:

    1. Перелеты птиц с мест гнездования в южные районы;
    2. Спячка бурых медведей;
    3. Утреннее раскрывание цветков;
    4. Линька соболя;
    5. Открывание и запирание раковин устриц, обитающих в прибрежной зоне;
    6. Весеннее пробуждение растений:
    7. Сон и бодрствование у человека;
    8. Наибольшая восприимчивость кожи к косметическому уходу;
    9. Авитаминозы у человека;
    10. Осенний листопад;
    11. Ночная активность ежей;
    12. Постройка гнезда птицами;
    13. Зарывание рачков прибрежной зоны в мокрый песок;
    14. Ритм дыхания у человека;
    15. Набухание почек у растений;
    16. Появление первоцветов;
    17. Образование плодов и семян у растений;
    18. Оцепенение мух;
    19. Активизация сокодвижения у березы в апреле;
    20. Смена поколений у насекомых (яйцо – личинка – куколка – взрослое насекомое)

    V. Итоги урока (подводят учащиеся).

    VI. Домашнее задание: п. 7, задание № 3 с. 58 (письменно), проработать темы для дискуссий (с. 58).

    О ХРОНОБИОЛОГИИ

    О ХРОНОБИОЛОГИИ

    ХРОНОБИОЛОГИЯ – это наука, изучающая ритмичное и закономерное колебание функций организма человека в течение суток, именуемое биологическими (циркадными) ритмами человека. В зависимости от времени суток, циклично меняется физиологическое состояние человека (давление, температура тела, количество разных веществ в крови, и т.д.), интеллектуальные возможности, настроение: днем мы трудоспособны, переполнены энергией, а поздним вечером – сонливы, готовы к отдыху.

    Первые упоминания о хронобиологии относятся к 1729 г., когда французский ученый Ж.Ж. де Меран (J. J. d’Ortousde Marian) в ходе эксперимента заметил склонность растений раскрывать листья и соцветия днем и закрывать их ночью. Доказав существование в живой природе биологических (циркадных) ритмов, он заложил основы для современной хронобиологии. В настоящее время в мире существует много лабораторий, исследовательских институтов, где изучаются биоритмы человека и разрабатываются средства, помогающие сбалансировать дисбаланс организма.

    О БИОЛОГИЧЕСКИХ РИТМАХ

    Роль биологических часов в организме человека играет часть головного мозга, именуемая гипоталамусом. Гипоталамус от зрительных нервов получает прямую информацию о смене света и тьмы, и отвечает за выделение главного регулятора циркадного ритма – гормона мелатонина.

    Мелатонин, иными словами – гормон сна, является как бы пусковой пружиной наших внутренних биологических часов. Он активизирует или подавляет выделение других гормонов (гормона роста, пролактина, кортизола).

    Гормон роста определяет процессы роста тела в детстве и подростковом периоде. Во взрослый период он приобретает значение в обмене минеральных веществ, жировом, углеводном, белковом обмене, и, что очень важно, регулирует выделение гормонов щитовидной железы, функции сердца, почек, психологическое состояние.

    Другой важный гормон, выделение которого регулирует мелатонин – пролактин, он воздействует на иммунитет, замедляя обмен веществ, позволяет организму отдохнуть.

    Производство мелатонина напрямую связано с нейромедиатором серотонином: по-другому его именуют гормоном счастья.

    У мелатонина есть брат-близнец кортизол. На рисунке изображено, как дневной и ночной цикл воздействует на концентрацию мелатонина и кортизола в нашей крови.

    Утром, после уменьшения концентрации мелатонина, становится больше кортизола, который подготавливает тело и ум к активности наступающего дня (повышает тонус сосудов, а это ведет к росту давления, учащает работу сердца, стимулирует обмен веществ и тому подобное).

    Весь процесс выглядит довольно простым, но достаточно одного проблеска света ночью и производство мелатонина прекращается. Это происходит потому, что зрительные нервы передают сигнал гипоталамусу, и он прекращает производство мелатонина.

    При недостатке мелатонина трудно уснуть. Поэтому для поддержания нормального биологического ритма требуются и другие вещества, напр., определенные аминокислоты, минералы, витамины. Каждое вещество, попавшее в организм и действующее в нужное время, оказывает комплексное положительное воздействие на организм.

    КАК МЫ СЕБЯ ЧУВСТВУЕМ ПРИ НАРУШЕНИИ БИОЛОГИЧЕСКИХ РИТМОВ?

    Довольно сложно жить в соответствии с естественными биологическими часами в полных стрессом стремительных буднях, при нерегулярном питании, в условиях, когда неотъемлемой частью жизни становятся смартфоны. Изменения биологического ритма проявляются при использовании искусственных источников света, пересечении разных часовых поясов, при ночной работе и пр.

    Биологические ритмы также меняются в процессе старения, поскольку с возрастом ослабевает производство мелатонина. Человек ощущает постоянное напряжение, усталость, снижается концентрация, нарушается сон.

    Видеоматериал о циркадных ритмах, подготовленный Оксфордским университетом:

    Биологические ритмы человека

    Биологические ритмы в живой природе

    Каждую весну распускается зеленая листва, каждую зиму выпадает снег. С восходом солнца растения раскрывают свои цветы, первый луч падает на зеленый лист и запускает процессы фотосинтеза. Перелетные птицы осенью собираются в теплые края, белка запасает спелые орехи, а медведь и еж ищут укрытие поудобнее, чтобы пережить неблагоприятное холодное и голодное зимнее время.

    Изучая поведение животных в природе, внимательный наблюдатель замечает, что птицы начинают готовиться к перелету с первыми признаками приближающейся осени. Хозяин таежных лесов медведь начинает искать место для спячки еще до того, как ударят первые морозы и снегопады заметут лесные тропы.

    И горе тому животному, которое не успеет до холодов. Без помощи человека оно обречено на гибель, как Серая шейка в одноименной детской сказке. Медведь, поднятый среди зимы из берлоги, получает прозвище медведь-шатун. Злой, голодный, ходит по лесу, нагоняя страх на охотников, но и он обречен на мучительную гибель от голода. Мясом такого погибшего зверя брезгуют даже падальщики.

    Можно заметить, что еще до появления первых признаков смены сезона, поведение животных меняется. И это не зря. Таким образом природа позволяет живым организмам заблаговременно подготовиться к грядущим переменам в природе и предупредить стресс, связанный с перестройкой сложных биохимических процессов и физиологических функций во время действия неблагоприятного фактора с помощью биологических ритмов организма.

    Читайте также  Укусила кошка и опух палец

    Определение понятия биоритмы

    Биоритмы — сформированная в ходе эволюции модель приспособления, проявляющаяся в виде повторяющихся изменений характера и степени выраженности биохимических и физиологических реакций, характеризующая способность живых существ выживать в периодически изменяющихся условиях среды.

    Способность организма изменять процессы жизнедеятельности под влиянием условий внешней среды генетически обусловлена и характерна всем живущим организмам. Она характерна не только отдельным клеткам, но и целым популяциям.

    Биологические ритмы организма человека сформировались за миллионы лет эволюции и определяются движением планеты Земля.

    • годовые циклы — обусловленные движением планеты вокруг Солнца;
    • месячные — зависящие от движения Луны вокруг Земли и их совместным вращением вокруг Солнца;
    • суточные — привязанные к вращению планеты Земля вокруг собственной оси.

    Влияние этого ритмического рисунка накладывается на всех обитателей (растения, домашние и дикие животные, многоклеточные и одноклеточные организмы) на нашей удивительной планете. И человек – не исключение. Испокон веков он живет в сложной системе биоритмов, от изменяющихся за несколько секунд молекулярных, происходящих в живой клетке и обеспечивающих процессы энергетического обмена, до длительных годовых, связанных с движением Земли вокруг Солнца.

    Хронобиология

    Исследование ритмических колебаний биохимических и физиологических процессов в живых организмах в зависимости от суточных, годовых, либо лунных циклов продолжаются со Средневековья до наших дней. Прорывом в исследованиях стали опыты Е.А. Форсгрена, шведского физиолога, который в уникальных опытах на лабораторных кроликах выявил суточные колебания в клетках печени уровня гликогена — сложного полисахарида, участвующего в энергетическом обмене.

    Лишь в 1960 году на симпозиуме в Cold Spring Harbor Laboratory, после того, как доклады исследователей, представляющих различные отрасли науки, были заслушаны, выяснилось, что ученые из разных областей физиологии, биологии, генетики, биохимии описывали одни и те же феномены, связанные с изменением активности процессов во времени, и приняли решение выделить хронобиологию как отдельную науку.

    Исследование биохимических процессов продолжается. В настоящее время ученые выделяют около 300 различных биохимических и физиологических процессов в организме человека, активность которых изменяется на протяжении времени и регулярно чередуется, имея свои минимумы и максимумы значений.

    Классификация биоритмов

    Согласно классификации советских ученых-медиков Н.И. Моисеевой и В.Н. Сысуева (1961), в зависимости от периода — промежутка времени между двумя максимальными или минимальными значениями — биологические ритмы делятся на:

    • высокочастотные ритмы (длительность от миллисекунды до 30 мин);
    • среднечастотные (длительность от получаса до 28 часов). В эту категорию входят ультрадианные ритмы, продолжительностью до 20 часов, и циркадные, продолжительностью около суток;
    • низкочастотные ритмы (длительностью от 28 часов). В этой категории дополнительно выделяют:
      • мезоритмы (инфрадианные – от 28 часов до шести дней и циркасептанные — длительностью около семи суток);
      • макроритмы (длительностью от двадцати дней до одного года);
      • мегаритмы (длительностью в десять и более лет).

    Высокочастотные ритмы длятся от миллисекунды до получаса. К этой категории относятся сердечные сокращения, дыхательные движения, волны перистальтики в кишечнике. Медицинская аппаратура позволяет зафиксировать ритмы и получить сведения о функции различных систем человеческого организма. Электроэнцефа­лография регистрирует периодическую активность головного мозга, электромиография — мышечную активность, электрокардиография — сердечные сокращения, и данные используются не только в научных целях, но и для диагностики патологии.

    К среднечастотным относятся биоритмы с продолжительностью от 30 минут до 6 дней. В эту группу входят циркадианные или циркадные (суточные) ритмы: повышение температуры тела к восемнадцати часам и снижение до минимума к полуночи, цикл «сон-бодрствование», о котором подробно рассказано на странице 22 учебника «Биология 10 класс» под редакцией В.И.Сивоглазова. Изменения некоторых показателей можно зафиксировать при суточном исследовании — холтеровском мониторировании ЭКГ или артериального давления. И такие исследования широко применяются в медицине для подбора необходимого лечения.

    В группу низкочастотных ритмов относят колебания с периодичностью от 28 часов до десятилетий. В данный раздел входят менструальный цикл у женщин, а также годовые ритмы. Так, зимой по срав­нению с летом, снижается в крови содержание сахара, увеличивается количество АТФ и холестерина.

    Ранее считали, что как таковых, недельных ритмов у живых организмов нет, а деление на недели пошло от чередований фаз луны еще со времен Древнего Вавилона. И только в последнее время, когда биохимия сделала гигантский шаг вперед, и появилась возможность определить концентрацию биологически активных веществ не только в крови, но и в моче, ученые выявили колебания гормональных показателей, выделяемых надпочечниками, с примерным семидневным циклом.

    В ходе астрономических наблюдений установлено, что за время оборота Солнца вокруг своей оси, который составляет двадцать семь суток, регистрируются различные значения магнитного поля между планетами Солнечной системы. Положение Земли изменяется с периодичностью в 6,75 суток. Планета оказывается в разнообразных секторах солнечного магнитного поля, что вызывает изменения планетарного геомагнитного поля, которое влияет на климатические условия, а также жизнедеятельность живых организмов.

    В последние десятилетия ритмы современной жизни с ночными клубами, предприятиями, работающими круглосуточно, путешествиями на другую сторону земного шара значительно влияют на биологические ритмы человека. Учитывая влияние социальной жизни на физиологию человека, выделяют:

    • физиологические ритмы;
    • геофизические ритмы;
    • социальные ритмы.

    Физиологические биоритмы — непрекращающаяся работа биохимических процессов в каждой клетке организма, для обеспечения чередования циклов вдоха-выдоха, непрерывного сокращения сердца, для бесперебойной работы системы кровообращения и других систем. Они обеспечивают жизнедеятельность организма независимо от условий среды обитания. Способность физиологических ритмов к изменениям обеспечивает адаптационный резерв человека к существованию в экстремальных условиях от архипелагов Арктики до жаркой пустыни Каракум.

    Вращение Луны вокруг нашей голубой планеты, и Земли вокруг Солнца приводит к смене сезонов года в окружающей природе и формированию геофизических биоритмов, которые обеспечивают перестройку физиологических биоритмов под сезонные климатические изменения.

    Социальные биоритмы формируются под влиянием условий жизни, принятых в обществе, где человек обитает: сменная работа, чередование труда и пассивного отдыха, активная клубная жизнь у молодежи или приверженность ЗОЖ. Через некоторое время стабильных чередований физических нагрузок, труда и отдыха у человека формируются автоматические колебания, близкие к его обычному циклу труд-отдых. Наличие социальных биоритмов подтверждает высокую способность человека адаптироваться к окружающей его среде.

    Подводя итоги, отметим, что к сегодняшнему дню хронобиология достигла определенных успехов и позволила сделать ряд выводов, касающихся живой природы:

    1. Биоритмы характерны не только высокоорганизованным многоклеточным организмам, а всем уровням организации живой природы — от одноклеточных организмов и отдельных клеток многоклеточного организма, до популяций, биогеоценозов и биосферы в целом. Это доказывает, что наличие биоритмов — общее свойство живых систем. О ритмичности, как свойстве биосферы подробно рассказано в учебнике «Биология 11 класс» под редакцией В.И.Сивоглазова.
    2. Поддержание постоянства внутренней среды организма (гомеостаза), динамическое равновесие и приспособление организма к изменяющимся условиям внешней среды обеспечиваются благодаря регуляторным механизмам биоритмов.
    3. Влияние на биоритмы происходит на эндогенном, генетически обусловленном уровне, а также тесно связано с модифицирующим влиянием внешних или социальных факторов. Что подтверждает связь живого организма со средой обитания.
    4. Выявлены периодические изменения чувствительности организмов к различным химическим и биологическим веществам, а также к физическим воздействиям. Так ученые доказали, что наименьшая болевая чувствительность в период около 18 часов, а прием некоторых препаратов наиболее эффективен в утренние часы. Эти знания дали толчок для развития на стыке медицины, хронобиологии и математики молодой науки хрономедицины, изучающей влияние лекарственных воздействий на организм человека в связи с биоритмами.
    5. Изменяя условия внешней среды искусственно, человек поставил зависимость биоритмов от внешних условий себе на службу. Искусственно изменяя температуру, влажность и продолжительность освещенности в теплицах, получают урожай тропических плодов круглый год или регулируют яйценоскость птицы на протяжении всего года.

    Исследования биоритмов не прекращаются, и в 2017 году группа ученых из США получили Нобелевскую премию за открытие молекулярных механизмов, управляющих циркадными ритмами.