Реферат: Биологические ритмы

Реферат: Биологические ритмы

Биологические ритмы

Все живое на нашей планете несет отпечаток ритмического рисунка событий,

характерного для нашей Земли. В сложной системе биоритмов, от коротких – на

молекулярном уровне – с периодом в несколько секунд, до глобальных, связанным

с годовыми изменениями солнечной активности живет и человек. Биологический

ритм представляет собой один из важнейших инструментов исследования фактора

времени в деятельности живых систем и их временной организации.

Биологические ритмы или биоритмы – это более или менее регулярные изменения

характера и интенсивности биологических процессов. Способность к таким

изменениям жизнедеятельности передается по наследству и обнаружена

практически у всех живых организмов. Их можно наблюдать в отдельных клетках,

тканях и органах, в целых организмах и в популяциях. [

Выделим следующие важные достижения хронобиологии:

1. Биологические ритмы обнаружены на всех уровнях организации живой природы –

от одноклеточных до биосферы. Это свидетельствует о том, что биоритмика –

одно из наиболее общих свойств живых систем.

2. Биологические ритмы признаны важнейшим механизмом регуляции функций

организма, обеспечивающим гомеостаз, динамическое равновесие и процессы

адаптации в биологических системах.

3. Установлено, что биологические ритмы, с одной стороны, имеют эндогенную

природу и генетическую регуляцию, с другой, их осуществление тесно связано с

модифицирующим фактором внешней среды, так называемых датчиков времени. Эта

связь в основе единства организма со средой во многом определяет

экологические закономерности.

4. Сформулированы положения о временной организации живых систем, в том числе

– человека – одним из основных принципов биологической организации. Развитие

этих положений очень важно для анализа патологических состояний живых систем.

5. Обнаружены биологические ритмы чувствительности организмов к действию

факторов химической (среди них лекарственные средства) и физической природы.

Это стало основой для развития хронофармакологии, т.е. способов применения

лекарств с учетом зависимости их действия от фаз биологических ритмов

функционирования организма и от состояния его временной организации,

изменяющейся при развитии болезни.

6. Закономерности биологических ритмов учитывают при профилактике,

диагностике и лечении заболеваний.

Биоритмы подразделяются на физиологические и экологические. Физиологические

ритмы, как правило, имеют периоды от долей секунды до нескольких минут. Это,

например, ритмы давления, биения сердца и артериального давления. Имеются

данные о влиянии, например, магнитного поля Земли на период и амплитуду

энцефалограммы человека.

Экологические ритмы по длительности совпадают с каким-либо естественным

ритмом окружающей среды. К ним относятся суточные, сезонные (годовые),

приливные и лунные ритмы. Благодаря экологическим ритмам, организм

ориентируется во времени и заранее готовится к ожидаемым условиям

существования. Так, некоторые цветки раскрываются незадолго до рассвета, как

будто зная, что скоро взойдет солнце. Многие животные еще до наступления

холодов впадают в зимнюю спячку или мигрируют. Таким образом, экологические

ритмы служат организму как биологические часы.

Ритм – это универсальное свойство живых систем. Процессы роста и развития

организма имеют ритмический характер. Ритмическим изменениям могут быть

подвержены различные показатели структур биологических объектов: ориентация

молекул, третичная молекулярная структура, тип кристаллизации, форма роста,

концентрация ионов и т. д. Установлена зависимость суточной периодики,

присущей растениям, от фазы их развития. В коре молодых побегов яблони был

выявлен суточный ритм содержания биологически активного вещества флоридзина,

характеристики которого менялись соответственно фазам цветения, интенсивного

роста побегов и т. д. Одно из наиболее интересных проявлений биологического

измерения времени – суточная периодичность открывания и закрывания цветков и

растений. Каждое растение "засыпает" и "просыпается" в строго определенное

время суток. Рано утром (в 4 часа) раскрывают свои цветки цикорий и шиповник,

в 5 часов – мак, в 6 часов – одуванчик, полевая гвоздика, в 7 часов –

колокольчик, огородный картофель, в 8 часов бархатцы и вьюнки, в 9-10 часов –

ноготки, мать-и-мачеха. Существуют и цветы, раскрывающие свои венчики ночью.

В 20 часов раскрываются цветки душистого табака, а в 21 час – горицвета и

ночной фиалки. Так же в строго определенное время и закрываются цветки: в

полдень – осот полевой, в 13-14 часов – картофель, в 14-15 часов -одуванчик,

в 15-16 часов – мак, в 16-17 часов -ноготки, в 17-18 часов мать-и-мачеха, в

18-19 часов – лютик, в 19-20 часов – шиповник. Раскрытие и закрытие цветков

зависит и от многих условий, например, от географического положения местности

или времени восхода и заката солнца.

Существуют ритмические изменения чувствительности организма к повреждающим

факторам внешней среды. В опытах на животных было установлено, что

чувствительность к химическим и лучевым поражениям колеблется в течение суток

очень заметно: при одной и той же дозе смертность мышей в зависимости от

времени суток варьировала от 0 до 10 %

Важнейшим внешним фактором, влияющим на ритмы организма, является

фотопериодичность. У высших животных предполагается существование двух

способов фотопериодической регуляции биологических ритмов: через органы

зрения и далее через ритм двигательной активности организма и путем

экстрасенсорного восприятия света. Существует несколько концепций эндогенного

регулирования биологических ритмов: генетическая регуляция, регуляция с

участием клеточных мембран. Большинство ученых склоняются к мнению о

полигенном контроле над ритмами. Известно, что в регуляции биологических

ритмов принимают участие не только ядро, но и цитоплазма клетки.

Центральное место среди ритмических процессов занимает циркадианный ритм,

имеющий наибольшее значение для организма. Понятие циркадианного

(околосуточного) ритма ввел в 1959 году Халберг. Циркадианный ритм является

видоизменением суточного ритма с периодом 24 часа, протекает в константных

условиях и принадлежит к свободно текущим ритмам. Это ритмы с не навязанным

внешними условиями периодом. Они врожденные, эндогенные, т.е. обусловлены

свойствами самого организма. Период циркадианных ритмов длится у растений 23-

28 часов, у животных 23-25 часов. Поскольку организмы обычно находятся в

среде с циклическими изменениями ее условий, то ритмы организмов затягиваются

этими изменениями и становятся суточными.

Циркадианные ритмы обнаружены у всех представителей животного царства и на

всех уровнях организации – от клеточного давления до межличностных отношений.

В многочисленных опытах на животных установлено наличие циркадианных ритмов

двигательной активности, температуры тела и кожи, частоты пульса и дыхания,

кровяного давления и диуреза. Суточным колебаниям оказались подвержены

содержания различных веществ в тканях и органах, например, глюкозы, натрия и

калия в крови, плазмы и сыворотки в крови, гормонов роста и др. По существу,

в околосуточном ритме колеблются все показатели эндокринные и

гематологические, показатели нервной, мышечной, сердечно-сосудистой,

дыхательной и пищеварительной систем. В этом ритме содержание и активность

десятков веществ в различных тканях и органах тела, в крови, моче, поте,

слюне, интенсивность обменных процессов, энергетическое и пластическое

обеспечение клеток, тканей и органов. Этому же циркадианному ритму подчинены

чувствительность организма к разнообразным факторам внешней среды и

переносимость функциональных нагрузок. Всего к настоящему времени у человека

выявлено около 500 функций и процессов, имеющих циркадианную ритмику.

Биоритмы организма – суточные, месячные, годовые – практически остались

неизменными с первобытных времен и не могут угнаться за ритмами современной

жизни. У каждого человека в течение суток четко прослеживаются пики и спады

важнейших жизненных систем. Важнейшие биоритмы могут быть зафиксированы в

хронограммах. Основными показателями в них служат температура тела, пульс,

частота дыхания в покое и другие показатели, которые можно определить только

при помощи специалистов. Знание нормальной индивидуальной хронограммы

позволяет выявить опасности заболевания, организовать свою деятельность в

соответствии с возможностями организма, избежать срывов в его работе.

Самую напряженную работу надо делать в те часы, когда главнейшие системы

организма функционируют с максимальной интенсивностью. Если человек "голубь",

то пик работоспособности приходится на три часа дня. Если "жаворонок" – то

время наибольшей активности организма падает на полдень. "Совам"

рекомендуется самую напряженную работу выполнять в 5-6 часов вечера.

О влиянии 11-летнего цикла солнечной активности на биосферу Земли сказано

много. Но не все знают о тесной зависимости, существующей между фазой

солнечного цикла и антропометрическими данными молодежи. Киевские

исследователи провели статистический анализ показателей массы тела и роста

юношей, приходивших на призывные участки. Оказывается, что акселерация весьма

подвержена солнечному циклу: тенденция к повышению модулируется волнами,

синхронными с периодом "переполюсовки " магнитного поля Солнца (а это

удвоенный 11-летний цикл, т.е. 22 года). Кстати, в деятельности Солнца

выявлены и более длительные периоды, охватывающие несколько столетий.

Важное практическое значение имеет также исследование других многодневных

(околомесячных, годовых и пр.) ритмов, датчиком времени для которых являются

такие периодические изменения в природе, как смена сезонов, лунные циклы и

др.

В последние годы широкую популярность приобрела теория "трех ритмов", в

основе которой лежит теория о полной независимости этих многодневных ритмов

как от внешних факторов, так и от возрастных изменений самого организма.

Пусковым механизмом этих исключительных ритмов является только момент

рождения (по другим вариантам – момент зачатия) человека. Родился человек, и

возникли ритмы с периодом в 23, 28 и 33 суток, определяющие уровень его

физической, эмоциональной и интеллектуальной активности. Графическим

изображением этих ритмов является синусоида. Однодневные периоды, в которые

происходит переключение фаз ("нулевые" точки на графике) и которые якобы

отличаются снижением соответствующего уровня активности, получили название

критических дней. Если одну и ту же "нулевую" точку пересекают одновременно

две или три синусоиды, то такие "двойные " или "тройные " критические дни

особенно опасны.

Многократные исследования, проведенные с целью проверки этой гипотезы, не

подтвердили, однако, существование этих сверхуникальных биоритмов.

Сверхуникальных потому, что у животных аналогичных ритмов не выявлено;

никакие известные биоритмы не укладываются в идеальную синусоиду; периоды

биоритмов не постоянны и зависят как от внешних условий, так и от возрастных

изменений; в природе не обнаружено явлений, которые являлись бы

синхронизаторами для всех людей и в то же время были "персонально " зависимы

от дня рождения каждого человека.

Специальные исследования колебаний функционального состояния людей показали,

что они никак не связаны с датой рождения. Подобные исследования спортсменов,

проведенные в нашей стране, в США и других странах, не подтвердили связи

уровня работоспособности и спортивных результатов с ритмами, предлагаемыми в

гипотезе. Показано отсутствие всякой связи различных несчастных случаев на

производстве, аварий и других дорожно-транспортных происшествий с

критическими днями людей – виновников этих событий. Проверены также методы

статистической обработки данных, свидетельствовавших якобы о наличии трех

ритмов, и установлена ошибочность этих методов. Таким образом, гипотеза "трех

биоритмов " не находит подтверждения. Однако ее появление и разработка имеют

положительное значение, так как привлекли внимание к актуальной проблеме –

исследованию многодневных биоритмов, отражающих влияние на живые организмы

космических факторов (Солнца, Луны, других планет) и играющих важную роль в

жизни и деятельности человека.