Виды биологических ритмов

Виды биологических ритмов

Хронобиология: возникновение и развитие

Наука, которая изучает биоритмы, называется хронобиологией. Хорошо известно еще с древних времен, что лепестки и листья растений в зависимости от времени суток совершают определенные движения. Карл Линней еще в 1745 году изобрел «цветочные часы» (на фото ниже), позволяющие определять время по распусканию и закрытию цветов.

В первой половине 19 столетия были проведены первые исследования суточных ритмов уже у человека, таких как температура тела, частота мочеиспусканий и сердечных сокращений. В учебниках по физиологии этого периода встречаются указания на существование ритмических функций, которые являются эндогенными, то есть возникают в самом организме. В 1936 окончательно установлен был эндогенный характер суточных ритмов растений и цветов. Для этого любые внешние воздействия на них были исключены.

Другие вехи развития науки хронобиологии — открытие ориентации птиц и пчел в полете по солнцу, подтверждение наличия в человеческом организме эндогенных циркадианных ритмов. Новый импульс этой науке был дан в результате исследований космоса. По-прежнему главный интерес ученых при изучении биологических ритмов представляет исследование годовых, лунных и суточных ритмов.

Природа биоритмов

Живой организм, согласно самой распространенной гипотезе, является независимой колебательной системой, характеризующейся набором ритмов, внутренне связанных. Циклы обмена веществ (катаболизм и метаболизм) происходят в клетках непрерывно. Это комплексы различных биохимических реакций — синтеза и расщепления веществ. В клетках вследствие этого, в соответствии с циклами метаболическими, непрерывно происходят изменения концентраций различных веществ (продуктов обмена, ферментов, матричной и транспортной РНК и др.), участвующих в биохимических реакциях. Параметры внутренней среды биосистем в результате данных реакций совершают непрерывные колебания, отступая от средних значений.

В живых организмах датчиками, которые определяют характер и скорость метаболических процессов, являются аллостерические гормоны и модуляторы, поддерживающие ритмичность в биологии. Это они непрерывно контролируют состояние организма. А он стремится поддержать постоянство (гомеостаз) внутренней среды — рН, температуры, осмотического давления, концентрации веществ и др. Многие механизмы задействованы в поддержании гомеостаза. Они построены в основном по принципу обратной связи. Например, избыток в крови глюкозы запускает механизм запасания этого вещества (в виде гликогена). Напротив, недостаток ее ведет к усиленному расщеплению гликогена.

Вывод из этого можно сделать следующий. В живых организмах ни один процесс не происходит непрерывно. Он должен непременно чередоваться с направленным противоположно: работа с отдыхом, вдох с выдохом, синтез с расщеплением, бодрствование со сном и т. д. Состояние живого организма, таким образом, не может быть статическим. Оно характеризуется таким понятием, как ритмичность. Определение наличия этого свойства живого организма можно произвести даже путем простого наблюдения. Вы можете заметить, что некоторые (а на самом деле все) его энергетические и физиологические параметры находятся всегда в состоянии совершения колебаний как по амплитуде, так и по частоте относительно средних значений.

Такие колебания и есть биоритмы. С помощью них живые организмы обеспечивают устойчивость своего термодинамического состояния. Позволяет успешно приспособиться к окружающей среде, ее циклическим изменениям именно ритмичность. Определение этого явления мы приводили в начале статьи.

Внутренние часы

Внешний датчик времени необязателен для синхронизации системы при высокой степени сопряженности всех ее подсистем. В процессе развития организма врожденная программа упорядоченности функций во времени модифицируется, позволяя ему приспосабливаться к временному профилю окружающей среды. Такой организм способен «предсказывать» время суток. Это позволяет ему подключать заранее различные эффекторы, которые включаются в ответную реакцию не сразу. Например, температура тела, а также содержание в плазме кортикостероидов при нормальном сне начинают задолго до его окончания повышаться. Поэтому пробуждение порой происходит раньше, чем включается свет.

Приведем и другие примеры ритмичности. Лишь те организмы выживали в процессе естественного отбора, которые обладали способностью не просто уловить в природных условиях различные изменения, но и настроить в такт внешних колебаний свой ритмический аппарат. Например, животные чередуют ритмы бодрствования и сна так, что это способствует обеспечению выгодных условий для добычи пищи. В природе репродуктивные системы (периоды бесплодия и плодородия) также приспособлены к условиям среды, являющимися самыми оптимальными для того, чтобы вырастить потомство. Многие птицы осенью улетают на юг. Это один из примеров того, как проявляется ритмичность. Биология знает и множество других примеров. Так, впадают в спячку некоторые животные. Это помогает им выжить, несмотря на то, что внешние природные условия бывают экстремальными.

Суточные биоритмы

Циркадная ритмичность в биологии — что это такое? Давайте разберемся. К суточным (циркадным) биоритмам относятся такие явления и изменения характера и интенсивности биологических процессов, периодичность повторения которых составляет 24±4 часов. Большинство физиологических и биохимических процессов обмена веществ, движения, развития, роста подвержено этим ритмам, которые обусловлены циркадным (суточным) ритмом внешней среды. Он, в свою очередь, связан с вращением вокруг своей оси нашей планеты. Примеры таких процессов: интенсивность обмена веществ, колебания температуры тела, частота деления клеток. Для всех них характерна суточная ритмичность.

Биология — наука, изучающая не только животных, но и растения. У последних, в частности, наблюдаются в ночное время ритмические циклы опускания листьев и закрытия цветков. В дневное время они раскрываются. Ритмы при этом сохраняются даже тогда, когда солнечный свет отсутствует. Это подтвердил своими опытами С.Э. Шноль, российский биофизик. Он в качестве примера привел фасоль Мэрана. Ее листья поднимались и опускались утром и вечером, даже если растение находилось в темной комнате. Оно как будто чувствовало время и внутренними физиологическими часами определяло его.

Растения обычно длительность дня определяют по переходу из одной формы в другую пигмента фитохрома при изменении характеристик солнечного света (его спектрального состава). Например, солнце на закате имеет красный цвет потому, что красный свет обладает наибольшей длиной волны и меньше, чем синий, рассеивается. В сумеречном или закатном свете много инфракрасного и красного излучений. Это и воспринимают растения, проявляя суточную ритмичность.

Биология — это наука, в которой на сегодняшний день накоплен большой опыт наблюдений за различными животными. Было установлено, в частности, что чередование периодов покоя и активности животных (ночных и дневных) также относится к суточным ритмам. Для них является важным определение времени не абсолютное, а относительное. Им нужно знать, когда солнце взойдет и сядет, поскольку дневные существа для поиска пищи используют светлую часть суток, а ночные — темную.

Приведем пример — рассмотрим суточный ритм обитающего на побережье Атлантического океана манящего краба. Он меняет свою окраску, проявляя суточную ритмичность. Биология — это наука, которая, как и другие, выявляет закономерности. Для чего же краб меняет свою окраску? Давайте разберемся.

Краб утром более светлый, но когда солнце все выше поднимается над горизонтом, он становится все темнее. Играя защитную роль, пигмент предохраняет манящего краба от палящих лучей солнца. Если при этом бывает отлив, то ему помогает более темная окраска оставаться на прибрежном песке незамеченным. А именно туда в поисках пищи отправляется краб.

Суточные ритмы у человека

Около 300 физиологических функций, которые имеют суточные ритмы, наблюдается в человеческом организме. Масса тела, исходя из циркадианной системы человека, максимальной является в 18-19 часов, частота дыхания — в 13-16 часов, сердечных сокращений — в 15-16 часов, уровень в крови эритроцитов — в 11-12 часов, лейкоцитов — в 21-23 часа и т. д.

Психические процессы ускоряются вечером и замедляются утром. На ритмы психических и физиологических функций, в свою очередь, влияют смены бодрствования и сна, покоя и активности. От множества факторов зависят в период бодрствования параметры кривой работоспособности: от уровня мотивации, приема пищи, общей обстановки, типа личности и т. д.

Термином «десинхроноз» обозначают нарушение в биологической системе временной упорядоченности ритмов. Изучение его механизмов имеет большое значение в деле организации труда и отдыха персонала, при проведении различных профилактических мероприятий, направленных на охрану здоровья. Десинхроз, в частности, наблюдается у лиц, которые совершили перелет на большое расстояние (через 4-5 часовых поясов), при смене режима работы с дневного на ночной, а также у космонавтов при совершении космических полетов.

Лунные биоритмы

Циркалунарные (лунные) биоритмы — ритмы, период которых составляет в среднем 29,53 дней. Эти ритмы в биологии соответствуют лунно-месячному циклу, то есть циклу фаз луны.

На многие геофизические процессы влияет периодичность вращения Луны вокруг нашей планеты. Например, меняется освещенность ночью, температура, давление воздуха, магнитные поля Земли, направление ветра. Все эти явления для циркалунарных ритмов являются временными указателями.

У морских организмов обнаруживаются самые впечатляющие примеры того, как эти ритмы влияют на жизненные процессы. Например, морской червь Палоло, обитающий на коралловых рифах, в октябре и ноябре, в заключительную декаду лунного цикла и при этом в определенное время суток, отделяет в воду свою заднюю часть, которая наполнена продуктами половой системы. Это нужно для продолжения рода.

Лунные циклы периодов рождаемости и оплодотворения могут быть не только синодическими (как в предыдущем примере). Встречаются и сизигические с интервалом в 14,7 дней. Так, один вид рыб, обитающих на берегу Калифорнийского залива, в полнолуние и новолуние (во время прилива) откладывает на пляж икру. Она развивается в течение 14 дней на берегу и в воду попадает со следующим приливом.

Лунный свет, о чем мы уже упоминали, обусловливает различия освещенности в ночное время. Это способствует тому, что активность животных, которые ведут вечерний или ночной образ жизни, меняется. Даже если исключить воздействие лунного света в лаборатории, периодичность циркалунарных процессов сохраняется. Она может обуславливаться другими факторами, связанными с лунным циклом. К примеру, это колебания магнитного поля нашей планеты.

Лунный цикл влияет также на рост растений. Это можно показать на примере колебаний урожайности редиса, картофеля и бобовых. Уже долгое время используются лунные календари, помогающие определить оптимальное время для агротехнических мероприятий и посадки растений.

Годичные биоритмы

Цирканнуальные (годичные) биоритмы в биологии имеют период колебания, составляющий 1 год ± 2 месяца. Они связаны с вращением вокруг Солнца нашей планеты.

Наблюдаются эти ритмы у всех организмов, от тропической до полярной зоны. Выраженность их нарастает по мере того, как увеличивается географическая широта. Анализ ритмичности позволил ученым сделать вывод о том, что у организмов, населяющих полярные и умеренные зоны, в которых наиболее заметны сезонные различия, она проявляется отчетливо. Основу годичных биоритмов составляют, во-первых, приспособительные реакции, возникающие в ответ на изменение важнейших параметров окружающей среды (водного режима, количественного и качественного состава пищи, температуры).

Во-вторых, ее составляет реакция организма на сигнальные факторы среды (например, изменения напряженности геомагнитного поля, фотопериода, появление определенных химических компонентов). Проявляются годичные биоритмы, например, в явлениях кочевок, миграций, летней и зимней спячки, репродуктивных процессах и т. д.

Многим животным зимняя спячка помогает пережить неблагоприятный период. Удивительно точно звери определяют время для нее. Медведь, например, в свою берлогу укладывается всегда накануне снегопада. И он спит после этого до апреля, пока температура не составит 12 °С (то есть 5,5 месяцев). В это время он существует за счет жира, накопленного с осени. Его запас составляет практически треть всей массы тела животного. Температура тела медведя во время спячки снижается примерно на 10 °С, в 3 раза уменьшается частота его дыхания. Это помогает экономить жизненные ресурсы, накопленные в теплое время. Так проявляется ритмичность организма медведя. Если нарушился ритм, и зверь не залег в берлогу по каким-то причинам или вдруг в середине зимы проснулся, он почти обречен на гибель. Шатуна будет одолевать множество паразитов, которые в слабеющем организме, страдающем от голода, бурно развиваются.

Итак, многочисленные примеры ритмичности были представлены в этой статье. Они подтверждают, что это всеобщее явление в животном мире. Биоритмы, более того, являются определяющим фактором существования живых организмов. Принцип ритмичности встречается на всех уровнях организации биосистем. Он служит для того, чтобы адаптировать организм для лучшего функционирования в окружающей среде.

7.Биологические ритмы

Одно из фундаментальных свойств живой природы — это цикличность большинства происходящих в ней процессов. Между движением небесных тел и живыми организмами на Земле существует связь (рис. 7.1).

Рис. 7.1. Солнечная система: Солнце и девять больших планет

Живые организмы не только улавливают свет и тепло солнца и луны, но и обладают различными механизмами, точно определяющими положение Солнца, реагирующими на ритм приливов, фазы луны и движение нашей планеты. Они растут и размножаются в ритме, который приурочен к продолжительности дня и смене времени года, обусловленном в свою очередь движением Земли вокруг Солнца. Совпадение фаз жизненного цикла с временем года, к условиям которого они приспособлены, имеет решающее значение для существования вида. В процессе исторического развития циклические явления, происходящие в природе, были восприняты и усвоены живой материей, и у организмов выработалось свойство периодически изменять свое физиологическое состояние.

Равномерное чередование во времени каких-либо состояний организма называется биологическим ритмом.

Различают внешние (экзогенные), имеющие географическую природу и следующие за циклическими изменениями во внешней среде, и внутренние (эндогенные), или физиологические, ритмы организма.

7.2.Внутренние, физиологические, ритмы

Внутренние, физиологические, ритмы возникли исторически. Ни один физиологический процесс в организме не осуществляется непрерывно. Обнаружена ритмичность в процессах синтеза ДНК и РНК в клетках, в синтезе белков, в работе ферментов, деятельности митохондрий. Деление клеток, сокращение мышц, работа желез внутренней секреции, биение сердца, дыхание, возбудимость нервной системы, т. е. работа всех клеток, органов и тканей организма подчиняется определенному ритму. Каждая система имеет свой собственный период. Действиями факторов внешней среды изменить этот период можно лишь в узких пределах, а для некоторых процессов практически невозможно. Данную ритмику называют эндогенной.

Внутренние ритмы организма соподчинены, интегрированы в целостную систему и выступают в конечном итоге в виде общей периодичности поведения организма. Организм как бы отсчитывает время, ритмически осуществляя свои физиологические функции. Как для внешних, так и для внутренних ритмов наступление очередной фазы прежде всего зависит от времени. Отсюда время выступает как один из важнейших экологических факторов, на который должны реагировать живые организмы, приспосабливаясь к внешним циклическим изменениям природы.

Изменения в жизнедеятельности организмов нередко совпадают по периоду с внешними, географическими циклами. Среди них такие, как адаптивные биологические ритмы — суточные, приливно-отливные, равные лунному месяцу, годовые. Самые важные биологические функции организма (питание, рост, размножение и т. д.) благодаря им совпадают с наиболее благоприятными для этого времени суток и года.

Суточный режим. Дважды в сутки, на рассвете и на закате, активность животных и растений на нашей планете меняется так сильно, что приводит нередко к практически полной, образно выражаясь, смене «действующих лиц». Это так называемый суточный ритм, обусловленный периодическим изменением освещенности из-за вращения Земли вокруг своей оси. В зеленых растениях фотосинтез идет только в светлое (дневное) время суток. У растений нередко открывание и закрывание цветков, поднятие и опускание листьев, максимальная интенсивность дыхания, скорость роста колеоптиля и др. приурочены к определенному времени суток (рис. 7.3).

Рис. 7.3. Цветочные часы

Примечание в кружках показано примерное время открывания и закрывания

цветков у разных растений

Некоторые виды животных активны лишь при солнечном свете, другие, напротив, его избегают. Различия между дневным и ночным образом жизни — явление сложное, и связано оно с разнообразными физиологическими и поведенческими адаптациями, которые выработаны в процессе эволюции. Млекопитающие обычно более активны ночью, но существуют и исключения, например человек: зрение человека, так же как и человекообразных обезьян, приспособлено к дневному свету. Свыше 100 физиологических функций, затронутых суточной периодичностью, отмечено у человека: сон и бодрствование, изменение температуры тела, ритма сердечных сокращений, глубины и частоты дыхания, объема и химического состава мочи, потоотделения, мышечной и умственной работоспособности и т. д. Таким образом, большинство животных подразделяется на две группы видов — дневную и ночную, практически не встречающиеся друг с другом (рис. 7.4).

Рис. 7.4. Дневной и ночной порядок питания у животных

Дневные животные (большая часть птиц, насекомых и ящериц) на закате солнца отправляются спать, а мир заполняют ночные животные (ежи, летучие мыши, совы, большинство кошачьих, травяные лягушки, тараканы и др.). Имеются виды животных с приблизительно одинаковой активностью как днем, так и ночью, с чередованием коротких периодов покоя и бодрствования. Такой ритм называют полифазным (ряд хищников, многие землеройки и т. д.).

Суточный ритм четко прослеживается в жизни обитателей крупных водных систем — океанов, морей, больших озер. Зоопланктон ежедневно совершает вертикальные миграции, поднимаясь к поверхности на ночь и опускаясь днем (рис. 7.5).

Рис. 7.5. Ежедневные вертикальные миграции самок

веслоногого рачка Calanus finmarchicus (по Р. Дажо, 1975)

Вслед за зоопланктоном вверх-вниз перемещаются питающиеся им более крупные животные, а за ними — еще более крупные хищники. Считается, что вертикальные перемещения планктонных организмов происходят под влиянием многих факторов: освещенности, температуры, солености воды, гравитации, наконец, просто голода. Однако первичным все же является, по мнению большинства ученых, освещенность, так как ее изменение может вызывать изменение реакции животных на гравитацию.

У многих животных суточная периодичность не сопровождается существенными отклонениями физиологических функций, а проявляется в основном изменениями двигательной активности, например, у грызунов. Наиболее четко физиологические сдвиги в течение суток можно проследить у летучих мышей. В период дневного покоя летом многие из летучих мышей ведут себя как пойкилотермные животные. Температура их тела в это время практически совпадает с температурой среды. Пульс, дыхание, возбудимость органов чувств резко понижены. Для взлета потревоженная летучая мышь долго разогревается за счет химической теплопродукции. Вечером и ночью — это типичные гомойотер-мные млекопитающие с высокой температурой тела, активными и точными движениями, быстрой реакцией на добычу и врагов.

Периоды активности у одних видов живых организмов приурочены к строго определенному времени суток, у других могут сдвигаться в зависимости от обстановки. Например, активность жуков-чернотелок или пустынных мокриц сдвигается на разное время суток в зависимости от температуры и влажности на поверхности почвы. Из норок они выходят рано утром и вечером (двухфазный цикл), или только ночью (однофазный цикл), или в течение всего дня. Другой пример. Открывание цветков шафрана зависит от температуры, соцветий одуванчика от освещенности: в пасмурный день корзинки не раскрываются. Эндогенные суточные ритмы от экзогенных можно отличить экспериментальным путем. При полном постоянстве внешних условий (температура, освещенность, влажность и др.) у многих видов продолжают сохраняться длительное время циклы, близкие по периоду к суточному. Так, у дрозофил такой эндогенный ритм отмечается в течение десятков поколений. Следовательно, живые организмы приспосабливались воспринимать колебания внешней среды и соответственно им настраивали свои физиологические процессы. Это происходило в основном под влиянием трех факторов — вращении Земли по отношению к Солнцу, Луне и звездам. Эти факторы, накладываюсь друг на друга, воспринимались живыми организмами как ритмика, близкая, но не точно соответствующая 24-часовому периоду. Это и явилось одной из причин некоторого отклонения эндогенных биологических ритмов от точного суточного периода. Данные эндогенные ритмы получили название циркадных (от лат. circa — около и dies — день, сутки), т. е. приближающимися к суточному ритму.

У разных видов и даже у разных особей одного вида циркад-ные ритмы, как правило, различаются по продолжительности, но под влиянием правильного чередования света и темноты могут стать равными 24 ч. Так, если летяг (Pebromys volans) содержать в абсолютной темноте беспрерывно, то все они просыпаются и ведут активный образ жизни вначале одновременно, но вскоре — в разное время, и при этом каждая особь сохраняет свой ритм. При восстановлении правильного чередования дня и ночи периоды сна и бодрствования летяг снова становятся синхронными. Отсюда вывод, что внешний раздражитель (смена дня и ночи) регулируют врожденные циркадные ритмы, приближая их к 24-часовому периоду.

Стереотип поведения, обусловленный циркадным ритмом, облегчает существование организмов при суточных изменениях среды. Вместе с тем при расселении растений и животных, попадании их в географические условия с другой ритмикой дня и ночи прочный стереотип может быть неблагоприятным. Расселитель-ные возможности тех или иных видов живых организмов нередко ограничены глубоким закреплением их циркадных ритмов.

Кроме Земли и Солнца, есть еще одно небесное тело, движение которого заметно сказывается на живых организмах нашей планеты, — это Луна. У самых различных народов существуют приметы, говорящие о влиянии Луны на урожайность сельскохозяйственных культур, естественных лугов и пастбищ, поведение человека и животных. Периодичность, равная лунному месяцу, в качестве эндогенного ритма выявлена как у наземных, так и водных организмов. В приуроченности к определенным фазам Луны периодичность проявляется в роении ряда комаров-хирономид и поденок, размножении японских морских лилий и многощетинковых червей палоло (Eunice viridis). Так, в необычном процессе размножения морских многощетинковых червей палоло, которые обитают в коралловых рифах Тихого океана, роль часов играют фазы Луны. Половые клетки червей созревают раз в год примерно в одно и то же время — в определенный час определенного дня, когда Луна находится в последней четверти. Задняя часть тела червя, набитая половыми клетками, отрывается и всплывает на поверхность. Яйца и сперма выходят наружу, и происходит оплодотворение. Верхняя половина тела, оставшаяся в норе кораллового рифа, к следующему году снова наращивает нижнюю половину с половыми клетками. Периодическое изменение интенсивности лунного света в течение месяца влияет на размножение и других животных. Начало двухмесячной беременности гигантских лесных крыс Малайзии обычно приходится на полнолуние. Не исключено, что яркий лунный свет стимулирует зачатие у этих ночных животных.

Периодичность, равная лунному месяцу, выявлена у ряда животных в реакции на свет и слабые магнитные поля, в скорости ориентации. Высказывается мнение, что на полнолуние приходятся периоды максимальной эмоциональной приподнятости у людей; 28-дневный менструальный цикл женщин, возможно, унаследован от предков млекопитающих, у которых синхронно со сменой фаз Луны менялась и температура тела.

Приливно-отливные ритмы. Влияние Луны прежде всего сказывается на жизни водных организмов морей и океанов нашей планеты, связано с приливами, которые обязаны своим существованием совместному притяжению Луны и Солнца. Движение Луны вокруг Земли приводит к тому, что существует не только суточная ритмика приливов, но и месячная. Максимальной высоты приливы достигают примерно раз в 14 дней, когда Солнце и Луна находятся на одной прямой с Землей и оказывают максимальное воздействие на воды океанов. Сильнее всего ритмика приливов сказывается на организмах, обитающих в прибрежных водах. Чередование приливов и отливов для живых организмов здесь важнее, чем смена дня и ночи, обусловленная вращением Земли и наклонным положением земной оси. Этой сложной ритмике приливов и отливов подчинена жизнь организмов, обитающих в первую очередь в прибрежной зоне. Так, физиология рыбки-грунина, обитающей у побережья Калифорнии, такова, что в самые высокие ночные приливы они выбрасываются на берег. Самки, зарыв хвост в песок, откладывают икру, затем самцы оплодотворяют ее, после чего рыбы возвращаются в море. С отступлением воды оплодотворенная икра проходит все стадии развития. Выход мальков происходит через полмесяца и приурочен к следующему высокому приливу.

Сезонная периодичность относится к числу наиболее общих явлений в живой природе. Непрекращающаяся смена времени года, обусловленная вращением Земли вокруг Солнца, всегда восхищает и поражает человека. Весной все живое пробуждается от глубокого сна, по мере того как тают снега и ярче светит солнце. Лопаются почки и распускается молодая листва, молодые зверята выползают из нор, в воздухе снуют насекомые и вернувшиеся с юга птицы. Смена времен года наиболее заметно протекает в зонах умеренного климата и северных широтах, где контрастность метеорологических условий разных сезонов года весьма значительна. Периодичность в жизни животных и растений является результатом приспособления их к годичному изменению метеорологических условий. Она проявляется в выработке определенного ежегодного ритма в их жизнедеятельности, согласованного с метеорологическим ритмом. Потребность в пониженных температурах в осенний период и в тепле в период вегетации означает, что для растений умеренных широт имеет значение не только общий уровень тепла, но и определенное распределение его во времени. Так, если растениям дать одинаковое количество тепла, но по-разному распределенного: одному теплое лето и холодную зиму, а другому соответствующую постоянную среднюю температуру, то нормальное развитие будет только в первом случае, хотя общая сумма тепла в обоих вариантах одинакова (рис. 7.6).

Рис. 7.6. Сезонный термопериодизм на примере пролески Scilla sibirica:

А — нормальная сезонная смена температур: теплое лето и холодная осень; Б — постоянная средняя температура. Фенофазы: 1 — прорастание, буто-низация; 3 — цветение и плодоношение; 4 — отмирание. Жирные линии — периоды холода или средней температуры. Выгонка при 18°С (по Т. К. Горышиной, 1979)

Потребность растений умеренных широт в чередовании в течение года холодных и теплых периодов получила название сезонного термопериодизма.

Нередко решающим фактором сезонной периодичности является увеличение продолжительности дня. Продолжительность дня меняется на протяжении всего года: дольше всего солнце светит в день летнего солнцестояния в июне, меньше всего — в день зимнего солнцестояния в декабре.

У многих живых организмов имеются специальные физиологические механизмы, реагирующие на продолжительность дня и в соответствии с этим изменяющие их образ действий. Например, пока продолжительность дня составляет 8 ч, куколка бабочки-сатурнии спокойно спит, так как на дворе еще зима, но как только день становится длиннее, особые нервные клетки в мозге куколки начинают выделять специальный гормон, вызывающий ее пробуждение.

Сезонные изменения мехового покрова некоторых млекопитающих также определяются относительной продолжительностью дня и ночи, мало или не зависят от температуры. Так, постепенно искусственно сокращая светлое время суток в вольере, ученые как бы имитировали осень и добивались того, что содержащиеся в неволе ласки и горностаи раньше времени меняли свой коричневый летний наряд на белый зимний.

Общепринято считать, что существует четыре времени года (весна, лето, осень, зима). Экологи же, изучающие сообщества умеренного пояса, обычно выделяют шесть времен года, различающиеся по набору видов в сообществах: зима, ранняя весна, поздняя весна, раннее лето, позднее лето и осень. Общепринятого деления года на четыре сезона не придерживаются птицы: состав сообщества птиц, куда входят как постоянные обитатели данной местности, так и птицы, проводящие здесь зиму или лето, все время меняется, при этом максимальной численности птицы достигают весной и осенью во время пролетов. В Арктике, по сути дела, существует два времени года: девятимесячная зима и три летних месяца, когда солнце не заходит за горизонт, почва оттаивает и в тундре просыпается жизнь. По мере продвижения от полюса к экватору смена времени года все меньше определяется температурой, а все больше и больше влажностью. В пустынях умеренного пояса лето — это период, когда жизнь замирает, и расцветает ранней весной и поздней осенью.

Смена времени года связана не только с периодами обилия или недостатка пищи, но и с ритмом размножения. У домашних животных (коров, лошадей, овец) и животных в естественной природной среде умеренного пояса потомство обычно появляется весной и подрастает в наиболее благоприятный период, когда больше всего растительной пищи. Поэтому может возникнуть мысль, что весной размножаются вообще все животные.

Однако размножение многих мелких млекопитающих (мышей, полевок, леммингов) часто не имеет строго сезонной приуроченности. В зависимости от количества и обилия кормов размножение может идти как весной, так и летом, и зимой.

В природе наблюдается кроме суточных и сезонных ритмов .многолетняя периодичность биологических явлений. Она определяется изменениями погоды, закономерной ее сменой под влиянием солнечной активности и выражается чередованием урожайных и неурожайных лет, лет обилия или малочисленности популяций (рис. 7.7).

Рис. 7.7. Принципиальная схема прироста леса и размножения животных

(зайца-беляка) в разные годы солнечного цикла (по Стетсену)

Д. И. Маликов за 50 лет наблюдений отметил пять крупных волн изменений поголовья скота или столько, сколько было солнечных циклов (рис. 7.8). Такая же связь проявляется в цикличности изменений удоев молока, годовом приросте мяса, шерсти у овец, а также в других показателях сельскохозяйственного пооизводства.

Рис. 7.8. Изменения поголовья мелкого рогатого скота и коров в связи с колебаниями магнитной и солнечной активности (по Д. И. Маликову)

Периодичность изменений свойств вируса гриппа связывают с солнечной активностью.

Согласно прогнозу, после относительно спокойного по гриппу периода начала 80-х гг. XX в. с 2000 г. ожидается резкое усиление интенсивности его распространения.

Различают 5-6- и 11-летние, а также 80—90-летние или вековые циклы солнечной активности. Это позволяет в какой-то мере объяснить совпадения периодов массового размножения животных и роста растений с периодами солнечной активности.

Биологические ритмы

Биологические ритмы — периодически повто­ряющиеся изменения интенсивности биологических про­цессов и явлений. Они присущи всем живым организмам и отмечаются на всех уровнях организации жизни. Ритмы у растений могут быть суточные (движения листьев) и сезонные (опадение и распускание листвы и т.д.). Ритмы животного — суточные (бодрствование, сон), сезонные (линька, миграции, брачный период и т.д.). Ритмический характер могут носить колебания численности популяций.

Биологические ритмы наследственно закреплены и являются важнейшими факторами естественного отбора и адаптации организмов.

Ритмы, задаваемые внутренними «часами», называют­ся эндогенными — в отличие от экзогенных, которые регулируются внешними факторами. Но большинство био­логических ритмов смешанные. Главным внешним факто­ром, регулирующим ритмическую активность, является длина светового дня. Конкретная природа «часов» неиз­вестна, но нет сомнений, что здесь действует какой-то физиологический механизм, который может включать как нервные, так и эндокринные компоненты.

Влияние фотопериода широко исследовалось в связи с поведением млекопитающих, птиц и насекомых. Хотя он, несомненно, играет важную роль в контроле таких видов активности, как подготовка к зимней спячке у млекопита­ющих, перелеты у птиц и диапауза у насекомых.

У некоторых животных существуют лунные и прилив­ные ритмы.

Поведение многих насекомых, ведущих полностью наземный образ жизни контролируется, по-видимому, эн­догенными ритмами, связанными с чередованием света и темноты.

Биологические ритмы с периодом около 24 часов на­зывают циркадианными или околосуточными ритмами. Суточные ритмы контролируются каким-то эндогенным механизмом — «биологическими часами», ход которых настраивается внешними факторами.

Суточные ритмы имеют разнообразное адаптивное значение, специфическое для каждого вида и, в частности, связанное с ориентацией. Такие существа, как рыбы, птицы, насекомые, мигрирующие на большие расстояния, используют в качестве компаса солнце и звезды Другие животные, пчелы, муравьи ориентируются по солнцу при поисках пищи и возвращении домой

Примером ситуации, когда присущий человеку физио­логический суточный ритм отклоняется от естественного чередования дня и ночи, может служить «сдвиг фаз», с которым все чаще приходится сталкиваться пассажирам дальних авиалиний.

Тема 7: Биологические ритмы человека.

Время: 2 часа.

Учебная цель: уяснить значение биоритмов организма как фона для развития адаптационных реакций.

1. Хронофизиология — наука о временной зависимости физиологических процессов. Составной частью хронобиологии является учение о биологических ритмах.

Ритмичность биологических процессов — неотъемлемое свойство живой материи. Живые организмы в течение многих миллионов лет живут в условиях ритмических изменений геофизических параметров среды. Биоритмы — это эволюционно закрепленная форма адаптации, определяющая выживаемость организмов путем приспособления их к ритмически меняющимся условиям среды обитания. Закрепленность этих биоритмов обеспечила опережающий характер изменения функций, т. е. функции начинают меняться еще до того, как произойдут соответствующие изменения в окружающей среде. Опережающий характер изменений функций имеет глубокий адаптационный смысл и значение, предупреждая напряженность перестройки функций организма под влиянием уже действующих на него факторов.

2. Биологическим ритмом (биоритмом)называется регулярное самоподдерживающееся и в известной мере автономное чередование во времени различных биологических процессов, явлений, состояний организма.

Классификация биологических ритмов.

По классификации хронобиолога Ф. Халберга, ритмические процессы в организме делятся на три группы. К первой относятся ритмы высокой частоты с периодом до 1/2 ч. Ритмы средней частоты имеют период от 1/2 ч до 6 сут. Третью группу составляют ритмы с периодом от 6 сут до 1 года (недельный, лунный, сезонный, годичный ритмы).

Околосуточные биоритмы делят на циркадианные, или циркадные (circa — около, dies — день, лат). Пример: чередование сна и бодрствования, суточные изменения температуры тела, работоспособности, мочеобразования, артериального давления и др.

Хронотип- это специфическая организация работы всего организма в течение суток. Специалисты, занимающиеся физиологией труда, считают, чтомаксимальная работоспособность (и соответственно активность) существует в два временных периода: с 10 до 12 и с 16 до 18 ч, в 14 ч отмечен спад работоспособности, есть он и в вечернее время. Минимальная работоспособность в 2 – 4 часа ночи. Однако у большой группы людей (50 %) повышена работоспособность в утреннее время («жаворонки») или в вечернее и ночное время («совы»). Считается, что «жаворонков» больше в среде рабочих и служащих, а «сов» — среди представителей творческих профессий. Впрочем, есть мнение, что «жаворонки» и «совы» формируются в результате многолетнего, предпочтительно утреннего или вечернего бдения.

Резистентность организма наиболее высока в утренние часы. Чувствительность зубов к болевым раздражителям наиболее высока в вечерние часы (максимальна в 18 часов).

Ритмы с периодом менее суток— инфрадианные (infra — меньше, лат., т. е. цикл повторяется меньше одного раза в сутки). Пример: фазы нормального сна, периодическая деятельность пищеварительного тракта, ритмы дыхания и сердечной деятельности и др.

Ритмы с периодом более суток— ультрадианные (ultra — сверх, лат., т. е. частота больше одного раза в сутки). Пример: менструальный цикл у женщин, зимняя спячка у некоторых животных и др.

Согласно классификации Смирнова В.М все биоритмы классифицируют по источнику происхождения: физиологические, геофизические и геосоциальные биоритмы.

Физиологические ритмы- непрерывная циклическая деятельность всех органов, систем, отдельных клеток организма, обеспечивающая выполнение их функций и протекающая независимо от социальных и геофизических факторов.

  • Физиологические биоритмы сформировались в процессе эволюции в результате возрастания функциональной нагрузки на отдельные клетки, органы, системы.

  • Значение физиологических ритмов заключается в обеспечении оптимального функционирования клеток, органов и систем организма. Исчезновение физиологических биоритмов означает прекращение жизни. Возможность изменения частоты физиологических ритмов обеспечивает быструю адаптацию организма к различным условиям жизнедеятельности.

Геосоциальные биоритмыформируются под влиянием социальных и геофизических факторов.

  • Значение геосоциальных биоритмов заключается в приспособлении организма к режиму труда и отдыха. Возникновение в живых системах автоколебаний с периодами, близкими к циклам труда и отдыха, свидетельствует о высоких адаптивных возможностях организма.

Геофизические биоритмы- это циклические изменения деятельности клеток, органов, систем и организма в целом, а также резистентности, миграции и размножения, обусловленные геофизическими факторами. Геофизические биоритмы представляют собой циклические колебания физиологических биоритмов, обусловленные изменениями факторов среды обитания.

  • Геофизические биоритмы сформировались под действием природных факторов, во многом они связаны с временами года, фазами Луны.

  • Значение геофизических биоритмов – они обеспечивают приспособление организма к циклическим изменениям в природе.

Таблица 1. Характеристика биоритмов человека

Виды биоритмов

Наследуемость

Устойчивость

Видовая специфичность

Физиологические

Врожденные

Постоянны в покое, быстро (секун ды-минуты) изменяются при изменении интенсивности работы организма

Характерна

Геофизические

Врожденные

Весьма устойчивы, могут медленно изменяться через несколько поколений при изменении среды обитания. Некоторые (менструальный цикл) вообще не изменяются

Свойственна некоторым биоритмам (например, менструальному циклу)

Геосоциальные

«Сплав» врожденных и приобретенных ритмов с преобладанием последних

Устойчивы, но могут медленно изменяться при изменении режима труда и отдыха, места жительства

Не характерна

Таблица 2. Классификация биоритмов человека

Наименование биоритмов

Частота биоритмов

Основные физиологические ритмы

Циклы электроэнцефалограммы: альфа-ритм

8 – 13 /с

Циклы сердечной деятельности

60 – 80 /мин

Дыхательные циклы

14 — 18 /мин

Циклы пищеварительной системы:

  • базальные электрические ритмы

  • перистальтические волны желудка

  • голодные периодические сокращения желудка

  • 6-12 /мин

  • 3 /мин

  • 1 / 1,5 ч

Геосоциальные биоритмы

Околосуточные (циркадианные):

ультрадианные (уровень работоспособности, гормональные сдвиги и др.)

0,5 – 0,7 /сут

циркадианные (уровень работоспособности, интенсивность метаболизма и деятельности внутренних органов и др.)

0,8 – 1,2 /сут

инфрадианные (например выделение некоторых гормонов с мочой)

1 / (28 ч – 4 сут)

Околонедельные (циркасептанные), например, уровень работоспособности

1 / (7±3 сут)

Геофизические биоритмы

Околомесячные (циркатригинтанные), например, менструальный цикл)

1 / (30±5 сут)

Окологодичные (цирканнуальные):

ультраннулярные (сопротивление дыхательных путей у женщин)

1 / (несколько мес)

цирканнулярные (сопротивление дыхательных путей у мужчин, содержание В-лимфоцитов у человека, обмен веществ)

1 / (около года)

Изменение работоспособности человека протекает в соответствии с тремя циклами:

1.физический ритм (продолжительность — 23 дня); 2.эмоциональный ритм (продолжительность — 28 дней).

В положительном его периоде люди склонны к хорошему настроению и весьма контактны. 3.интеллектуальный ритм (продолжительность — 33 дня).

Эти ритмы «запускаются» в момент рождения и сохраняются затем с удивительным постоянством в течение всей жизни. Первая половина периода каждого ритма характеризуется нарастанием, вторая – спадом физической, эмоциональной и интеллектуальной активности. День перехода от положительной половины цикла к отрицательной или обратно называют критическим, или нулевым. Именно в этот день с людьми чаще происходят несчастные случаи.

3. Параметры биоритма:

Период(Т) — продолжительность одного цикла, то есть длина промежутка времени до первого повтора. Выражается в единицах времени.

Частота- число циклов, завершившихся в единицу времени, — это частота процесса.

Мезор(М) — уровень среднего значения показателей изучаемого процесса (среднее значение полезного сигнала). Позволяет судить о среднесуточной величине показателя, так как позволяет игнорировать случайные отклонения.

Амплитуда(А) — наибольшее отклонение сигнала от мезора (в обе стороны от средней). Характеризует мощность ритма.

Фаза ритма(Φ, φ,∅) — любая часть цикла, мгновенное состояние, момент цикла, когда регистрируется конкретная величина сигнала. При этом обычно длительность цикла принимают за 360° С, или 2π радиан.

Акрофаза- точка времени в периоде, которое соответствует максимуму синусоиды, — когда отмечается максимальное значение исследуемого параметра. Имеет большое значение для фармакологической коррекции.

Батифаза- точка времени в периоде, когда отмечается минимальное значение исследуемого параметра.

Имеется большое число различных факто­ров, обеспечивающих формирование биоло­гических ритмов.

Главными из них являются следующие:

  • фотопериодика (смена света и темноты), влияющая на двигательную активность;

  • циклические колебания геомагнитного поля;

  • цикличность режимов питания;

  • цикличность изменений температуры ок­ружающей среды (день—ночь, зима—лето) в связи с вращением Земли вокруг своей оси, а также вокруг Солнца;

  • цикличность фаз Луны;

  • циклические изменения (хотя и незначи­тельные) силы притяжения Земли.

Особо важную роль в формировании биоритмов человека играют социальные факторы; в основном это цик­личные режимы труда, отдыха, общественной деятельности. Однако главным (первичным) фактором формирования биоритмов челове­ка является геофизический фактор (фотопери­одизм) — чередование светлого и темного времени суток, предопределяющее двига­тельную и творческую активность человека в составе цикла день—ночь.

Важное место в становлении биоритмов и самой жизни имеет гравитация. Жизнь развивалась на Земле в условиях дей­ствия силы тяготения. Наиболее убедительным примером реакции растительных организмов на силу тяжести служит геотропизм расте­ний — рост корней вниз, стебля — вверх под влиянием земного притяжения. Именно поэтому жизнь растений на­рушается в космосе: корни растут в различ­ных направлениях, а не в землю.

Биологические часы — это структуры и механизмы биологических рит­мов, сформированные и закрепленные под влиянием геофизических и социальных фак­торов.

Гипотезы о локализации часов:

— Биологические часы локализуются в эпифизе. Продукция мелатонина тесно коррелирует с изменением освещенности (день—ночь), половых гормонов. В темное время суток в эпифизе воз­растает продукция мелатонина, в светлое — серотонина.

— Биологические часы локализуются супрахиазмальном ядре (СХЯ) гипоталамуса.

— Роль часов выполняют клеточные мембраны (мембран­ная теория).

— Роль часов выполняет кора большого мозга. У живот­ных с удаленной корой большого мозга нару­шается чередование сон—бодрствование.

— Широкое распространение получи­ла хронон-гипотеза. Согласно хронон-гипоте- зе, клеточными часами является цикл синте­за белка, продолжительность которого около 24 ч.

Существуют «большие» биологические часы, отсчитывающие длительность жизни. Они констатируют суммарные изменения в гомеостазе организма от момента его рождения до смерти. «Большие» биологические часы «идут» неравномерно. Многие факторы влияют на них, ускоряя (факторы риска) или замедляя их ход, укорачивая или удлиняя жизнь.

Ритмозадающий стимул может быть и внешним. «Лунный месяц» оказался эволюционно закрепленным в ритмичности физиологических процессов (менструальный цикл), так как Луна оказывает влияние на ряд земных явлений, которые в свою очередь воздействуют на живые организмы, и они адаптивно изменяют свои функции. К физическим синхронизаторам относятся также колебания температуры и влажности воздуха, барометрического давления, напряженности электрического и магнитного полей Земли, меняющихся и в связи с солнечной активностью, также имеющей периодичность. С солнечной активностью А. Л. Чижевский справедливо связывал «эхо солнечных бурь» — ряд заболеваний человека.

В естественных условиях ритм физиологической активности человека синхронизирован с его социальной активностью, обычно высокой днем и низкой ночью. При перемещениях человека через временные пояса (особенно быстро на самолете через несколько временных поясов) наблюдается десинхронизация функций.Это проявляется в усталости, раздражительности, расстройстве сна, умственной и физической угнетенности; иногда наблюдаются расстройства пищеварения, изменения артериального давления. Эти ощущения и функциональные нарушения возникают в результате десинхронизации циркадианных закрепленных ритмов физиологических процессов с измененным временем световых суток (астрономических) и социальной активности в новом месте пребывания человека.

Часто встречающимся видом десинхронизации биологического и социального ритмов активности является работа в вечернюю и ночную смену на предприятиях с круглосуточным режимом работы. При переходе с одной смены на другую происходит десинхронизация биоритмов, и они не полностью восстанавливаются к следующей рабочей неделе, так как на перестройку биоритмов человека в среднем необходимо примерно 2 недели. У работников с напряженным трудом (например, авиадиспетчеры, авиапилоты, водители ночного транспорта) и переменной сменностью работы нередко наблюдается временная дезадаптация — десинхроноз. У этих людей нередко отмечаются различные виды патологии, связанные со стрессом, — язвенная болезнь, гипертония, неврозы. Это плата за нарушение циркадианных биоритмов.

Десинхроноз– это расстройство циркадианных биоритмов.

Стадии:

1. рассогласование (несколько дней);

2. постепенное формирование новых биоритмов (7 – 10 дней);

3. полного восстановления (ч/з 14 дней.)

Вопросы для самоподготовки

  1. Понятие о хронофизиологии.

  2. Биоритмы человека, их классификация.

  3. Характеристика основных параметров биоритмов.

  4. Факторы, обусловливающие биоритмы.

  5. Управление внутренними колебательными процессами в организме

  6. Понятие о десинхронозе.

Домашнее задание

    1. Составить таблицу ритмических процессов организма по следующей схеме:

      Физиологические показатели

      Биологические ритмы

    2. Нарисовать кривую биоритма, обозначить её фазы.

    3. Зарисовать график суточной ритмики работоспособности человека.

Самостоятельная работа на занятии

Таблица 7.2

Задание

Объект

Программа действия

Ориентировочные основы действия

1. Составить графики физического, эмоционального и интеллектуального биоритмов

Человек

Постройте графики физического, эмоционального и интеллектуального биоритмов.

Для этого заполните таблицу «Показатели физического, эмоционального и интеллектуального циклов».

Проанализируйте полученные графики физического, эмоционального и интеллектуального биоритмов, используя таблицы 34, 35, 36. Сделайте вывод.

Таблица «Показатели физического, эмоционального и интеллектуального циклов»

Показатель

Физический

цикл

Эмоциональный

цикл

Интеллектуальный

цикл

А

Б

В

Г

Д

Е

сумма

А – по таб. 30 найдите остатки от деления числа прожитых лет на период соответствующего цикла. Число прожитых лет определяется так: от текущего года отнимается год рождения и отнимается ещё один.

Б – по таблице 31 определите число високосных лет. Речь идёт о целых годах, где год рождения и текущий год не учитываются.

В – по таблице 32 определите остаток от деления числа целых месяцев, прожитых в год рождения, если год високосный и февраль прожит целиком, то добавьте 1.

Г – по таблице 33 найдите остаток от деления числа целых месяцев, прожитых в текущем году.

Д – добавьте 1, если текущий год високосный и месяц февраль прожит.

Е – запишите количество прожитых дней в данном месяце.

Затем сумму каждого цикла разделите на длину периода этого же цикла. Так, сумму, полученную в физическом цикле, разделите на 23, в эмоциональном цикле – на 28, в интеллектуальном цикле – на 33. Затем к полученным остаткам добавьте по единице и получите день цикла.

Постройте график по полученным результатам.

сегодняшнее число

2. Определение

хронотипа

человека

Человек

Определите хронотип, используя предложенный тест. В каждом вопросе теста выберите один вариант ответа.

Оцените ответы по таблице 1.Подсчитайте общую сумму балов.

Оцените полученный результат по таблице 2. Сделайте вывод.

1.Трудно ли вам вставать рано утром: а) да, почти всегда; б) иногда; в) крайне редко?

2.Если бы у вас была возможность выбора, в какое время вы ложились бы спать: а) после 1 часа ночи; б) с 23 часов 30 минут до 1 часа; в) с 22 часов до 23 часов 30 минут; г) до 22 часов?

3.Какой завтрак вы предпочитаете в течение первого часа после пробуждения: а) плотный; 6) менее плотный; в) можете ограничиться вареным яйцом или бутербродом; г) достаточно чашки чая или кофе?

4.Если вспомнить ваши последние размолвки на работе и дома, то преимущественно, в какое время они происходили: а) в первой половине дня; 6) во второй половине дня?

5.От чего вы могли бы отказаться с большей легкостью: а) от утреннего чая или кофе; б) от вечернего чая?

6.Насколько легко нарушаются ваши привычки, связанные с принятием пищи, во время каникул или отпуска: а) очень легко; б) достаточно легко; в) трудно; г) остаются без изменений?

7.Если рано утром предстоят важные дела, насколько времени раньше вы ложитесь спать по сравнению с обычным распорядком: а) более чем на 2 часа; 6) на 1-2 часа; в) меньше чем на 1 час; г) как обычно?

8.Насколько точно вы можете оценить промежуток времени, равный минуте: а) меньше минуты; б) больше минуты?

Таблица 1

Варианты ответа

Вопрос

а

б

в

г

Таблица 2

Количество

баллов

Хронотип

Вы «жаворонок». В первой половине дня работоспособность достаточно высокая. Во второй половине дня работоспособность понижается. Это энергичные люди, которые охотно следуют общепринятым взглядам и нормам.

Вы «аритмик». Данный тип сочетает в себе признаки хронотипов: «жаворонок» и «сова».

Вы «сова». Утром работоспособность на очень невысоком уровне. К вечеру «совы» становятся активными. Тип нервной деятельности у них сильнее, чем у «жаворонков».

Тестовый контроль

  1. Главный фактор формирования биоритмов

1) социальный;

2) геофизический (фотопериодизм);

3) физиологический.

  1. Базисными являются биоритмы

1) физиологические;

2) геосоциальные;

3) геофизические

  1. Физиологические биоритмы

1) сплав врождённых и приобретённых биоритмов;

2) генетически запрограммированы, обладают видовой специфичностью;

3) циклические изменения деятельности клеток, органов и систем обусловленные геофизическими факторами.

  1. К геофизическим факторам относятся

1) режим труда, отдыха, общественной деятельности;

2) гравитация, магнитное поле земли, фотопериодизм.

  1. Геосоциальные биоритмы

1) генетически запрограммированы;

2) обладают видовой специфичностью;

3) могут изменяться в онтогенезе.

  1. Согласно хроногипотезе клеточные часы – это

1) эпифиз и супрахиазматическое ядро гипоталамуса;

2) кора большого мозга;

3) цикл синтеза белка.

  1. Эпифиз продуцирует мелатонин в больших количествах..

1) днём;

2) ночью;

3) вечером.

  1. Выберите правильную последовательность стадий десинхроноза

1) перестройка, стабилизация, рассогласование;

2) стабилизация, рассогласование, перестройка;

3) рассогласование, перестройка; стабилизация.

  1. Новый циркадианный биоритм у человека вырабатывается

1) через 24 часа;

2) через 6 месяцев;

3) через 3 – 4 недели.

  1. Резистентность организма наиболее высока…

1) в утренние часы;

2) в вечерние часы;

3) ночью.

Ответы

1 -2; 2 – 1; 3 – 2; 4 – 2; 5 – 3; 6 – 3; 7 – 2; 8 – 3; 9 – 3; 10 – 1.

Задачи

  1. В эпифизе образуется гормон мелатонин, который тормозит действие гонадотропных гормонов. Свет угнетает синтез мелатонина. Можно ли на этом основании утверждать, что эпифиз принимает участие в регуляции годовых ритмов плодовитости млекопитающих?

  2. Во время летних каникул студенты совершили перелет из Владивостока в Москву. При резкой смене часовых поясов нарушилась работа организма: ухудшился аппетит, снизилась работоспособность, наблюдается сонливость днём и бессонница ночью, немного понизилось давление (≈ 115/60 мм.рт.ст). Как называется это состояние? Какие рекомендации вы бы дали студентам?

  3. Как вы думаете, почему одни люди легко встают по утрам и засыпают вечером, а другие с трудом?

  4. Как вы думаете, почему в Индии и Китае лунный цикл внесен в гражданский календарь?

Ответы

  1. Чем больше света (продолжительный день), тем выше активность гонадотропных гормонов, а, следовательно, и половых, регулирующих половое поведение. Поэтому периоды размножения приходятся на весну и лето.

  2. Это состояние называется десинхронозом. Возникает при сбое обычных ритмов, что пагубно отражается на самочувствии человека. Чтобы быстрее адаптироваться к изменившимся условиям, необходимо придерживаться привычного режима дня.

  3. Причина в том, что биологические часы, определяющие циклы сна и бодрствования различаются у разных людей. Как показывают исследования, у «жаворонков» более короткие циклы биологических часов, чем у «сов». Это означает, что «жаворонки» спят как раз тогда, когда их цикл сна находится на пике, и поэтому просыпаются бодрыми и свежими. «Совы» же обычно вынуждены просыпаться на пике цикла сна, в это время уровень мелатонина у них повышен, и они чувствуют сонливость и усталость.

  4. Один из важнейших биоритмов – месячный. Под месячным биоритмом подразумевается лунный цикл, длительность которого составляет 29,5 суток. Лунный цикл оказывает огромное влияние на все процессы, протекающие на нашей планете: морские приливы и отливы, периоды размножения у животных, интенсивность поглощения кислорода растениями и т. д. Особенно отчетливо изменение фаз Луны чувствует люди, испытывающие проблемы со здоровьем. Например, в дни новолуний, когда гравитационное воздействие Луны на оболочку Земли особенно сильно, увеличивается количество рецидивов заболеваний сердечнососудистой системы, снижается активность головного мозга, возрастает число психических нарушений.

Вопросы для самоконтроля

  1. В чём заключается гипотеза хронона?

  2. Что такое акрофаза, батифаза, мезор, период, частота, амплитуда биоритма?

  3. Чем отличаются геосоциальные биоритмы от геофизических?

  4. В чём отличие между физиологическими и геосоциальными биоритмами?

  5. Что такое биологические часы и где они локализуются?

  6. В какое время суток наиболее высока резистентность организма?

Литература

Основная:

  1. Нормальная физиология. Учебник. / Под ред. В.М. Смирнова. – М.: Академия, 2010

  2. Нормальная физиология. Учебник. / Под ред. А.В., Завьялова. В.М. Смирнова.- М.: «Медпресс-информ», 2009

  3. Руководство к практическим занятиям по нормальной физиологии / Под ред. С.М. Будылиной, В.М. Смирнова. М.: Издательский центр «Академия», 2005

Дополнительная:

  1. Нормальная физиология. Учебник. / Под ред.В.Н. Яковлева. М.: Издательский центр «Академия», 2006

  2. Нормальная физиология. Учебник. / Под ред. Р.С. Орлова, А.Д. Н Орлова. М. Издателькая группа «ГЭОТАР-Медиа», 2005

  3. Ситуационные задачи по нормальной физиологии; под ред.Л.Д. Маркиной. — Владивосток: Медицина ДВ, 2005

  4. Физиология человека. Учебник./ Под ред. В.М. Покровского, Г.Ф. Коротько.- М.: Медицина, 2003

  5. Руководство к практическим занятиям по физиологии / Под ред. К.В.Судакова М.: Медицина, 2002

  6. Физиология человека. Учебник./ Под ред. Н.А. Агаджаняна, В.И. Циркина.-СП.: СОТИС, 2002

  7. Физиология человека. Учебник./ Под ред. В.М. Смирнова. М.: Медицина, 2002

БИОЛОГИЧЕСКИЕ РИТМЫ. Многие биологические процессы в природе протекают ритмично, т.е. разные состояния организма чередуются с достаточно четкой периодичностью. Примеры быстрых ритмов – сокращения сердца или дыхательные движения с периодом всего в несколько секунд. У других жизненно важных ритмов, например чередования бодрствования и сна, период составляет около суток. Если биологические ритмы синхронизированы с наступлением приливов и отливов (каждые 12,4 часа) или только одной из этих фаз (каждые 24,8 часа), их называют приливными. У лунных биологических ритмов период соответствует продолжительности лунного месяца, а у годичных – года. Сердечные сокращения и другие формы быстрой ритмичной активности, не коррелирующей с естественными изменениями в окружающей среде, обычно изучаются физиологией и в этой статье рассмотрены не будут.

Биологические ритмы интересны тем, что во многих случаях сохраняются даже при постоянстве условий среды. Такие ритмы называют эндогенными, т.е. «идущими изнутри»: хотя обычно они и коррелируют с ритмичными изменениями внешних условий, например чередованием дня и ночи, их нельзя считать прямой реакцией на эти изменения. Эндогенные биологические ритмы обнаружены у всех организмов, кроме бактерий. Внутренний механизм, поддерживающий эндогенный ритм, т.е. позволяющий организму не только чувствовать течение времени, но и измерять его промежутки, называется биологическими часами.

Работа биологических часов сейчас хорошо изучена, однако внутренние процессы, лежащие в ее основе, остаются загадкой. В 1950-х годах советский химик Б.Белоусов доказал, что даже в однородной смеси некоторые химические реакции могут периодически ускоряться и замедляться. Аналогичным образом, спиртовое брожение в дрожжевых клетках то активируется, то подавляется с периодичностью ок. 30 секунд. Каким-то образом эти клетки взаимодействуют друг с другом, так что их ритмы синхронизируются и вся дрожжевая суспензия дважды в минуту «пульсирует».

Считается, что такова природа всех биологических часов: химические реакции в каждой клетке организма протекают ритмично, клетки «подстраиваются» друг под друга, т.е. синхронизируют свою работу, и в результате пульсируют одновременно. Эти синхронизированные действия можно сравнить с периодическими колебаниями часового маятника.

Циркадианные ритмы. Большой интерес представляют биологические ритмы с периодом около суток. Они так и называются – околосуточными, циркадианными или циркадными – от лат. circa – около и dies – день.

Биологические процессы с циркадианной периодичностью весьма разнообразны. Например, три вида светящихся грибов усиливают и ослабляют свое свечение каждые 24 часа, даже если искусственно держать их при постоянном свете или в полной темноте. Ежесуточно изменяется свечение одноклеточной морской водоросли

Gonyaulax. У высших растений в циркадианном ритме протекают различные метаболические процессы, в частности фотосинтез и дыхание. У черенков лимона с 24-часовой периодичностью колеблется интенсивность транспирации. Особенно наглядные примеры – ежесуточные движения листьев и раскрывания-закрывания цветков.

Разнообразные циркадианные ритмы известны и у животных. Примером может служить близкое к актиниям кишечнополостное – морское перо (

Cavernularia obesa), представляющее собой колонию из множества крошечных полипов. Морское перо живет на песчаном мелководье, втягиваясь в песок днем и разворачиваясь по ночам, чтобы питаться фитопланктоном. Этот ритм сохраняется в лаборатории при неизменных условиях освещения.

Четко работают биологические часы у насекомых. Например, пчелы знают, когда раскрываются определенные цветки, и навещают их ежедневно в одно и то же время. Пчелы также быстро усваивают, в какое время им выставляют на пасеке сахарный сироп.

У человека не только сон, но и многие другие функции подчинены суточному ритму. Примеры тому – повышение и понижение кровяного давления и выделения калия и натрия почками, колебания времени рефлекса, потливости ладоней и т.д. Особенно заметны изменения температуры тела: ночью она примерно на 1

° С ниже, чем днем. Биологические ритмы у человека формируются постепенно в ходе индивидуального развития. У новорожденного они довольно неустойчивы – периоды сна, питания и т.д. чередуются бессистемно. Регулярная смена периодов сна и бодрствования на основе 24–25 часового цикла начинает происходить только с 15-недельного возраста. Корреляция и «настройка». Хотя биологические ритмы и эндогенны, они соответствуют изменениям внешних условий, в частности смене дня и ночи. Эта корреляция обусловлена т.н. «захватыванием». Например, циркадианные движения листьев у растений сохраняются в полной темноте лишь несколько суток, хотя другие цикличные процессы могут продолжать повторяться сотни раз несмотря на постоянство внешних условий. Когда выдерживаемые в темноте листья фасоли, наконец, прекратили расправляться и опускаться, достаточно короткой вспышки света, чтобы этот ритм восстановился и продержался еще несколько суток. У циркадианных ритмов животных и растений времязадающим стимулом обычно служит изменение освещенности – на рассвете и вечером. Если такой сигнал повторяется периодически и с частотой, близкой к свойственной данному эндогенному ритму, происходит точная синхронизация внутренних процессов организма с внешними условиями. Биологические часы «захватываются» окружающей периодичностью.

Изменяя наружный ритм по фазе, например включая свет на ночь и поддерживая днем темноту, можно «перевести» биологические часы так же, как обычные, хотя такая перестройка требует некоторого времени. Когда человек переезжает в другой часовой пояс, его ритм сна-бодрствования меняется со скоростью два-три часа в сутки, т.е. к разнице в 6 часов он приспосабливается только через два-три дня.

В определенных пределах можно перенастроить биологические часы и на цикл, отличающийся от 24 часов, т.е. заставить их идти с другой скоростью. Например, у людей, долгое время живших в пещерах с искусственным чередованием светлых и темных периодов, сумма которых существенно отличалась от 24 часов, ритм сна и других циркадианных функций подстраивался к новой продолжительности «суток», составлявшей от 22 до 27 часов, однако сильнее изменить его было уже невозможно. То же самое относится и к другим высшим организмам, хотя многие растения могут приспосабливаться к «суткам», продолжительность которых составляет целую часть обычных, например 12 или

8 часов. Приливные и лунные ритмы. У прибрежных морских животных часто наблюдаются приливные ритмы, т.е. периодические изменения активности, синхронизированные с подъемом и спадом воды. Приливы обусловлены лунным притяжением, и в большинстве регионов планеты происходит два прилива и два отлива в течение лунных суток (периода времени между двумя последовательными восходами Луны.) Поскольку Луна движется вокруг Земли в том же направлении, что и наша планета вокруг собственной оси, лунные сутки примерно на 50 минут длиннее солнечных, т.е. приливы наступают каждые 12,4 часа. Такой же период у приливных ритмов. Например, рак-отшельник прячется от света в отлив и выходит из тени в прилив; с наступлением прилива устрицы приоткрывают свои раковины, разворачивают щупальцы актинии и т.п. Многие животные, в том числе некоторые рыбы, в прилив потребляют больше кислорода. С подъемом и спадом воды синхронизированы изменения окраски манящих крабов.

Многие приливные ритмы сохраняются, иногда в течение нескольких недель, даже если держать животных в аквариуме. Значит, по сути своей они эндогенные, хотя в природе «захватываются» и подкрепляются изменениями во внешней среде.

У некоторых морских животных размножение коррелирует с фазами Луны и происходит обычно один раз (реже – дважды) на протяжении лунного месяца. Польза такой периодичности для вида очевидна: если яйца и сперма выбрасываются в воду всеми особями одновременно, шансы на оплодотворение достаточно высоки. Этот ритм эндогенный и, как считается, задается «пересечением» 24-часового циркадианного ритма с приливным, период которого 12,4 или 24,8 часа. Такое «пересечение» (совпадение) происходят с интервалами 14

–15 и 29–30 суток, что соответствует лунному циклу.

Лучше всего известен и, вероятно, наиболее заметен среди приливных и лунных ритмов тот, что связан с размножением груниона – морской рыбы, мечущей икру на пляжах Калифорнии. В течение каждого лунного месяца наблюдаются два особенно высоких – сизигийных – прилива, когда Луна находится на одной оси с Землей и Солнцем (между ними или с противоположной от светила стороны). Во время такого прилива грунион нерестится, закапывая икринки в песок у самого края воды. В течение двух недель они развиваются практически на суше, куда не могут добраться морские хищники. В следующий сизигийный прилив, когда вода покрывает буквально нашпигованный ими песок, из всех икринок за несколько секунд вылупляются мальки, тут же уплывающие в море. Очевидно, что такая стратегия размножения возможна, только если взрослые грунионы чувствуют время наступления сизигийных приливов.

Менструальный цикл у женщин длится четыре недели, хотя не обязательно синхронизирован с фазами луны. Тем не менее, как показывают эксперименты, и в этом случае можно говорить о лунном ритме. Сроки менструаций легко сдвинуть, использовав, например, специальную программу искусственного освещения; однако они будут наступать с периодичностью, очень близкой к 29,5 суток, т.е. к лунному месяцу.

Низкочастотные ритмы. Биологические ритмы с периодами, намного превышающими один месяц, трудно объяснить на основе биохимических флуктуаций, которыми, вероятно, обусловлены ритмы циркадианные, и механизм их пока неизвестен. Среди таких ритмов наиболее очевидны годичные. Если деревья умеренного пояса пересадить в тропики, они некоторое время будут сохранять цикличность цветения, сбрасывания листьев и периода покоя. Рано или поздно эта ритмичность нарушится, продолжительность фаз цикла будет все более неопределенной и в конечном итоге исчезнет синхронизация биологических циклов не только разных экземпляров одного и того же вида, но даже разных ветвей одного дерева.

В тропических областях, где условия среды практически постоянны в течение всего года, местным растениям и животным часто свойственны долговременные биологические ритмы с периодом, отличным от 12 месяцев. Например, цветение может наступать каждые 8 или 18 месяцев. По-видимому, годичный ритм – это адаптация к условиям умеренной зоны.

Значение биологических часов. Биологические часы полезны организму прежде всего потому, что позволяют ему приспосабливать свою активность к периодическим изменениям в окружающей среде. Например, краб, избегающий света во время отлива, автоматически будет искать убежище, которое защитит его от чаек и других хищников, добывающих пищу на обнажившемся из-под воды субстрате. Чувство времени, присущее пчелам, координирует их вылет за пыльцой и нектаром с периодом раскрывания цветков. Аналогичным образом, циркадианный ритм подсказывает глубоководным морским животным, когда наступает ночь и можно подняться ближе к поверхности, где больше пищи.

Кроме того, биологические часы позволяют многим животным находить направление, пользуясь астрономическими ориентирами. Это возможно, только если известно одновременно положение небесного тела и время суток. Например, в Северном полушарии солнце в полдень находится точно на юге. В другие часы, чтобы определить южное направление, надо, зная положение солнца, сделать угловую поправку, зависящую от местного времени. Используя свои биологические часы, некоторые птицы, рыбы и многие насекомые регулярно выполняют такие «расчеты».

Не приходится сомневаться, что перелетным птицам, чтобы находить дорогу к мелким островам в океане, требуются навигационные способности. Вероятно, они используют свои биологические часы для определения не только направления, но и географических координат.

См. также ПТИЦЫ.

Проблемы, связанные с навигацией, встают не только перед птицами. Регулярные длительные миграции совершают тюлени, киты, рыбы и даже бабочки.

Практическое применение биологических ритмов. Рост и цветение растений зависят от взаимодействия между их биологическими ритмами и изменениями средовых факторов. Например, цветение стимулируется главным образом продолжительностью светлого и темного периодов суток на определенных стадиях развития растения. Это позволяет отбирать культуры, пригодные для тех или иных широт и климатических условий, а также выводить новые сорта. В то же время известны успешные попытки изменения биологических ритмов растений в нужном направлении. Например, птицемлечник аравийский (Ornithogallum arabicum), цветущий обычно в марте, можно заставить распускаться под Рождество – в декабре.

С распространением дальних воздушных путешествий многие столкнулись с феноменом десинхронизации. Пассажир реактивного самолета, быстро пересекающий несколько часовых поясов, обычно испытывает чувство усталости и дискомфорта, связанное с «переводом» своих биологических часов на местное время. Сходная десинхронизация наблюдается у людей, переходящих из одной рабочей смены в другую. Большинство отрицательных эффектов обусловлено при этом присутствием в организме человека не одних, а многих биологических часов. Обычно это незаметно, поскольку все они «захватываются» одним и тем же суточным ритмом смены дня и ночи. Однако при сдвиге его по фазе скорость перенастройки различных эндогенных часов неодинакова. В результате сон наступает, когда температура тела, скорость выделения почками калия и другие процессы в организме еще соответствуют уровню бодрствования. Такое рассогласование функций в период адаптации к новому режиму ведет к повышенной утомляемости.

Накапливается все больше данных, свидетельствующих о том, что длительные периоды десинхронизации, например при частых перелетах из одного часового пояса в другой, вредны для здоровья, однако насколько велик этот вред, пока не ясно. Когда сдвига по фазе избежать нельзя, десинхронизацию можно свести к минимуму, правильно подобрав скорость наступления сдвига.

Биологические ритмы имеют очевидное значение для медицины. Хорошо известно, например, что восприимчивость организма к различным вредным воздействиям колеблется в зависимости от времени суток. В опытах по введению мышам бактериального токсина показано, что в полночь его смертельная доза выше, чем в полдень. Аналогичным образом изменяется чувствительность этих животных к алкоголю и рентгеновскому облучению. Восприимчивость человека тоже колеблется, однако в противофазе: его организм беззащитнее всего в полночь. Ночью смертность прооперированных больных втрое выше, чем днем. Это коррелирует с колебаниями температуры тела, которая у человека максимальна днем, а у мышей – ночью.

Такие наблюдения наводят на мысль, что лечебные процедуры следует согласовывать с ходом биологических часов, и определенные успехи здесь уже достигнуты. Трудность в том, что биологические ритмы человека, особенно больного, пока недостаточно исследованы. Известно, что при многих заболеваниях

– от рака до эпилепсии – они нарушаются; яркий тому пример – непредсказуемые колебания температуры тела у больных. Пока биологические ритмы и их изменения как следует не изучены, использовать их на практике, очевидно, нельзя. К этому стоит добавить, что в некоторых случаях десинхронизация биологических ритмов может быть не только симптомом болезни, но и одной из ее причин.

ЛИТЕРАТУРА
Биологические ритмы, тт. 1–2. М., 1984

Биоритм

Эта статья должна быть полностью переписана. На странице обсуждения могут быть пояснения.

Биологи́ческие ри́тмы (биоритмы) (от греческого βίος — bios, «жизнь» и ῥυθμός — rhythmos, «любое повторяющееся движение, ритм») — периодически повторяющиеся изменения характера и интенсивности биологических процессов и явлений. Они свойственны живой материи на всех уровнях её организации — от молекулярных и субклеточных до биосферы. Являются фундаментальным процессом в живой природе. Одни биологические ритмы относительно самостоятельны (например, частота сокращений сердца, дыхания), другие связаны с приспособлением организмов к геофизическим циклам — суточным (например, колебания интенсивности деления клеток, обмена веществ, двигательной активности животных), приливным (например, открытие и закрытие раковин у морских моллюсков, связанные с уровнем морских приливов), годичным (изменение численности и активности животных, роста и развития растений и др.)

Наука, изучающая роль фактора времени в осуществлении биологических явлений и в поведении живых систем, временнýю организацию биологических систем, природу, условия возникновения и значение биоритмов для организмов называется — биоритмология. Биоритмология является одним из направлений, сформировавшегося в 1960-е гг. раздела биологии — хронобиологии. На стыке биоритмологии и клинической медицины находится так называемая хрономедицина, изучающая взаимосвязи биоритмов с течением различных заболеваний, разрабатывающая схемы лечения и профилактики болезней с учетом биоритмов и исследующая другие медицинские аспекты биоритмов и их нарушений.

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. Экологические ритмы по длительности совпадают с каким-либо естественным ритмом окружающей среды.

Биологические ритмы описаны на всех уровнях, начиная от простейших биологических реакций в клетке и заканчивая сложными поведенческими реакциями. Таким образом, живой организм является совокупностью многочисленных ритмов с разными характеристиками. По последним научным данным, в организме человека выявлено около 400 суточных ритмов.

Адаптация организмов к окружающей среде в процессе эволюционного развития шла в направлении как совершенствования их структурной организации, так и согласования во времени и пространстве деятельности различных функциональных систем. Исключительная стабильность периодичности изменения освещенности, температуры, влажности, геомагнитного поля и других параметров окружающей среды, обусловленных движением Земли и Луны вокруг Солнца, позволила живым системам в процессе эволюции выработать стабильные и устойчивые к внешним воздействиям временны́е программы, проявлением которых служат биоритмы. Такие ритмы, обозначаемые иногда как экологические, или адаптивные (например, суточные, приливные, лунные и годовые), закреплены в генетической структуре. В искусственных условиях, когда организм лишен информации о внешних природных изменениях (например, при непрерывном освещении или темноте, в помещении с поддерживаемыми на одном уровне влажностью, давлением и т. п.) периоды таких ритмов отклоняются от периодов соответствующих ритмов окружающей среды, проявляя тем самым свой собственный период.

Историческая справка

О существовании биологических ритмов людям известно с древних времен.

Уже в «Ветхом Завете» даны указания о правильном образе жизни, питании, чередовании фаз активности и отдыха. О том же писали ученые древности: Гиппократ, Авиценна и другие.

Основателем хронобиологии — науки о биоритмах, принято считать немецкого врача К. В. Гуфеланда, который в 1797 году обратил внимание коллег на универсальность ритмических процессов в биологии: каждый день жизнь повторяется в определенных ритмах, а суточный цикл, связанный с вращением Земли вокруг своей оси регулирует жизнедеятельность всего живого, включая организм человека.

Первые систематические научные исследования в этой области начали проводиться в начале XX века, в том числе российскими учеными И. П. Павловым, В. И. Вернадским, А. Л. Чижевским и другими.

К концу XX века факт ритмичности биологических процессов живых организмов по праву стал считаться одним из фундаментальных свойств живой материи и сущностью организации жизни. Но до последнего времени природа и все физиологические свойства биологических ритмов не выяснены, хотя понятно, что они имеют в процессах жизнедеятельности живых организмов очень большое значение. Поэтому исследования биоритмов пока представляют собой процесс накопления информации, выявления свойств и закономерностей методами статистики. В результате в науке о биоритмах возникло два научных направления: хронобиология и хрономедицина.

Советские ученые Ф. И. Комаров и С. И. Рапопорт в своей книге «Хронобиология и хрономедицина» дают следующее определение биоритмов: «Ритм представляет собой характеристику периодической временной структуры. Ритмичность характеризует как определенный порядок временной последовательности, так и длительность отрезков времени, поскольку содержит чередование фаз различной продолжительности».

Одной из основных работ в этой области можно считать разработанную хронобиологом Ф. Хальбергом (нем.)русск. в 1964 году классификацию биологических ритмов.

По поводу природы биоритмов было высказано множество гипотез, производились многочисленные попытки определить ещё целый ряд новых закономерностей. Вот некоторые из них.

Шведский исследователь Э. Форсгрен (E. Forsgren) в опытах на кроликах обнаружил суточный ритм гликогена и желчеобразования (1930).

Советские ученые Н. Е. Введенский, А. А. Ухтомский, И. П. Павлов и В. В. Парин осуществили попытку теоретически обосновать механизмы возникновения ритмических процессов в нервной системе и показали, что колебания характеристик состояния нервной системы определяются прежде всего ритмами возбуждения и торможения.

В 1959 году Юрген Ашофф (англ.)русск., впоследствии директор Планковского Института физиологии поведения (нем.)русск. в Андексе (Германия), обнаружил закономерность, которая была названа «правилом Ашоффа» (под этим названием оно вошло в хронобиологию и историю науки): «У ночных животных активный период (бодрствование) более продолжителен при постоянном освещении, в то время как у дневных животных бодрствование более продолжительно при постоянной темноте».

Им было установлено, что при длительной изоляции человека и дневных животных в темноте, цикл «бодрствование-сон» удлиняется за счет увеличения продолжительности фазы бодрствования. Ю. Ашофф предположил, что именно свет стабилизирует циркадные ритмы организма.

Классификация биоритмов

Классификация ритмов базируется на строгих определениях, которые зависят от выбранных критериев.

Классификация биоритмов по Ю. Ашоффу (1984 г.) подразделяется:

  • по их собственным характеристикам, таким как период;
  • по их биологической системе, например популяция;
  • по роду процесса, порождающего ритм;
  • по функции, которую выполняет ритм.

Диапазон периодов биоритмов широкий: от миллисекунд до нескольких лет. Их можно наблюдать в отдельных клетках, в целых организмах или популяциях. Для большинства ритмов, которые можно наблюдать в ЦНС или системах кровообращения и дыхания, характерна большая индивидуальная изменчивость.
Другие эндогенные ритмы, например овариальный цикл, проявляют малую индивидуальную, но значительную межвидовую изменчивость. У других ритмов, о которых упоминалось выше, периоды остаются неизменными в естественных условиях, то есть они синхронизированы с такими циклами внешней среды, как приливы, день и ночь, фазы Луны и время года. С ними связаны приливные, суточные, лунные и сезонные ритмы биологических систем. Каждый из указанных ритмов может поддерживаться в изоляции от соответствующего внешнего цикла. В этих условиях ритм протекает «свободно», со своим собственным, естественным периодом.

Наиболее распространена классификация биоритмов по Ф. Халбергу (1964), по частотам колебаний, то есть по величине, обратной длине периодов ритмов:

Зона ритмов Область ритмов Длина периодов
Высокочастотная Ультрадианная менее 0,5 ч
0,5 — 20 ч
Среднечастотная Циркадная 20 — 28 ч
Инфрадианная 28 ч — 3 сут
Низкочастотная Циркасептанная 7 + 3 сут
Циркадисептанная 14 + 3 сут
Циркавигинтанная 20 + 3 сут
Циркатригинтанная 30 + 7 сут
Цирканнуальная 1 год + 2 мес

Инфрадианные ритмы

Ритмы длительностью больше суток. Примеры: впадение в зимнюю спячку (животные), менструальные циклы у женщин (человек).

Существует тесная зависимость между двумя фазами: солнечного цикла и антропометрическими данными молодежи. Акселерация весьма подвержена солнечному циклу: тенденция к повышению модулируется волнами, синхронными с периодом «переполюсовки» магнитного поля Солнца (а это удвоенный 11-летний цикл, то есть 22 года). 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.

Лунные ритмы

Влияние (отражение) лунных ритмов на отлив и прилив морей и океанов. Соответствуют по циклу фазам Луны (29.53 суток) или лунным суткам (24.8 часов). Лунные ритмы хорошо заметны у морских растений и животных, наблюдаются при культивировании микроорганизмов.

Психологи отмечают изменения в поведении некоторых людей, связанные с фазами луны: в новолуние растёт число самоубийств, сердечных приступов и пр.

Циркадианные (околосуточные) ритмы

Основная статья: Циркадный ритм

Центральное место среди ритмических процессов занимает циркадианный (циркадный) ритм, имеющий наибольшее значение для организма. Понятие циркадианного (околосуточного) ритма ввел в 1959 году Халберг. Он 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, то есть 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 её условий, то ритмы организмов затягиваются этими изменениями и становятся суточными. Циркадианные ритмы обнаружены у всех представителей животного царства и на всех уровнях организации. В опытах на животных установлено наличие ЦР 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. У человека выявлено около 500 функций и процессов, имеющих циркадианную ритмику.

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 у растений.

Псевдонаучные идеи о биоритмах

Как и многие другие аспекты жизни, биологические ритмы входят в верования людей. Соединяя наблюдения естественных процессов с нумерологией и гаданием, некоторые люди создают свои «теории» биоритмов, которые должны предсказывать будущее. Такие концепции пытаются предугадать различные аспекты жизни отдельно взятого человека с помощью простых математических циклов. Однако большинство учёных убеждено, что у этих концепций предсказывающей силы не больше, чем у простого случая, и считают её примером псевдонауки. Также не обнаружено никаких научных доказательств, поддерживающих эту теорию.

Теория «трёх ритмов»

Популярная в конце XX века псевдонаучная теория «трёх ритмов» была предложена рядом авторов в конце XIX века в виде гипотезы и позже была экспериментально опровергнута. Гипотеза предполагала наличие многодневных ритмов, не зависящих как от внешних факторов, так и от возрастных изменений самого организма. Пусковым механизмом этих ритмов является только момент рождения человека, при котором возникают ритмы с периодом в 23, 28 и 33 суток, определяющие уровень его физической, эмоциональной и интеллектуальной активности. Графическим изображением каждого из 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 предполагались особенно опасными. Данная гипотеза не подтверждена научными исследованиями и основывается на бессистемных эмпирических наблюдениях.

Предположению о существовании «трех биоритмов» около ста лет. Её авторами стали три исследователя: психолог Герман Свобода, отоларинголог Вильгельм Флисс, изучавшие эмоциональный и физический биоритмы, и преподаватель Фридрих Тельчер, исследовавший интеллектуальный ритм.

Свобода работал в Вене. Анализируя поведение своих пациентов, он обратил внимание, что их мысли, идеи, импульсы к действию повторяются с определённой периодичностью. Герман Свобода пошёл дальше и начал анализировать начало и развитие болезней, особенно цикличность сердечных и астматических приступов. Результатом этих исследований стало предположение существования ритмичности физических (22 дня) и психических (27 дней) процессов.

Доктора Вильгельма Флисса, который жил в Берлине, заинтересовала сопротивляемость организма человека болезням. Почему дети с одинаковыми диагнозами в одно время имеют иммунитет, а в другое — умирают? Собрав данные о начале болезни, температуре и смерти, он связал их с датой рождения. Расчёты показали, что изменения иммунитета можно попытаться прогнозировать с помощью 22-дневного физического и 27-дневного эмоционального биоритмов.

Новомодные биоритмы подтолкнули инсбрукского преподавателя Фридриха Тельчера к своим исследованиям. Тельчер заметил, что желание и способность студентов воспринимать, систематизировать и использовать информацию, генерировать идеи время от времени изменяются, то есть имеют ритмический характер. Сопоставив даты рождений студентов, экзаменов, их результаты, он предложил интеллектуальный ритм с периодом 32 дня. Тельчер продолжал свои исследования, изучая жизнь творческих людей. В результате он предположил существование «пульса» интуиции — 37 дней.

Впоследствии исследования биоритмов продолжились в Европе, США, Японии. Особенно интенсивным этот процесс стал с появлением компьютеров. В 1970—1980 годах учение о биоритмах достигло пика популярности, производились аппаратные средства для подсчёта «биоритмов», например, Casio Biolator .

Академические исследователи отвергли «теорию трёх биоритмов». Теоретическая критика излагается, например, в научно-популярной книге признанного специалиста в хронобиологии Артура Уинфри. К сожалению, авторы научных (не научно-популярных) трудов не сочли нужным специально уделить время критике, однако ряд публикаций (на русском языке это, например, сборник под редакцией Юргена Ашоффа, книга Л. Гласса и М. Мэки и другие источники) позволяют сделать вывод, что «теория трёх биоритмов» лишена научных оснований. Гораздо убедительнее, однако, экспериментальная критика «теории». Многочисленные экспериментальные проверки 1970—80-х годов полностью опровергли «теорию» как несостоятельную. В настоящее время «теория трёх ритмов» научным сообществом не признаётся и рассматривается как псевдонаука.

Благодаря широкому распространению «теории трёх ритмов», слова «биоритм» и «хронобиология» нередко ассоциируются с псевдонаукой. На самом деле хронобиология представляет собой научную доказательную дисциплину, лежащую в традиционном академическом русле исследований, а путаница возникает в связи с неверным использованием названия научной дисциплины по отношению к псевдонаучной теории.

> См. также

  • Периодичность
  • Хронобиология

> Примечания

7.2. Основные виды биоритмов. Виды биологических ритмов.

Виды биоритмов

Перио­дичность

повторения

Примеры биоритмов

Инфрадианные

Это ритмы, перио­дичность повторения которых превышает длительность суток, т.е. один цикл этого ритма повторяется реже одного раза в сутки.

Примерами могут служить ритмы сезонной активности животных (зимняя спячка, гон или нерест), а также некоторых форм физиологической активности человека (менструальные циклы женщин, маниакальные и депрессив­ные фазы проявления некоторых видов психических расстройств).

Циркадианные

Циркадианные (от лат. circa — около), или околосуточные, — это рит­мы с периодом, близким к 24 ч.

Примерами таких ритмов могут слу­жить суточные колебания гормонов в крови человека, перепады темпе­ратуры тела, повышение и снижение умственной и физической работо­способности, циклы сна и бодрствования.

Ультрадианные

Ультрадианные (от лат. ultra — сверх) — это ритмы с периодичностью более одного раза в су­тки: от нескольких минут до 12-15 ч.

Примером таких ритмов у чело­века могут служить ритм чередования различных фаз сна, динамика мочеиспускания, течение метаболических процессов, сопровождаю­щееся периодически сменяющимися чувствами голода и насыщения, смена эмоциональных состояний.

Инфрадианные биоритмы.

К инфрадианным биоритмам относятся в основном сезонные ритмы. У разных видов животных они запрограммированы генетически, и на их течение не мо­гут серьезно повлиять изменения условий, в которых эти животные существуют, или изменения факторов внешней среды. В этом может убедиться любой владелец домашних животных. Независимо от того, живете ли вы и ваша собака на севере или по какой-то причине вам пришлось переехать на юг, живет ли собака в конуре или в доме — ка­ждую весну и осень она будет линять, а в определенное время года проявлять беспокойство, связанное с наступлением брачного периода. То же можно сказать и о диких животных. Если вы держите в доме ежа, он каждую зиму будет впадать в спячку, несмотря на то, что особой не­обходимости в этом нет, поскольку всю зиму он находится в теплом помещении и может получать регулярное питание. Люди в спячку не впадают, но, тем не менее, есть определенные категории людей, которые могут испытывать приливы сезонной депрессии. Жизнерадостные и деятельные летом, зимой эти люди становятся апатичными и у них, что называется, все начинает валиться из рук. Американский исследова­тель Т. Уэр предположил, что в этом отклоне­нии повинны эпифиз и связанные с ним структуры мозга. Дело в том, что центральные системы, ответственные за поддержание биологиче­ских ритмов и зависящие в своей активности от света, должны вклю­чать в себя как минимум три элемента: входной канал, по которому свет или информация о нем достигает пейсмейкера и воздействует на него, пейсмейкер — генератор и регулятор ритма, выходной канал для передачи сигналов, возбуждающих ритмическую деятельность. У людей участками мозга, реагирующими на общую освещенность, являются супрахиазменные ядра гипоталамуса. Супрахиазменные ядра лежат непосредственно над зрительным пере­крестом (хиазмой), и каждое из них состоит приблизительно из 10 тыс. небольших, плотно прилегающих друг к другу клеток со слабо ветвящи­мися дендритами. К супрахиазменным ядрам поступают волокна от сет­чаток глаз, одного из отделов гипоталамуса и от ядер шва в стволе мозга (последние служат источником большого количества серотонина в суп­рахиазменных ядрах). Нейроны супрахиазменных ядер посылают свои аксоны к другим ядрам гипоталамуса, гипофизу, эпифизу и тем частям мозгового ствола, которые участвуют в регуляции сна. Под воздействием сигналов, поступающих от супрахиазменных ядер, в эпифизе происходит превращение серотонина, выделяемого его собственными клетками, в гормон мелатонин, активирующий функции связанные с учетом времени и световыми циклами. Считается, что чрезмерная инертность этого ме­ханизма у некоторых людей может стать основанием для возникновения депрессивных состояний при смене одного сезона года на другой.

КЛАССИФИКАЦИЯ БИОРИТМОВ

Ритмы, задаваемые внутренними «часами» или водителями рит­ма, называются эндогенными, в отличие от экзогенных, которые регулируются внешними факторами. Большинство биологических ритмов являются смешанными, т. е. частично эндогенными и час­тично экзогенными.

Во многих случаях главным внешним фактором, регулирующим ритмическую активность, служит фотопериод, т. е. продолжитель­ность светового дня. Это единственный фактор, который может быть надежным показателем времени, и он используется для установки «часов».

Конкретная природа «часов» неизвестна, но нет сомнений, что здесь действует физиологический механизм, который может вклю­чать как нервные, так и эндокринные компоненты.

Большинство ритмов формируются в процессе индивидуально­го развития (онтогенеза). Так, суточные колебания активности различных функций у ребенка наблюдаются до его рождения, их мож­но зарегистрировать уже во второй половине беременности.

Биологические ритмы реализуются в тесном взаимодействии с окружающей средой и отражают особенности приспособления орга­низма к циклично изменяющимся факторам этой среды. Вращение Земли вокруг Солнца (с периодом около года), вращение Земли вок­руг своей оси (с периодом около 24 ч), вращение Луны вокруг Зем­ли (с периодом около 28 дней) приводят к колебаниям освещеннос­ти, температуры, влажности, напряженности электромагнитного поля и т. п., служат своеобразными указателями, или датчиками, времени для «биологических часов».

Биологические ритмы имеют большие различия по частотам или периодам. Выделяют группу так называемых высокочастотных био­логических ритмов, периоды колебаний которых находятся в пре­делах от доли секунды до получаса. Примерами могут служить колебания биоэлектрической активности головного мозга, сердца, мышц, других органов и тканей. Регистрируя их с помощью спе­циальной аппаратуры, получают ценную информацию о фи­зиологических механизмах деятельности этих органов, которая используется также для диагностики заболеваний (электроэнцефа­лография, электромиография, электрокардиография и др.). К этой же группе можно отнести ритм дыхания.

Биологические ритмы с периодом 20-28 ч называются циркадианными (циркадными, или околосуточными), например, перио­дические колебания на протяжении суток температуры тела, час­тоты пульса, артериального давления, работоспособности человека и др.

Выделяют также группу биологических ритмов низкой часто­ты; это околонедельные, околомесячные, сезонные, окологодовые, многолетние ритмы.

В основе выделения каждого из них лежат четко регистрируе­мые колебания какого-либо функционального показателя. Напри­мер, околонедельному биологическому ритму соответствует уро­вень выделения с мочой некоторых физиологически активных веществ, околомесячному — менструальный цикл у женщин, сезон­ным биологическим ритмам — изменения продолжительности сна, мышечной силы, заболеваемости и т. д.

Наиболее изучен циркадианный биологический ритм, один из самых важных в организме человека, выполняющий как бы роль дирижера многочисленных внутренних ритмов.

Циркадианные ритмы высокочувствительны к действию различ­ных отрицательных факторов, и нарушение слаженной работы си­стемы, порождающей эти ритмы, служит одним из первых симптомов заболевания организма. Установлены циркадианные колебания более 300 физиологических функций организма человека. Все эти процессы согласованы во времени.

Многие околосуточные процессы достигают максимальных зна­чений в дневное время каждые 16-20 ч и минимальных — ночью или в ранние утренние часы. Например, ночью у человека самая низкая температура тела. К утру она повышается и достигает мак­симума во второй половине дня.

Основной причиной суточных колебаний физиологических фун­кций в организме человека являются периодические изменения возбудимости нервной системы, угнетающей или стимулирующей обмен веществ. В результате изменения обмена веществ и возни­кают изменения различных физиологических функций (рис. 25.1). Так, например, частота дыхания днем выше, чем ночью. В ночное время понижена функция пищеварительного аппарата.

Рис. 25.1. Суточные биологические ритмы в организме человека

Установлено, что суточная динамика температуры тела имеет волнообразный характер. Примерно к 18 ч температура достигает максимума, а к полуночи снижается: минимальное ее значение меж­ду часом ночи и 5 ч утра. Изменение температуры тела в течение суток не зависит от того, спит человек или занимается интенсив­ной работой.

Температура тела определяет скорость биологических реакций, днем обмен веществ идет наиболее интенсивно. С суточным рит­мом тесно связаны сон и пробуждение. Своеобразным внутренним сигналом для отдыха ко сну служит понижение температуры тела. На протяжении суток она изменяется с амплитудой до 1,3°С.

Измеряя через каждые 2-3 ч на протяжении нескольких суток температуру тела под языком (обычным медицинским термомет­ром), можно довольно точно установить наиболее подходящий момент для отхода ко сну, а по температурным пикам определить периоды максимальной работоспособности.

Днем растет частота сердечных сокращений (ЧСС), выше артериальное давление (АД), чаще дыхание. Изо дня в день к моменту пробуждения, как бы пред­восхищая возрастающую потребность организма, в крови повыша­ется содержание адреналина — вещества, которое увеличивает ЧСС, повышает АД, активизирует работу всего организма; к этому времени в крови накапливаются биологические стимуляторы. Снижение концентрации этих веществ к вечеру — непременное условие спокойного сна. Недаром нарушения сна всегда сопровож­даются волнением и тревогой: при этих состояниях в крови нарас­тает концентрация адреналина и других биологически активных веществ, организм длительное время находится в состоянии «бое­вой готовности». Подчиняясь биологическим ритмам, каждый физиологический показатель в течение суток может существенно менять свой уровень.

Распорядок жизни, акклиматизация

Биологические ритмы являются основой рациональной регла­ментации распорядка жизни человека, так как высокая работоспо­собность и хорошее самочувствие могут быть достигнуты только в том случае, если ритм жизни соответствует свойственному орга­низму ритму физиологических функций. В связи с этим необходи­мо разумно организовать режим труда (тренировок) и отдыха, а также прием пищи. Отклонение от правильного режима питания может привести к существенному увеличению веса, который в свою очередь, нарушая жизненные ритмы организма, вызывает измене­ние обмена веществ. Например, если принимать пищу общей кало­рийностью 2000 ккал только по утрам, вес снижается; если ту же пищу принимать в вечерние часы, увеличивается. Для того, чтобы сохранить вес тела, достигнутый к 20—25 годам, пищу следует принимать 3-4 раза в день в точном соответствии с индивидуаль­ными суточными затратами энергии и в те часы, когда появляется заметное чувство голода.

Однако эти общие закономерности иногда скрывают многооб­разие индивидуальных особенностей биологических ритмов. Не всем людям свойственны однотипные колебания работоспособнос­ти. Одни, так называемые «жаворонки», энергично работают в пер­вой половине дня; другие, «совы», — вечером. Люди, относящиеся к «жаворонкам», вечером испытывают сонливость, рано ложатся спать, но, рано просыпаясь, чувствуют себя бодрыми и работоспо­собными (рис. 25.2).

Легче переносит акклиматизацию человек, если он принимает (3-5 раз в сутки) горячее питание и адаптогены, витаминные комп­лексы, а физические нагрузки увеличивает постепенно, по мере адаптации к ним (рис. 25.3).

Рис. 25.2. Кривые ритма трудоспособности в течение суток

Рис. 25.3. Суточные ритмы протекания жизненных процессов при неизменных внешних условиях жизни (по Графу)

При несоблюдении этих условий может наступить так называе­мый десинхроноз (своеобразное патологическое состояние).

Явление десинхроноза наблюдается и у спортсменов, особенно у тренирующихся в условиях жары и влажного климата или сред-негорья. Поэтому спортсмен, вылетающий на международные со­ревнования, должен быть хорошо подготовлен. Сегодня существу­ет целая система мероприятий, направленных на сохранение привычных биоритмов.

Для биологических часов человека важен правильный ход не только в суточных, но и в так называемых низкочастотных ритмах, например в околонедельном.

В настоящее время установлено, что недельный ритм вырабо­тан искусственно: убедительных данных о существовании врожден­ных семидневных ритмов у человека не обнаружено. Очевидно, что это эволюционно закрепленная привычка. Семидневная неделя ста­ла основой ритма и отдыха еще в древнем Вавилоне. За тысячеле­тия сформировался недельный социальный ритм: человек продук­тивнее работает в середине недели, чем в начале или в конце ее.

Биологические часы человека отражают не только суточные природные ритмы, но и имеющие большую продолжительность, например сезонные. Они проявляются в повышении обмена веществ весной и в снижении его осенью и зимой, в увеличении процента гемоглобина в крови и в изменении возбудимости дыхательного центра в весеннее и летнее время.

Состояние организма в летнее и зимнее время в какой-то степе­ни соответствует его состоянию днем и ночью. Так, зимой по срав­нению с летом снижалось в крови содержание сахара (аналогичное явление происходит и ночью), увеличивалось количество АТФ и холестерина.

БИОРИТМЫ И РАБОТОСПОСОБНОСТЬ

Ритмы работоспособности, подобно ритмам физиологических процессов, по своей природе эндогенны.

Работоспособность может зависеть от многих факторов, дей­ствующих по отдельности или совместно. К этим факторам отно­сятся: уровень мотивации, прием пищи, факторы внешней среды, физическая готовность, состояние здоровья, возраст и другие факторы. По-видимому, на динамику работоспособности влияет и утомление (у элитных спортсменов — хроническое утомление), хотя не вполне ясно, каким именно образом. Утомление, возникающее при выполнении упражнений (тренировочных нагрузок), трудно преодо­левать даже достаточно мотивированному спортсмену. Утомление снижает работоспособность, а повторная тренировка (с интерва­лом в 2-4 ч после первой) улучшает функциональное состояние спортсмена.

При трансконтинентальных перелетах циркадианные ритмы различных функций перестраиваются с разной скоростью — от 2-3 дней до 1 месяца (R. Wever, 1980). Для нормализации циклично­сти до перелета необходимо каждый день сдвигать на 1 ч отход ко сну. Если это делать в течение 5-7 дней до отлета и ложиться спать в темной комнате, то удастся быстрее пройти акклиматизацию.

При прибытии в новый временной пояс необходимо плавно вхо­дить в тренировочный процесс (умеренные физические нагрузки в те часы, когда будут производиться соревнования). Тренировки не должны носить «ударный характер».

Следует отметить, что естественный ритм жизнедеятельности организма обусловлен не только внутренними факторами, но и вне­шними условиями. В результате исследований был выявлен волно­вой характер изменения нагрузок на тренировке. Прежние представ­ления о неуклонном и прямолинейном наращивании тренировочных нагрузок оказались несостоятельными. Волнообразный характер изменения нагрузок в процессе тренировок связан с внутренними биологическими ритмами человека. Различают три категории «волн» тренировок: «малые», охватывающие от 3 до 7 дней (или не­сколько более), «средние» — чаще всего 4-6 недель (недельные тре­нировочные процессы) и «большие», продолжающиеся несколько месяцев.

Нормализация биологических ритмов позволяет осуществлять интенсивные физические нагрузки, а тренировки при нарушенном биологическом ритме приводят к различным функциональным рас­стройствам (например, десинхронозу), а иногда и к заболеваниям.

Рекомендуемая литература

  1. Аверьянов B.C. и др. Физиологическое нормирование в трудовой деятельно­сти. Л., 1988.
  2. Агаджанян Н.А., Шабатура Н.Н. Биоритмы, спорт, здоровье. М., 1989.
  3. Анохин П.К. Очерки по физиологии функциональных систем. М., 1975.
  4. Дубровский В.И. Спортивная медицина. М., 1998.
  5. Ермолаев Ю.А. Возрастная физиология. М., 1995.
  6. Ингрем К., Тейлор Дж. Экспериментальная физиология / Пер. с англ. М., 1974.
  7. Коробков А.В., Чеснокова С.А. Атлас по нормальной физиологии. М., 1986.
  8. Леонтьева Н.Н., Маринова К.В., Каплун Э.Г. Анатомия и физиология детско­го организма. М., 1976.
  9. Маршал Р.Д., Шеферд Дж.Т. Функция сердца у здоровых и больных. М., 1972.
  10. Сергеев П.В., Шимановский Н.Л., Петров В.И. Рецепторы физиологически активных веществ. М.; Волгоград, 1999.
  11. Смирнов В.М. Особенности физиологии детей. М., 1993.
  12. Смирнов В.М. Нейрофизиология и высшая нервная деятельность детей и под­ростков. М., 2000.
  13. Стерки П. Основы физиологии. М., 1984.
  14. Судаков К.В. (под ред.) Физиология: основы и функциональные системы: Курс лекций. М., 2000.
  15. Уголев A.M. Теория адекватного питания и трофология. СПб., 1991. УэстДж. Физиология дыхания, основы. М., 1988.
  16. Физиология человека: В 3 т. / Пер. с англ. Под ред. Р. Шмидта и Г. Тевса. М., 1996.
  17. Физкультура и спорт: Малая энциклопедия / Пер. с нем. М., 1982.
  18. Хедман Р. Спортивная физиология. М., 1980.

Смирнов В. М., Дубровский В. И. Физиология физического воспитания и спорта: Учеб. для студ. сред, и высш. учебных заведений. — М.: Владос-пресс, 2002. — 608 с. Глава 25. БИОЛОГИЧЕСКИЕ РИТМЫ. — С. 576-582.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *