Ритмичность протекания процессов жизнедеятельности в живых организмах – биоритмы.
Наука, занимающаяся изучением биоритмов, называется хронобиология.
Классификация биоритмов
I. По частоте возникновения ритма:
– ритмы высокой частоты (от долей секунды до 30 минут),
– ритмы средней частоты (30 минут – 28 часов),
– мезоритмы (28 часов – 6 дней),
– макроритмы (20дней – 1 год),
– мегаритмы (10 лет – несколько десятков лет).
II. По уровню организации биосистемы:
– клеточные (химические реакции),
– органнные ритмы,
– организменные,
– популяционные.
III. С точки зрения взаимодействия организма с окружающей средой:
а) физиологические (рабочие) – колебания, отражающие деятельность отдельных систем организма (сокращение сердца, дыхание, перистальтика и т.п.),
б) адаптивные (собственно биоритмы) – колебания с периодами, близкими к основным геофизическим циклам, направлены на приспособление к периодически изменяющимся условиям среды.
Адаптивные биоритмы
Подразделяются на:
· суточные;
· лунные;
· годичные (сезонные);
· приливно-отливные;
· солнечные.
Суточные биоритмы
Наиболее хорошо изучены. Наблюдаются у всех живых организмов – от простейших до человека. Они обусловлены сменой дня и ночи (вращение Земли вокруг своей оси). Многие суточные ритмы закрепились в генотипе, передаются по наследству и носят название циркадных биоритмов (circa – около, dies – день – околодневные, продолжительность их периода колеблется в пределах 20-28 часов).
Примеры циркадных ритмов:
– температура тела: максимальная – в 18 часов, минимальная – в 1-5 часов утра;
– артериальное давление: максимальное – днем, минимальное – ночью;
– интенсивность деления клеток красного костного мозга: максимальная – в 5.00, минимальная – ночью;
– количество эритроцитов: максимальное – утром, минимальное – ночью;
– свертываемость крови: максимальная – днем;
– работоспособность: максимальная – в 5-6 часов, 10-12 часов, 16-18 часов.
Всего у человека подвержено суточным колебаниям более 300 функций. Для обнаружения циркадных ритмов животных и человека заключают в изолированные камеры, где отсутствует естественная смена дня и ночи. Если в этих условиях параметры изменяются, значит, это циркадный ритм. Циркадные ритмы могут перестраиваться. У одних людей перестройка идет быстро – 1-2 суток, у других – 1-2 недели.
Лунные биоритмы
Длительность лунного цикла составляет 28 суток. Эти биоритмы наиболее выражены у обитателей морей и океанов. Закрепились в генотипе и передаются по наследству. Приурочены преимущественно к фазам луны. Так, периоды нереста у морских кольчатых червей и роения у некровососущих комаров совпадают с определенными фазами лунного цикла. В качестве примеров лунных биоритмов у человека можно отметить изменение длительности свертывания крови и менструальный цикл у женщин (адаптивное значение не установлено).
Годичные (сезонные) ритмы
Обусловлены вращением Земли вокруг Солнца. Размножение, рост, линька, миграции, перелеты птиц – связаны с временами года. Многие из них передаются по наследству. Годичные ритмы, закрепившиеся в генотипе, называются цирканными (circa – около, annus – год).
У человека колеблются в течение года:
– теплоотдача с поверхности тела: зимой снижается, летом повышается;
– энергообмен: зимой – выше, летом – ниже;
– рост: летом интенсивнее;
– биохимические показатели крови меняются;
– половая активность у мужчин: снижается к концу зимы;
– показатели иммунитета: максимальные – зимой, минимальные – летом;
– частота сердечных сокращений;
– артериальное давление;
– хронические заболевания – обостряются весной и осенью.
Приливно-отливные ритмы
Характерны для организмов, обитающих в прибрежной зоне морей и океанов. За сутки наблюдается два прилива и два отлива. Дважды в месяц приливы достигают максимальной величины – сигизийные приливы. Рыбка атерина у берегов Калифорнии откладывает икру в сигизийный прилив в мокрый песок, а ровно через полмесяца в следующий сигизийный прилив из икринок выходят мальки, которые уносятся с водой. Двустворчатые моллюски в аквариуме будут открывать и закрывать створки в соответствии с приливом и отливом.
Солнечные ритмы
Обусловлены изменением солнечной активности. Различают три вида солнечных ритмов:
– продолжительность периода – 11,1 года;
– продолжительность периода – 80-90 лет;
– продолжительность периода – 600-800 лет.
В период повышения солнечной активности изменяются магнитное поле Земли и ионосфера, что сказывается на жизнедеятельности живых организмов. Установлена связь между распространением некоторых инфекционных болезней и уровнем солнечной радиации. В периоды повышения солнечной активности отмечается рост психических заболеваний и инфаркта миокарда. Наряду с этим обнаружена прямая зависимость между творческой активностью писателей, композиторов и уровнем солнечной активности.
Регуляция биоритмов
В регуляции околосуточных и годичных ритмов ведущая роль принадлежит эпифизу. Он вырабатывает гормон мелатонин, который оказывает влияние как на другие эндокринные железы, так и на структуры мозга.