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.