Биологические ритмы их показатели, и классификация

Биологические ритмы (биоритмы) — регулярное, периодическое повторение во времени характера и интенсивности жизненных процессов, отдельных состояний или событий. Б. р. в той или иной форме присущи всем живым организмам. Б. р. описываются рядом характеристик: периодом, амплитудой, фазой, средним уровнем, профилем.

В зависимости от порождающей причины Б. р. делятся на экзогенные — колебания, вызванные периодическими воздействиями извне, т.е. пассивные реакции на колебания факторов окружающей среды, и эндогенные — автономные (син. спонтанные, самоподдерживающиеся, самовозбуждающиеся) колебания, обусловленные активными процессами в самой живой системе (к ним относится большинство Б. р.).

Эндогенные Б. р. поддерживаются механизмом обратной связи. В зависимости от того, на каком уровне биологической организации она замыкается, различают Б. р. в клетках (митотический цикл), органах (сокращения кишечника), организмах (овариальный цикл) и сообществах (колебания численности популяций в системе хищник-жертва).

По выполняемой функции Б. р. делят на физиологические ритмы — рабочие циклы отдельных систем (дыхание, сердцебиение), и экологические, адаптивные, служащие для приспособления организмов к периодичности окружающей среды. Период (частота) физиологического ритма может изменяться в широких пределах в зависимости от степени функциональной нагрузки; период экологического ритма, напротив, сравнительно постоянен, закреплен генетически. Экологические ритмы в естественных условиях захвачены циклами окружающей среды; выполняют функцию биологических часов (с их помощью организмы ориентируются во времени).

Б. р. с разными периодами у одного организма могут оказывать взаимное модулирующее влияние, но обычно сравнительно независимы. Б. р. с одинаковым периодом, напротив, часто сопряжены иерархическим образом: выделенные группы клеток могут играть роль центров синхронизации — ритмоводителей.

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.

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 t1С 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.

Основными параметрами биоритмов являются такие показатели:

· Период — время между двумя одноименными точками в волнообразно изменяющемся процессе.

· Акрофаза — точка времени в периоде, когда отмечается максимальное значение исследуемого параметра.

· Мезор — уровень среднего значения показателей изучаемого процесса.

· Амплитуда — величина отклонения исследуемого показателя в обе стороны от средней.

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

· по их собственным характеристикам, таким как период;

· по их биологической системе, например популяция;

· по роду процесса, порождающего ритм;

· по функции, которую выполняет ритм.

В основу всех классификаций биоритмов положена длина периода (T или t), время между одинаковыми состояниями соседних циклов. Понятия «цикл» и «ритм» близки, их употребление определяется семантическими оттенками, что зависит от контекста. Под цикличностью чаще имеют в виду только повторяемость событий, употребляя термин «ритм», обычно подразумевают, что кроме периода известны и другие его параметры. Конечно, колебания процессов в организме не остаются неизменными, но на протяжении некоторого времени их свойства могут меняться столь незначительно, что их можно считать стационарными. Поэтому о биоритмах часто говорят как о квазипериодических.

Спектр возможных ритмов жизни охватывает широкий диапазон масштабов времени – от волновых свойств элементарных частиц (микроритмов) до глобальных циклов биосферы (макро- и мегаритмов) Пределы их длительности – от многих лет до миллисекунд, группировка иерархическая, хотя границы между группами в большинстве случаев условны. Самое крупное деление – на ритмы высоко-, средне- и низкочастотные. Применительно к человеку наиболее устоявшаяся классификация, не охватывающая, правда, очень короткие и очень длительные периоды колебаний, опубликована в работе Ф. Халберга и А. Рейнберга

Различают несколько классов ритмов разной частоты.

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 '/2 ч до 6 сут. Третью группу составляют ритмы с периодом от 6 сут до 1 года (недельный, лунный, сезонный, годичный ритмы).

Выраженность и наибольшая изученность околосуточных биоритмов среди ритмов средней частоты взяты за «точку отсчета» и потому распространено их деление на околосуточные — циркадианные, или циркадные (circa — около, dies — день, лат.); ритмы с периодом более суток — инфрадианные (infra — меньше, лат., т. е. цикл повторяется меньше одного раза в сутки); ритмы с периодом меньше суток — ультрадианные (ultra — сверх, лат., т. е. частота больше одного раза в сутки). Существуют и другие, более детальные классификации биоритмов.