Биологические ритмы в живой природе кратко

Обновлено: 08.07.2024

Биологические ритмы представляют собой периодически повторяющиеся изменения интенсивности и характера биологических процессов и явлений. Они в той или иной форме присущи всем живым организмам и отмечаются на всех уровнях организации: от внутриклеточных процессов до биосферных. Биологические ритмы наследственно закреплены и являются следствием естественного отбора и адаптации организмов. Ритмы бывают внутрисуточные, суточные, сезонные, годичные, многолетние и многовековые.

Примерами биологических ритмов являются: ритмичность в делении клеток, синтезе ДНК и РНК, секреции гормонов, суточное движение листьев и лепестков в сторону Солнца, осенние листопады, сезонное одревеснение зимующих побегов, сезонные миграции птиц и млекопитающих и т.д.

Биологические ритмы делят на экзогенные и эндогенные. Экзогенные (внешние) ритмы возникают как реакция на периодические изменения среды (смену дня и ночи, сезонов, солнечной активности). Эндогенные (внутренние) ритмы генерируются самим организмом. Ритмичность имеют процессы синтеза ДНК, РНК и белков, работа ферментов, деление клеток, биение сердца, дыхание и т.д. Внешние воздействия могут сдвигать фазы этих ритмов и менять их амплитуду.

Среди эндогенных различают физиологические и экологические ритмы. Физиологические ритмы (биение сердца, дыхание, работа желез внутренней секреции и др.) поддерживают непрерывную жизнедеятельность организмов. Экологические ритмы (суточные, годичные, приливные, лунные и др.) возникли как приспособление живых существ к периодическим изменениям среды. Физиологические ритмы существенно варьируют в зависимости от состояния организма, экологические — более стабильны и соответствуют внешним ритмам.

Экологические ритмы способны подстраиваться к измениям цикличности внешних условий, но лишь в опреденных пределах. Такая подстройка возможна благодаря тому, что в течение каждого периода имеются определенные интервалы времени (время потенциальной готовности), когда организм готов к восприятию сигнала извне, например яркого света или темноты. Если сигнал несколько запаздывает или приходит преждевременно, соответственно сдвигается фаза ритма. В экспериментальных условиях при постоянном освещении и температуре этот же механизм обеспечивает регулярный сдвиг фазы в течение каждого периода. Поэтому период ритма в этих условиях обычно не соответствует природному циклу и постепенно расходится по фазе с местным временем. Эндогенный компонент ритма дает организму возможность ориентироваться во времени и заранее готовиться к предстоящим изменениям среды. Это так называемые биологические часы организма. Многим живым организмам свойственны циркадные и цирканные ритмы. Циркадные ( околосуточные) ритмы — повторяющиеся изменения интенсивности и характера биологических процессов и явлений с периодом от 20 до 28 ч. Цирканные (окологодичные) ритмы — повторяющиеся изменения интенсивности и характера биологических процессов и явлений с периодом от 10 до 13 месяцев. Циркадные и цирканные ритмы регистрируются в экспериментальных условиях при постоянной температуре, освещенности и т.д.

Ритмический характер имеют физическое и психологическое состояния человека. Нарушение установившихся ритмов жизнедеятельности может снижать работоспособность, оказывать неблагоприятное воздействие на здоровье человека. Изучение биоритмов имеет большое значение при организации труда и отдыха человека, особенно в экстремальных условиях (полярных условиях, в космосе, при быстром перемещении в др. часовые пояса и т. д.).

Несовпадение во времени между природными и антропогенными явлениями часто приводит к разрушению природных систем. Например, при проведении слишком частых рубок леса.

Важное свойство, которым обладает географическая оболочка нашей планеты — ритмичность. Что такое ритмичность в биологии?

Понятие адаптивных биологических ритмов

Ритмичность в биологии — это процесс повторения явлений в определенное время.

Будучи одной из составляющих географической оболочки, биосфера также подвержена ритмичности. Жизнедеятельность организмов на планете во многом зависит от движения тел Солнечной системы, изменений температуры, влажности и освещенности. На все эти изменения живые организмы реагируют.

На случай периодических изменений интенсивности экологических факторов у организмов есть специальные приспособленческие реакции — это адаптивные биологические ритмы.

Адаптивные биологические ритмы в зависимости от длительности причин возникновения делятся на:

суточные;
приливно-отливные;
сезонные;
годовые;
многолетние.

Биологические часы — способность живых организмов выдавать реакцию на течение времени.

С помощью этого явления живые организмы могут согласовывать свои физиологические ритмы с изменениями, происходящими в окружающей среде.

Характеристика биологических ритмов

Рассмотрим подробнее каждый из вариантов биологических ритмов.

Суточные ритмы

Планета Земля вращается вокруг своей оси — полный оборот она совершает за 24 часа. В результате, в течение суток два раза меняется освещенность, которая становится причиной температурных колебаний, изменения влажности и атмосферного давления. Все это непосредственно влияет на активность живых организмов.

Солнечный свет очень важен для жизнедеятельности: он задает периодичность процессов фотосинтеза, транспирации, времени, когда будут раскрываться и закрываться цветки у растений. Животных изменения освещенности тоже затрагивают: смена дня и ночи влияет на особенности их физиологических процессов. Отсюда условное деление всех животных на ночных и дневных.

Однако в случае изменения условий среды, меняется и суточная активность живых организмов.

В жарких пустынях, когда температура днем достигает максимума, а влажность — минимума, дневные животные проявляют свою активность ночью.

Суточные ритмы связаны и с человеком, который также является частью природы. Интенсивность более ста его жизненных функций определяется временем суток.

Приливно-отливные ритмы

Приливно-отливные ритмы — результат взаимодействий Земли и Луны. Наиболее полно и явно они наблюдаются у обитателей прибрежных участков Мирового океана (такие участки называются литорали).

В течение лунных суток — они длятся 24 часа и 50 минут — прилив и отлив происходят по два раза. Такая смена природных условий заставляет организмы к ней приспосабливаться. Каждый организм приспосабливается по-своему:

отдельные животные, такие как моллюски, зарываются в ил;
некоторые меняют окраску тела;
есть животные, которые уходят дальше в океан.

Приливно-отливные ритмы определяют размножение рыб атерин-грунион. Нерест осуществляется только тогда, когда Луна находится в определенной фазе.

Сезонные ритмы

Сезонные ритмы — результат вращения Земли вокруг Солнца. Это вращение приводит к изменению климата на планете. Сезонные ритмы определяют такие процессы как размножение, развитие, жизненные циклы, линька, спячка, миграция, состояние покоя и период вегетации у растений, а также многое другое.

Многолетние циклы

Многолетние циклы — результат изменения солнечной активности и взаимодействия небесных тел Солнечной системы.

Массовое размножение перелетной саранчи в отдельные годы — яркий пример многолетних циклов.

Также пример многолетних циклов — периодическое отклонение холодного перуанского течения у берегов Южной Америки. Это явление называется Эль-Ниньо, и происходит оно раз в 11-12 лет.

Фотопериодизм

Длительность светового дня — важное условие существования и жизни всех организмов, а также самый стабильный экологический фактор.

Фотопериодизм — комплекс наследственных реакций живого организма на то, как изменяется световой период суток.

Это свойство встречается у всех организмов. Однако наиболее ярко проявляется у тех, что живут в условиях, когда сезонные изменения среды происходят резко.

Изменение длительности светового дня у растений проявляется тем, что они меняют интенсивность синтеза фитогормонов. За счет этого регулируется рост и развитие растения.

Фотопериодизм очень ярко проявляется у перелетных птиц: сокращение светового дня является сигналом для миграции.

Биологи́ческие ри́тмы — периодически повторяющиеся изменения в ходе биологических процессов в организме или явлений природы. Является фундаментальным процессом в живой природе. Наукой, изучающей биоритмы, является хронобиология. По связи с естественными ритмами окружающей среды биоритмы подразделяются на физиологические и экологические.

Экологические ритмы по длительности совпадают с каким-либо естественным ритмом окружающей среды. (суточные, сезонные, приливные и лунные ритмы). Благодаря экологическим ритмам, организм ориентируется во времени и заранее готовится к ожидаемым условиям существования. Экологические ритмы служат организму как биологические часы.

Физиологические ритмы не совпадают с каким-либо естественным ритмом (ритмы давления, биения сердца и артериального давления). Имеются данные о влиянии, например, магнитного поля Земли на период и амплитуду энцефалограммы человека. По причине возникновения биоритмы делятся на эндогенные (внутренние причины) и экзогенные (внешние). По длительности биоритмы делятся на циркадианные (около суток), инфрадианные (более суток) и ультрадианные (менее суток).

Содержание

Инфрадианные ритмы

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

Ультрадианные ритмы

Циркадианные (околосуточные) ритмы

Центральное место среди ритмических процессов занимает циркадианный 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 ее 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 и растений.

Экзогенные биологические 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 частности, известно, что в новолуние растёт число самоубийств, сердечных приступов и пр. Возможно, менструальный цикл связан с лунным циклом.

Термин Биори́тм используют также для определения предполагаемых циклов спадов и подъемов физической либо психической активности человека не зависящий ни от расы, ни от национальности человека, ни от каких либо других факторов.

Существуют многочисленные программы для определения биоритмов, все они привязываются к дате рождения и не имеют научного обоснования.

В многочисленных алгоритмах таких расчётов предполагается, что, якобы, человек со дня рождения находится под воздействием трех устойчивых и неизменных биологических ритмов: физическом, эмоциональном и интеллектуальном.

Физический цикл равен 23 дням. Он определяет энергию человека, его силу, выносливость, координацию движения.
Эмоциональный цикл равен 28 дням и обусловливает состояние нервной системы и настроение.
Интеллектуальный цикл (33 дня), он определяет творческую способность личности.

Все эти алгоритмы и программы не имеют никакого научного обоснования, и относятся исключительно к сфере псевдонауки.

Научное обоснование есть: 1.Браун Ф. Биологические ритмы. В кн.: Сравнительная физиология животных. Т.2, М.: Мир, 1977, с.210-260.; 2.Горшков М. М. Влияние луны на биоритмы.//Сб.:Электромагнитные поля в биосфере. Т.2// М.: Наука, 1984, с.165-170.

Алгоритмы расчета биоритмов

Автор статьи выше использует формулу:

B=(-cos(2pi*(t-f)/P))*100 % где P=

Повсеместно используется формула:

B=(sin(2pi*(t-f)/P))*100 % где P=

B — состояния биоритма в % либо может выражатся как состояние относительно нуля а так же состояния нарастание или спадание.

t — количество дней относительно нуля единиц измерения.до текущего момента.

f — количество дней от нуля единиц измерения времени до даты рождения.

P — фаза биоритма.

Поправка по значениям

Точные значения биоритмов:

физический 23,688437
эмоциональный 28,426125
интеллектуальный 33,163812

Совместимость по биоритмам

Совместимость по отдельным биоритмам определяется по формуле:

S = [((D/P) — [D/P]) * 100]%, где P=

S — коэффициент совместимости биоритмов.

D — разница в датах рождения 2 людей в днях.

[] — функция округления десятичной дроби до меньшего целого (антье).

P — фаза биоритма.

K — Коэффициент совместимости биоритмов %

Коффициент находится по таблице

S	0	3	4	6	7	9	11	12	13	14	15	18	21	22	25	27	28	29	31	33	34	36	37	40	43	44	45	46	48	50	51	53	54	55	56	59	62	63
K%	100	99	98	96	95	92	88	85	83	80	78	70	60	57	50	43	40	36	30	25	22	17	15	8	4	3	2	1	0.5	0	0.5	1	2	3	4	8	15	17

S	65	66	68	70	71	72	74	75	77	78	81	84	85	86	87	88	90	92	93	95	96
K%	22	25	30	36	40	43	48	50	57	60	70	78	80	83	85	88	92	95	96	98	99

Примечания

Биоритмы у некоторых людей могут быть в виде 12-часового суточного цикла, а не 24-часового, как у большинства людей. Это явление до конца не изучено, причины до сих пор не выяснены.

Вся живая материя, от молекул до биосферы в целом, подвержена разного рода колебаниям, биологическим ритмам. Биоритмы — изменения в биологических процессах, которые постоянно, волнообразно (с разными интервалами) повторяются.

Отцом науки о биологических ритмах, хронобиологии, по праву называют немецкого врача Кристофа Гуфеланда, открывшего в 1790-х годах некие универсальные ритмические процессы, которым подвержены живые организмы, — ежедневную повторяемость событий и реакций и зависимость их от суточных циклов, то есть от вращения Земли вокруг оси.

Научные разработки в хронобиологии начались в XX веке — в России этими аспектами занимались, в том числе, И. П. Павлов, В. И. Вернадский, А. Л. Чижевский.

Классификация биоритмов

1) Например, в жарких регионах, особенно в пустынях, жизнь в разгар дня не оживляется, а замирает, и только редкие животные сохраняют активность.

3) Прекрасно выражены суточные биоритмы у человека. С наступлением темноты в организме начинается выработка мелатонина, который поспособствует своевременному засыпанию.

3. Приливно-отливные биоритмы проявляются у организмов, живущих в литорали, то есть в прибрежных областях морей и океанов — ракообразных, моллюсков, мелких рыбешек, водорослей. Например, двустворчатые моллюски во время подъема уровня воды открывают раковины и дают возможность сифонам захватить как можно больше жидкости, содержащей кислород и пищу, а во время отлива захлопывают створки и зарываются в грунт.

Перечисленные нами биоритмы иногда называют адаптивными (экологическими), потому что они выработались у самых разных организмов за миллионы лет эволюции и закрепились на генетическом уровне.

Читайте также:

S	0	3	4	6	7	9	11	12	13	14	15	18	21	22	25	27	28	29	31	33	34	36	37	40	43	44	45	46	48	50	51	53	54	55	56	59	62	63
K%	100	99	98	96	95	92	88	85	83	80	78	70	60	57	50	43	40	36	30	25	22	17	15	8	4	3	2	1	0.5	0	0.5	1	2	3	4	8	15	17

S	65	66	68	70	71	72	74	75	77	78	81	84	85	86	87	88	90	92	93	95	96
K%	22	25	30	36	40	43	48	50	57	60	70	78	80	83	85	88	92	95	96	98	99

S	0	3	4	6	7	9	11	12	13	14	15	18	21	22	25	27	28	29	31	33	34	36	37	40	43	44	45	46	48	50	51	53	54	55	56	59	62	63
K%	100	99	98	96	95	92	88	85	83	80	78	70	60	57	50	43	40	36	30	25	22	17	15	8	4	3	2	1	0.5	0	0.5	1	2	3	4	8	15	17

S	65	66	68	70	71	72	74	75	77	78	81	84	85	86	87	88	90	92	93	95	96
K%	22	25	30	36	40	43	48	50	57	60	70	78	80	83	85	88	92	95	96	98	99

S	0	3	4	6	7	9	11	12	13	14	15	18	21	22	25	27	28	29	31	33	34	36	37	40	43	44	45	46	48	50	51	53	54	55	56	59	62	63
K%	100	99	98	96	95	92	88	85	83	80	78	70	60	57	50	43	40	36	30	25	22	17	15	8	4	3	2	1	0.5	0	0.5	1	2	3	4	8	15	17

S	65	66	68	70	71	72	74	75	77	78	81	84	85	86	87	88	90	92	93	95	96
K%	22	25	30	36	40	43	48	50	57	60	70	78	80	83	85	88	92	95	96	98	99