Время в биологии реферат

Обновлено: 02.07.2024

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.

В условиях современности, науке нельзя ограничиваться анализом пространственного аспекта отдельно от временного, они связаны воедино. Пространство в естествознании выражает протяженность, порядок и характер размещения материального объекта, их взаимное расположение.
Время в естествознании отражает последовательность процессов изменений и длительность существований объекта.

Попыток определить единство пространственно-временной организации в отношении живого объекта не предпринималось. Писатель Сартаков в романе “Философский камень”:

“Альберт Эйнштейн как математик разгадал единое пространство-время, найдя 4ое измерение. Но это только для мертвой материи. А между тем жизнь, течение жизни никак не отделимы от пространства и времени. Эйнштейн, почему же вы пренебрегли этим? Я тоже хочу разгадать пространство и время, но для живой материи. Я все испробовал. Какая наука даст мне ответ на это?”

Содержание

Глава 1. Биологическое время 5

§1. Формулировка понятия и введение термина 5

§2. Биоритмологический подход к феномену времени 7

Глава 2. Биологический возраст 11

§1. Понятие и критерии определения биологического возраста 11

§2. Биологический возраст мужчин и женщин 13

Список использованной литературы 18

Работа содержит 1 файл

реферат по КСЕ.doc

Биологическое время. Биологический возраст

по курсу Концепции современного естествознания

Глава 1. Биологическое время 5

§1. Формулировка понятия и введение термина 5

§2. Биоритмологический подход к феномену времени 7

Глава 2. Биологический возраст 11

§1. Понятие и критерии определения биологического возраста 11

§2. Биологический возраст мужчин и женщин 13

Список использованной литературы 18

С понятием временной организации тесно связана проблема специфичности течения времени в живых системах, или, как ее называют, проблема биологического времени. Этой проблемы касались многие ученые.

Огромную роль в этом вопросе сыграл В. И. Вернадский, который создал понятие биологического пространства-времени и тем самым поднял учение о биосфере на теоретический уровень.

Во-вторых, все это имеет отношение к биологическому возрасту человека как к показателю уровня развития, изменения или износа структуры, его функциональной системы, организма в целом или сообщества организмов (биоценоза), выраженный в единицах времени путем соотнесения значений, определяющих эти процессы биологических маркеров старения с эталонными среднестатистическими зависимостями изменений этих биомаркеров от календарного возраста.

Поскольку все организмы и сообщества организмов представляют скоррелированные системы, все изменения, происходящие в них, в конце концов ведут к их распаду - смерти, как и у всех физических систем. Но процесс распада организмов и сообществ организмов, или их старение, неравномерен. Поэтому при одном и том же астрономическом или календарном возрасте различных организмов, людей, сообществ степень постарения отдельных органов, элементов и систем будет различна.

И, в-третьих, актуальность данного реферата можно обосновать тем, что изучение этих волнующих вопросов, и попытки проникнуть в неизведанное могут принести реальные плоды. Человеческая жизнь может качественно измениться, биологические способности индивидов могут увеличиться и, наконец, кто знает, возможно, мы подойдем к разгадке сущности Вселенной и обретем новые знания.

Глава 1. Биологическое время.

§1. Формулировка понятия и введение термина.

С понятием временной организации тесно связана проблема специфичности течения времени в живых системах, или, как ее называют, проблема биологического времени.

Большинство авторов подчеркивает, что время едино во Вселенной, какого-либо особого (например, биологического времени) нет, правомерно говорить лишь о субъективной оценке времени. Однако существует и противоположная позиция, имеющая немалое число сторонников. Проблема биологического времени была поставлена более 100 лет назад К.Бэром, основоположником эмбриологии. Научно обоснованная идея о биологическом времени принадлежит В.И. Вернадскому. В 1929-1931 гг.

Слова Вернадского чрезвычайно важны для темы данного реферата: скорее всего, здесь, именно 9 сентября 1929 г., Вернадский впервые озвучивает свой новый термин биологическое время. Пока еще не в научной статье, но в частном письме. Затем Вернадский начинает с очень широкого, предельного охвата: «Время физика несомненно, не есть отвлеченное время математика или философа, и оно в разных явлениях проявляется в столь различных формах, что мы вынуждены это отмечать в нашем эмпирическом знании. Мы говорим об историческом, геологическом, космическом и т.п. временах. Удобно отличать биологическое время, в пределах которого проявляются жизненные явления.

Вернадский был единственным ученым в 1929 году, который своим понятием биологического времени перевернул все представления на 180 градусов: не жизнь как ничтожная, не принимаемая во внимание подробность на ничтожной крупице в космосе – планете Земля, существует на фоне великой Вселенной, но вся материальная Вселенная разворачивается на фоне времени жизни.

Следует сказать о приоритете во введении понятия биологическое время. Понятие бытует в сегодняшней науке.

В мировой литературе приоритет в употреблении понятия биологическое время связывается с именем французского гистолога Леконта дю Нуи. Во время работы врачом в госпитале во время первой мировой войны он заинтересовался скоростью заживления ран и стал исследовать эту проблему. В том числе и с точки зрения времени, которое он разделил на внешнее и внутреннее, назвав последнее физиологическим или биологическим.

В последующем довольно бурном развитии работ, связанных с использованием термина и понятия биологического времени, особенно в 60-70 гг., он приобрел совершенно другое направление, уже содержавшееся в работах Леконта дю Нуи и Г. Бакмана. Это направление стало называться биоритмология.

§2. Биоритмологический подход к феномену времени.

Любые изменения в живых системах обнаруживаются только при сравнении состояний системы как минимум в двух временных точках, разделенных большим или меньшим интервалом. Однако их характер может быть различным. О фазовых изменениях в системе говорят когда, в системе последовательно сменяются стадии какого-либо биологического процесса. Примером может служить смена стадий онтогенеза, то есть индивидуального развития организма. Изменения такого типа свойственны морфофизиологическим показателям организма после воздействия на него каким-либо фактором. Эти изменения характеризуют как нормальное течение процессов в организме, так и реакцию на воздействия.
Имеется особый класс периодических изменений деятельности и поведения живых систем – биологические ритмы. Учение о биологических ритмах (в узком смысле) получило наименование биоритмологии, т.к. сегодня признается, что биологический ритм – один из наиболее важных инструментов исследования роли фактора времени в деятельности живых систем и их временной организации.

В сложной системе биоритмов, от коротких - на молекулярном уровне - с периодом в несколько секунд, до глобальных, связанным с годовыми изменениями солнечной активности живет и человек. Биологические ритмы или биоритмы - это более или менее регулярные изменения характера и интенсивности биологических процессов. Способность к таким изменениям жизнедеятельности передается по наследству и обнаружена практически у всех живых организмов. Их можно наблюдать в отдельных клетках, тканях и органах, в целых организмах и в популяциях.

Выделим следующие важные достижения хронобиологии (область науки, которая исследует периодические (циклические) феномены, протекающие у живых организмов во времени, и их адаптацию к солнечным и лунным ритмам):

том, что биоритмика – одно из наиболее общих свойств живых систем.

2. Биологические ритмы признаны важнейшим механизмом

регуляции функций организма, обеспечивающим гомеостаз, динамическое

равновесие и процессы адаптации в биологических системах.

3. Установлено, что биологические ритмы, с одной стороны, им еют

эндогенную природу и генетическую регуляцию, с другой, их

осуществление тесно связано с модифицирующим фактором внешней

среды, так называемых датчиков времени. Эта связь в основе единства

организма со средой во многом определяет экологические закономерности.

4. Сформулированы положения о врем енной организации живых

систем, в том ч исле – человека – одним из основных принципов

биологической организации. Развитие этих положений очень важно для

5. Обнаружены биологические ритмы чувствительности организмов

к действию факторов химической (среди них лекарственные средства) и

физической природы. Это стало основой для развития хронофармакологии,

т.е. способов применения лекарств с учетом зависимости их действия от

фаз биологических ритмов функционирования организма и от состояния

его временной организации, изменяющейся при развитии болезни.

6. Закономерности биологических ритмов учитывают при

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. Имеются данные о влиянии, напри мер,

магнитного поля Земли на период и амплитуду энцефалограммы человека.

Экологические ритмы по длительности совпадают с каким-либо

естественным ритмом окружающей среды. К ним относятся суточные,

сезонные (годовые), приливные и лунные ритмы. Благодаря экологическим

ритмам, организм ориент ируется во времени и заранее готовит ся к

ожидаемым условиям существования. Так, некоторые цветки

раскрываются незадолго до рассвета, как будто зная, что скоро взойдет

солнце. Многие животные еще до наступления холодов впадают в зимнюю

спячку или мигрируют. Таким образом, экологические ритмы служат

Ритм – это универсальное свойство живых систем . Процессы роста

и развития организма имеют ритмический характер. Ритмическим

изменениям могут быть под вержены различные показатели структур

биологических объектов: ориентация молекул, третичная молекулярная

структура, тип кристаллизации, форма роста, концентрация ионов и т. д.

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 м енялись соответственно фазам цветения,

интенсивного роста поб егов и т. д. Одно из наиболее интересных

проявлений биологического измерения времени – суточная периодичность

открывания и закрывания цветков и растений. Каждое растение "засыпает"

и "просыпается" в строго определенное время суток. Рано утром (в 4 часа)

раскрывают свои цветки цикорий и шиповник, в 5 часов – мак, в 6 часов –

одуванчик, полевая гвоздика, в 7 часов – колокольчик, огородный

картофель, в 8 часов бархатцы и вьюнки, в 9-10 часов – ноготки, мать-и-

мачеха. Существуют и цветы, раскрывающие свои венчики ночью. В 20

часов раскрываются цветки душистого табака, а в 21 час – горицвета и

ночной фиалки. Так же в строго определенное время и закрываются

цветки: в полдень – осот полевой, в 13-14 часов – картофель, в 14-15 часов

Перед тем, как перейти к биологическому времени, сделаем некоторые уточнения. Чем более развита система, тем важнее для нее внутренние механизмы развития. А они опираются на прошлый опыт и на возрас-тающую роль предвидения и проектирова-ния будущего.

Вот почему у высокоорганизованных сис-тем (в отличие от простых) наряду с базо-выми — относительно универсальными вре-менем и пространством — существуют соб-ственные внутренние время и простран-ство.

Собственное время характеризует самые важные процессы, протекающие в биологи-ческом организме.

Биологическое время – это собственное внутреннее время биосистемы, которое ха-рактеризует прежде всего наиболее важные процессы жизнеобеспечения.

Оно обладает ярко выраженной циклично-стью. Биоциклы (в отличие от примитивных циклов физических систем) связаны с ин-формационными процессами, а также с рос-том (или, по крайней мере, с сохранением) негентропии . Физические циклы гораздо менее обусловлены прошлыми взаимодей-ствиями, чем настоящими. А для биоциклов играют важную роль как те, так и другие.

Своеобразной временнoй формой и мерой биологического развития являются биологи-ческие поколения. Их смена – существенная видо-родовая характеристика .

Биологические организмы генетически на-следуют биоциклы, жизненно важные для прошлых поколений. В этих биоциклах запе-чатлен важнейший опыт успешной адапта-ции к окружающей среде. Со временем к ним добавилась и новая характеристика — опережающее отражение. Опираясь на пе-реработку новой непосредственной инфор-мации, организм заранее готовится к наибо-лее вероятному (хотя и не циклическому) событию в будущем.

Итак, и у растений и у животных есть неко-торые биоциклы, связанные с циклами в ок-ружающей природе. На них влияют суточные и сезонные циклические перемены, перио-дические изменения солнечной активности и пр.

Сильное воздействие на многие земные процессы оказывает солнечная активность. Она имеет одиннадцатилетнюю циклич-ность. На вторые сутки после мощных вспышек на Солнце почти в 3 раза возрас-тает (при прочих равных условиях) число автоаварий и самоубийств.

Однако, человеку присуще и то, что не свойственно его собратьям по животному царству. Он зависит от циклических процес-сов в социокультурной среде.

Более того, социокультурные ритмы способны оказывать воздействие на окру-жающую природную среду. Антропогенная деятельность нарушает некоторые естест-венные биогеохимические процессы и циклы в биосфере.

Перейдем к циклам, на которых в значи-тельной мере сказываются внутренние для организма причины . Для ребенка в мате-ринской утробе важнейшим биоритмом яв-ляется ритм своего и материнского сердца. Поэтому новорожденный радуется музы-кально-звуковым воздействиям с подобным ритмом. Характерным примером внутренне обусловленной биоритмики является жен-ский менструальный период (примерно 28 суток), полуторачасовая периодичность ноч-ных эрекций как у мужчин, так и у женщин.

Определенные физиологические ритмы характеризуют и функционирование мозга. Современная электроэнцефалограмма не может определить, о чем думает человек. Однако она хорошо показывает степень ум-ственного напряжения. Четко выделяются такие ритмы:

1) d (дельта) — ритм – глубокий сон (самые медленные импульсы);

3) q (тета) — ритм – ритм озабоченности;

4) b (бета) — ритм – внимание, напряженная активность, мышление (50-1000 импуль-сов/сек).

Описанным ритмам мозга соответствуют колебания электромагнитных полей, кото-рые в 100 миллионов раз слабее, чем уро-вень магнитного поля Земли.

Согласно распространенным представле-ниям, существуют жизненные ритмы, кото-рые имеют общую причину происхождения, но протекают на разных уровнях: 23 дня – физиологический цикл, 28 – эмоциональный, 33 – ментальный (интеллектуальный) . Чем они обусловлены? И с какого момента вести отсчет?

Рассматриваемые биоритмы начинают свои колебания с мощного выброса в крово-ток адреналина и первого вздоха новорож-денного. Словно мать-природа, выпуская ребенка на жизненную орбиту, форсирует в этот ответственный момент важные режимы его жизнедеятельности.

Описанные циклы проявляются в течение всей жизни человека, обусловливая подъе-мы и спады соответствующих форм актив-ности. При совпадении 3-х биоциклических минимумов или критических дней некото-рые японские фирмы освобождают сотруд-ников от работы, требующей повышенной концентрации внимания. В одном из наших городов на ЭВМ вычисляли трудные дни для водителей городского транспорта и оставля-ли их работать в гараже – в результате ава-рийность стала заметно меньше.

Хронобиология (биоритмология) изуча-ет биологическое время во всех его много-образных формах. Цивилизация нарушает природные ритмы. Особенно это на себе чувствуют люди, вынужденные работать по ночам (например, метростроевцы, астроно-мы) или те, кто часто меняет свое местопре-бывание и соответственно — часовые пояса (летчики, космонавты, спортсмены).

Давно замечено, что если человек оказы-вается непосредственно в природной среде, он возвращается к естественным ритмам. Иногда им лучше следовать и в интенсивно нервной городской жизни. Чередуя напря-женную работу с отдыхом, можно добиться гораздо большего, чем изнуряя себя бес-прерывным трудом. Не случайно в некото-рых офисах стали появляться кушетки для релаксации.

Собственное время характеризует самые важные процессы, протекающие в биологи-ческом организме.

1) d (дельта) — ритм – глубокий сон (самые медленные импульсы);

3) q (тета) — ритм – ритм озабоченности;

4) b (бета) — ритм – внимание, напряженная активность, мышление (50-1000 импуль-сов/сек).

Читайте также: