Биологические ритмы

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ  И НАУКИ  РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФГБОУ ВПО «УРАЛЬСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ЭКОНОМИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Центр дистанционного образования

 

 

 

 

 

 

 

       КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА

 

       по КОНЦЕПЦИИ СОВРЕМЕННОГО ЕСТЕСТВОЗНАНИЯ

         

 

Вопрос  № 45

Биологические ритмы

 

 

 

                          

                                                   

 

 

 

 

                                                        Исполнитель: студент гр. ГМУ-13 ТД

                                                                                              

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                                                   

                                                           

 

 

Екатеринбург

2013

Содержание:

1.Введение.

2. Понятие о биологических ритмах  и биоритмологии.

3. Физиологические и экологические  ритмы.

4. Циркадианные ритмы.

5. Биоримологическая адаптация.

6. Теория «Трёх ритмов».

7. Заключение.

8. Глоссарий.

9. Литература.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Введение

 1. Введение   

 

   При обсуждении проблемы организации биологических систем в качестве ее основных принципов выделяют пространственный и временной. Но пространственная организация не исчерпывает полностью специфику живого. К структурному трехмерному фактору добавляется четвертое измерение-время, вносящее совершенно новый, независимый, непредсказуемый элемент.

      Пространственную  организацию живых систем изучают  морфологи, а временная организация  биологических систем представляет  собой центральную проблему в  области биологии, получившей название  хронобиологии. Основная задача  хронобиологии – выяснение роли  фактора времени в существовании  и развитии биологических систем. К закономерностям течения времени  в живых системах самое непосредственное  отношение имеет особый класс  периодических изменений деятельности  и поведения этих систем, названных  биологическими ритмами.

      Все живое на  нашей планете несет отпечаток  ритмического рисунка событий,    характерного для нашей Земли. 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. Биологический  ритм представляет собой один  из важнейших инструментов исследования  фактора времени в деятельности  живых систем и их временной  организации.

     В данной работе  раскрываются основные проблемы  учения о биологических ритмах  – биоритмологии и пути их  решения.

     Развитие биоритмологии  – задача большой практической  важности, имеющая отчетливое социально-экономическое  звучание.         Биоритмологические исследования и разработки нужны для обеспечения надежности и эффективности ночного труда, в частности, в сфере критических профессий (космонавты, летчики, операторы), для оптимизации распорядка труда и отдыха представителей различных специальностей в условиях круглосуточной работы на производстве, для установления периодов наибольшей и наименьшей поражаемости человека различными повреждающими факторами.

Одна из центральных проблем современной биоритмологии — проблема синхронизации и десинхронизации биоритмов. Десинхронизация биологических ритмов, наблюдаемая при  адаптивных и патологических процессах, позволила установить, что исследование биоритмов является важным методическим приемом в решении вопросов физиологии труда, выявлении патологического процесса, адаптации человека к измененным геофизическим и социальным синхронизаторам, подбора космонавтов.

 

 

2. Понятие о биологических ритмах  и биоритмологии

   Биологические ритмы – это периодически повторяющиеся изменения интенсивности и характера процессов жизнедеятельности биологических систем.

    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.

    Согласно одному из основных принципов материалистического естествознания – принципу единства организма и среды – организм не может существовать без внешней среды. Но внешняя среда, все сферы мировоздания охвачены колебательными ритмическими движениями. Не удивительно поэтому, что одним из неотъемлемых свойств живого является ритмичность всех процессов. "Весь растительный и животный мир, а с ним и человек, извечно и непрестанно испытывает на себе ритмические воздействия внешнего физического мира и извечно отвечает на биение мирового пульса ритмическими пульсирующими реакциями": писал русский социолог П. Я. Соколов.

    Учение о биологических ритмах в узком смысле получило название биоритмологии, которая входит в более широкую дисциплину – хронобиологию.

    Выделим следующие важные достижения хронобиологии:

1.Биологические ритмы обнаружены  на всех уровнях организации  живой природы – от одноклеточных  до биосферы. Это свидетельствует  о 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, имеют  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  временной организации живых  систем, в том числе – человека  – одним из основных принципов  биологической организации. Развитие  этих положений очень важно  для анализа патологических состояний  живых систем.

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 профилактике, диагностике и лечении заболеваний.

3. Физиологические  и экологические  ритмы

     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, например, 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 ориентируется во времени и заранее готовится 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 организму как биологические часы.

    Ритм – это универсальное свойство живых систем. Процессы роста и развития организма имеют ритмический характер. Ритмическим изменениям могут быть подвержены 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 флоридина, 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. 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 -одуванчик, в 15-16 часов – мак, в 16-17 часов -ноготки, в 17-18 часов мать-и-мачеха, в 18-19 часов – лютик, в 19-20 часов – шиповник. Раскрытие и закрытие цветков зависит и от многих условий, например, от географического положения местности или времени восхода и заката солнца.

      Существуют ритмические изменения чувствительности организма к повреждающим факторам внешней среды. В опытах на животных было установлено, что чувствительность к химическим и лучевым поражениям колеблется в течение суток очень заметно: при одной и той же дозе смертность мышей в зависимости от времени суток варьировала от 0 до 10 %

      Важнейшим внешним фактором, влияющим на ритмы организма, является фотопериодичность. У высших животных предполагается существование двух способов фотопериодической регуляции биологических ритмов: через органы зрения и далее через ритм двигательной активности организма и путем экстрасенсорного восприятия света. Существует несколько концепций эндогенного регулирования биологических ритмов: генетическая регуляция, регуляция с участием клеточных мембран. Большинство ученых склоняются к мнению о полигенном контроле над ритмами. Известно, что в регуляции биологических ритмов принимают участие не только ядро, но и цитоплазма клетки. [1]

4. Циркадианные  ритмы

     Центральное место среди ритмических процессов занимает циркадианный ритм, имеющий наибольшее значение для организма. Понятие циркадианного (околосуточного) ритма ввел в 1959 году Халберг. Циркадианный ритм 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, т.е. 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.

    По мнению Симакова, часовым механизмом в ядре служит ядерная оболочка. Такой вывод он сделал на основе опытов, проведенных с бактериями, у которых не было обнаружено циркадианных ритмов. Околосуточный ритм и есть то общее для самых разных клеток, тканей и органов, что объединяет их в единую, координированную во времени живую систему. Иными словами, подчинение всех проявлений жизнедеятельности циркадианному ритму выступает значительным фактором целостности организма.

    Циркадианные ритмы обнаружены у всех представителей животного царства и на всех уровнях организации – от клеточного давления до межличностных отношений. В многочисленных опытах на животных установлено наличие циркадианных ритмов 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. Всего к настоящему времени у человека выявлено около 500 функций и процессов, имеющих циркадианную ритмику.

     Ритм сокращения сердца у человека, находящегося в состоянии относительного покоя, зависит от фазы циркадианного ритма. Основной земной ритм – суточный, обусловленный вращением Земли вокруг своей оси, поэтому практически все процессы в живом организме обладают суточной периодичностью. Все эти ритмы (а у человека их уже обнаружено более 100) определенным образом связаны друг с другом, образуя единую, согласованную во времени ритмическую систему организма. Эта система отражает взаимосвязанный ход околосуточных ритмов различных функций у человека, что дает врачам и физиологам ценный материал для диагностики болезней и прогнозирования состояния пациентов. Приведем некоторые типичные характеристики циркадианной системы здорового человека. Масса тела достигает максимальных значений в 18-19 часов, температура тела – в 16-18 часов, частота сердечных сокращений – в 15-16 часов, частота дыхания – в 13-16 часов, гистологическое артериальное давление – в 15-18 часов, уровень эритроцитов в крови – в 11-12 часов, лейкоцитов – в 21-23 часа, гормонов в плазме крови – в 10-12 часов, инсулина – в 18 , общего белка крови – в 17-19 часов. Оценивая данную схему, следует указать на значительные индивидуальные отличия в ходе суточных ритмов, что делает необходимым дальнейшее исследование понятий "биоритмическая норма " и "биоритмическая индивидуальность", Нарушения ритма сна и бодрствования может привести не только к бессоннице, но и к расстройству сердечно – сосудистой, дыхательной и пищеварительной систем. Поэтому так важно соблюдать режим дня. Биоритмы интенсивно исследуются специалистами в области космической биологии и медицины, так как при освоении новых планет космонавты будут полностью лишены обычных ритмов среды.