Биологические ритмы и их классификация

2

 

Оглавление

 

Введение………………………………………………………………………………………………………………………………….3

1.Биологические ритмы и их  классификация………………………………………………………………………..4

2.Биологические часы животных……………………………………………………………………………………………4

3. «Цветочные часы»……………………………………………………………………………………………………………….7

4.Проявление биологических часов  в человеческом организме………………………………………….8

Вывод……………………………………………………………………………………………………………………………………..10

Список литературы………………………………………………………………………………………………………………12

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

Введение

    М. М.  Пришвин в рассказе «Золотой  луг», вспоминая свое детство,  писал: «...раз мне удалось сделать  открытие. Мы жили в деревне,  перед окном у нас был луг,  весь золотой от множества  цветущих одуванчиков... Все говорили: «Очень красиво. Луг золотой». Однажды я рано встал удить  рыбу и заметил, что луг был  не золотой, а зеленый. Когда  же я возвращался около полудня  домой, луг был опять весь  золотой. Я стал наблюдать.  К вечеру луг опять позеленел.  Тогда я пошел, отыскал одуванчик,  и оказалось, что он сжал  свои лепестки, все равно как  если бы у нас пальцы со  стороны ладони были желтые  и, сжав пальцы в кулак, мы  закрыли бы желтое. Утром, когда  солнце взошло, я увидел, как одуванчики  раскрывают свои ладони, и от  этого луг становится опять  золотым. С тех пор одуванчик  стал для нас одним из самых  интересных цветов, потому что  спать одуванчики ложились вместе  с нами, детьми, и вместе с нами  вставали». 

    Маленький  Пришвин сделал открытие, которое  раньше его сделали многие  ученые, а еще раньше — простые  земледельцы. Оказывается, цветки  в течение суток способны открываться  и закрываться. 

    В 1755 г. знаменитый шведский ботаник  К. Линней устроил в ботаническом  саду в Упсале цветочные часы, или часы флоры, в виде клумбы. На ней голубые соцветия цикория и розовые цветки шиповника раскрывались в 4—5 ч утра, соцветия одуванчика— в 5—6 ч. Несколько позднее, в 6—7 ч утра, раскрывались цветки картофеля, а еще позднее, в 9—10 ч, — соцветия ноготков, цветки красной смолевки, кислицы. Вечером цветки последовательно закрывались. На этикетках было указано, в какие часы открываются и закрываются цветки или соцветия каждого растения. В зависимости от широты места время, в которое открываются и закрываются цветки, меняется.

    Есть  в природе и звучащие «живые  часы». Весной и летом можно  легко определить время по  пению птиц. Соловей просыпается  в начале второго часа ночи. В 2—3 ч утра начинает петь  полевой жаворонок. В 5 ч просыпается  зяблик. А вот воробей, живущий  рядом с человеком, просыпается  поздно — в 6 ч. Самый верный  утренний будильник — петух,  причем не только весной и  летом, а в любое время года.

    Выходит,  что растения и животные «знают»  время? Да, только измеряют его  особые часы — биологические.  Биологическими часами обладают  все организмы — растения, насекомые,  птицы, рыбы, млекопитающие, в  том числе и человек. 

 

 

 

 

 

4

 

1.Биологические  ритмы и их классификация

    Благодаря биологическим  ритмам живой организм гораздо  легче приспосабливается к условиям  внешней среды, которые регулируют  длительность циклов и отдельных  их фаз. Многие биологические  ритмы поддаются систематизации. К «адаптивным» ритмам относятся  суточные, сезонные, годовые, лунные, приливно-отливные изменения жизнедеятельности  в организмах. Благодаря им наибольшая активность и усиленный обмен веществ в организме совпадают с наиболее благоприятными для этого внешними условиями и временем суток, месяца, года.

    Функциональные ритмы,  обеспечивающие непрерывную жизнедеятельность  организма, как правило, имеют  короткие циклы – от долей  секунды до минут. К их числу относятся, например, циклы нервно-мышечного возбуждения и торможения, а также множество других процессов на уровнях молекул, клеток, отдельных органов.

    Иногда функциональные  ритмы сочетаются с суточными  ритмами. Так, например, в сердце, кишечнике и других органах  животных амплитуда ритмов меняется  в течение суток.

    По степени зависимости  от внешних условий биологические  ритмы подразделяются на экзогенные и эндогенные. Экзогенные ритмы полностью зависят от изменения внешней среды. Это биохимические процессы. Эндогенные ритмы протекают при постоянных оптимальных условиях внешней среды и имеют широкий диапазон частот. К эндогенным относятся ритмы сердцебиения, пульса, дыхания, кровяного давления, умственной активности, изменения глубины сна и др.

    Существуют ритмы промежуточного  характера. К ним можно отнести,  например, серию постепенно затухающих мышечных сокращений, возникающих в результате одиночного внешнего раздражения.

 

2.Биологические  часы животных

    Как показали многочисленные  исследования различных ученых, растения и животные содержат в себе некий часовой механизм измерения времени – так называемые биологические часы. В чем же проявляется действие этих часов, как они показывают время?

   

С древнейших времён человек наблюдал за периодическими изменениями у  окружающих его живых организмов. Со времен Аристотеля (VI в. До н.э.) и до наших дней у исследователей не ослабевает интерес к удивительному и загадочному чувству

5

времени.  Некоторые факторы, отмеченные исследователями, настолько поразительны и необычайны, что заставляют серьезно задуматься о природе их происхождения.

    Человек с давних пор  восхищается умением птиц находить  дорогу к дому. Открытие способности  птиц ориентироваться по Солнцу  изумило исследователей. А то  обстоятельство, что во время  ночных полетов птицы ориентируются  по звездам, буквально потрясло  ученый мир.

    Изучение перелетов птиц  позволило сделать важный вывод:  многие птицы ежегодно совершают  перелеты за сотни и тысячи  километров по определенному  маршруту.

    Немецкий ученый Г.  Крамер в 1945 г. Начал экспериментальное изучение способов ориентации птиц. Он обнаружил, что днем птицы ориентируются, сопоставляя положение Солнца со временем, которое показывают их биологические часы. Как доказали исследования, для такой ориентации по Солнцу точность хода их внутренних часов очень высока. Ошибка не превышает одной минуты. 
 
    Наблюдения Крамера показали, что многие птицы (особенно мелкие) совершают ночные перелеты. Днем они вынуждены пополнять запасы энергии, израсходованные во время полета. Птицы совершают перелет в ночное время еще и потому, что ночью меньше отвлекающих факторов, и им легче преодолевать большие расстояния. 
 
    Исследования дневных и ночных перелетов птиц Крамер проводил несколько необычным и оригинальным методом. Он помещал исследуемых птиц в круглую клетку со стеклянным верхом так, чтобы птицы могли видеть лишь участок неба, находящийся под углом зрения примерно 70°. Прозрачный пол клетки позволял наблюдателю следить за птицей. 
 
    Важное условие в опытах Крамера было то, с какой стороны попадал свет в клетку. Оказалось, что направление полета птица определяла по Солнцу. Она знала, что для того, чтобы найти восток утром, надо двигаться по направлению к Солнцу, а в конце дня так, чтобы оно оставалось непосредственно сзади. 
 
    В одном из своих экспериментов Крамер «остановил» Солнце, поместив источник света в течение всего дня с одной стороны клетки. И что же произошло? Птица «перепутала» все стороны света, приняв восток за запад в 6 час. утра и север за запад в полдень. 
 
    Аналогичные опыты проводились в условиях искусственного ночного неба. В этих экспериментах было наглядно показано, что птицы во время перелетов хорошо ориентируются по звездам. Когда птице в планетарии показали весеннее небо, она повернулась на северо-восток, как это бывает в естественных условиях; под осенним небом – на юго-запад.

 

6

 

    Изменяя положение звезд на небосводе планетария, в котором была установлена клетка, можно было создавать у птицы впечатление ее постепенного перемещения па юг. Таким образом, птица, никогда не покидавшая своей клетки и ни разу не летавшая на юг, определяла направление перелета в южные страны. 
 
    Понять, как птица определяет широту своего местоположения, вполне возможно. Она, подобно штурману, определяет высоту над горизонтом и направление на какую-то определенную звезду. Что же касается долготы, то определение ее штурман обычно производит путем сравнения местного времени, которое может быть определено, например, по восходу или заходу солнца, с показаниями точных часов - хронометра, идущего по гринвичскому времени. Надо полагать, что и у птицы есть точные внутренние часы, которые в отличие от хронометра штурмана показывают местное время того пункта, где она находится. 
 
    Для подкрепления этой гипотезы немецкий ученый из Ф. Зауэр провел эксперименты, в которых картина ночного неба менялась в соответствии с изменяемой долготой. Реагируя на изменение долготы, птицы определяли направление полета иначе, чем они это делали при изменении широты.

    Не менее удивительно и загадочно поведение пчел. Свои наблюдения о ритмических танцах пчел, о их особом тонком чувстве времени впервые опубликовал немецкий ученый К. Фриш еще в 1926 г. Он сделал важное открытие: танцы пчел позволяют им общаться между собой, являются их языком. Аналогичным образом общаются и муравьи. 
 
    Впоследствии известный математик К. Шеннон (основоположник теории информации) высказал предположение о принципиальной возможности установления контактов с обитателями других миров путем применения межпланетного кода, в основе построения которого должен быть использован принцип языка пчелиных танцев и способы общения муравьев. 
 
    Ритмические танцы пчел позволяют им сообщать друг другу о приближающейся опасности, указывать направление и расстояние до найденного источника корма. Чем медленнее исполняемый танец, тем дальше находится корм. Примечательно, что расстояние преуменьшалось при попутном ветре и преувеличивалось - при встречном. По-видимому, при определении расстояния пчелы учитывают мышечную работу. 
 
    В своих сообщениях путем танца пчелы передают основную характеристику корма, точное его местоположение по отношению к Солнцу и расстояние. Нет сомнений, что такую информацию пчелы могут передавать, лишь имея внутренние биологические часы. 
 
    Интересно отметить, что расположение Солнца в зените сбивает ориентировку пчел во времени и пространстве. Такой случай можно наблюдать лишь на экваторе, где Солнце бывает в зените. Не имея ориентировки во времени и пространстве, пчела в такой

7

 

ситуации оставалась на месте. 
 
    Пчелы обладают довольно высоко развитым чувством времени. По наблюдению многих исследователей, они в определенное время вылетают на поиски пищи и возвращаются в улей. Безусловно, без внутренних биологических часов они этого сделать не смогли бы.

3. «Цветочные часы»

    Еще в глубокой древности люди заметили, что разные цветы раскрывают и закрывают свои венчики в разное время суток. В Древней Греции и Риме на клумбах высаживались  цветы, по которым можно было определить время. Такое изобретение стали называть «цветочными часами».

    Сейчас всем известны знаменитые цветочные часы шведского ботаника Карла Линнея, которые он составил более 260 лет назад. На его клумбе в городе Упсале росли цветы, венчики которых раскрывались в определенной последовательности с 3-5 часов утра до полуночи. Там росли всем знакомые одуванчик, лен, картофель, яркая сарана, скромная кисличка, колокольчик и другие цветы.

    Ученый  каждый день записывал результаты своих наблюдений в специальную таблицу. В ней он отмечал, в какое время суток какие цветы раскрывают свои венчики. По этой таблице нетрудно было определить время суток, не глядя на обыкновенные часы.

    В 4-5 утра  открываются прекрасные огоньки  мака, голубые венчики цикория. Затем «просыпается» осот и красноднев. К 6 утра поднимают головки веселый одуванчик, нежные цветочки льна, открываются бледно-фиолетовые цветки картофеля. А если вы видите, что раскрылись нежные лепестки кислицы и оранжевые ноготки, значит, можете быть уверены, что уже около 9 часов утра, потому что они «просыпаются» именно к этому времени. Целый день цветут яркие цветы шиповника.

    Цветочные  часы могут показать время  вечером и даже ночью. К ночным  цветкам относится всем хорошо  знакомый душистый табак. Днем его цветы закрыты, они раскрываются только к вечеру. После захода солнца начинает благоухать и ночная фиалка. А в полночь раскрывается чашечка цветка кактуса «Царица ночи».

    У растений  свет и темноту воспринимает  каждая клетка. Особый пигмент  — фитохром заряжается положительно под действием изменений спектрального состава света при восходе солнца и теряет положительный заряд под действием изменений светового спектра при закате солнца. Передача возбуждения от пигмента к плазме клеток происходит при участии того же вещества (ацетилхолина), которое служит переносчиком возбуждения в нервной системе животных. С помощью фитохрома клетки растений могут как бы отсчитывать «светлое» и «темное» время.

    Установлено,  что у растений есть 13 физиолого-биохимических  процессов, протекающих в их  организме с определенным ритмом, т. е. с размеренным чередованием  усиления и ослабления. Например, открывание и закрывание цветков,  замыкание и размыкание устьиц, усиление и ослабление фотосинтеза,  транспирации, дыхания и т. п.  В Индии есть растение десмодиум, которое постоянно через каждые 1,5—2,5 мин то