Биологические ритмы. Происхождение и роль

   Например, первые признаки  циркадианного ритма эмбрионов  цыплят, свойственного взрослым  птицам, происходит уже в первые 10 дней жизни. Максимальный ритм биопроцессов в печени кур отмечен в 60-80 суточном возрасте. В печени эмбрионов мышей, крыс и кроликов не установлено циркадианных колебаний показателей внутриклеточного обмена веществ.. Развитие суточной амплитуды процессов обмена в печени у изученных высших позвоночных - птиц и млекопитающих в процессе их индивидуального развития, есть результат реализации наследственной информации, т.е. генотипа на определенном этапе онтогенеза, поскольку ритм - это признак. Известно, что не все признаки формируются сразу при рождении. В частности, суточная ритмичность процессов жизнедеятельности необходима для зрелого организма, а не в момент рождения. И.И. Шмальгаузен указывал, что наибольшей сложности и вместе с тем наибольшей целостности организм животных достигает в зрелой фазе своего развития. По-видимому, эта целостность, гомеостаз, достигается в том числе за счет хорошего развития ритмичности процессов жизнедеятельности. Анализ фактического материала по биологическим ритмам свидетельствует, что процесс эволюции получает характер развивающегося ритма, поскольку неотъемлемым атрибутом биологического прогресса является увеличение амплитуды между активностью и покоем, возрастание фазы активности, рост ритмичности повышения и понижения уровня жизнедеятельности организма с высоким среднесуточным уровнем интенсивности функционирования, которые в отличии от малоактивных организмов с низким уровнем жизнедеятельности не могут существовать без периодов резкого снижения уровня интенсивности функционирования структур, т.е. без покоя, сна, т.к. именно в это время суток осуществляется компенсация энергетических затрат, происшедших в деятельный период суточного жизненного цикла. Внутриклеточная динамика показателей обмена веществ позвоночных на протяжении суток в нормальном физиологическом состоянии организма отражает ритмичность динамики обмена в целом, которая и обусловливает устойчивость организма, его гомеостаз.

   Формирование циркадианного  ритма биологических процессов из высокочастотного, ультрадианного и последующее его "созревание" установлено для таких важнейших биоритмов как сон и бодрствование, температура тела, содержание аминокислот в крови, выделение мочи, артериального давления, частоты сердечных сокращений и т.д.

   Биология развития становится  одной из центральных проблем современного естествознания. Среди многих актуальных проблем онтогенеза, одним из главных остается вопрос о соотношении отдельных этапов онтогенеза, в том числе о маркерах начала старения. Известно, что наиболее общим свойством является способность сохранять динамику и в то же время изменяться в соответствии с определенной программой (развиваться).

   О максимальной надежности  циркадианной организации биопроцессов  в зрелом возрасте свидетельствуют  не только данные, отражающие  величину циркадианной амплитуды и последовательности акрофаз в суточном цикле, но также и величины хронодезмов (циркадианный размах колебаний изученных показателей в течение суток с учетом флюктуации их верхних и нижних границ, диапазон возрастной нормы). В молодом и особенно зрелом возрасте все изученные показатели гомеостатических систем имеют максимальные хроподезмы. В предстарческом и, особенно, в старческом возрастах нарастают процессы внутренней десинхронизации, внутрисистемного напряжения. Выход по абсолютным величинам некоторых показателей гомеостатических систем в той или иной возрастной группе за пределы хронодезмов зрелого возраста заслуживает особого внимания, т.к. может служить четким тестом определенного этапа онтогенеза анализ хронодезмов показателей гомеостатических систем открывает путь к хроно-биологическим способам определения возрастной периодизации онтогенеза, особенно, к определению биологического возраста. Таким образом, архитектоника циркадианной организации биопроцессов (величина амплитуд, структура хронодезмов) позволяет судить о широте нормы реакции, дает возможность делать выводы, что временная организация в зрелом возрасте характеризуется максимумом степени надежности, максимумом количества здоровья, максимумом упорядоченности, гармоничности. Скорость угасания амплитуды циркадианных ритмов и изменения их внутренних акрофаз могут служить мерой оценки биологического возраста, количества здоровья. Внутренний десинхроноз означает внутрисистемное напряжение, а стабильность систем определяется не ее элементами, а способом взаимодействия временной организации и, в первую очередь, ее циркадианной организации. Таким образом признание фундаментальности циркадианной организации живых систем позволяет с хронобиологической позиции подходить к рассмотрению сущности здоровья, болезни, адаптации, а также биологического возраста (его можно по существу рассматривать как разный уровень количества здоровья в одном и том же календарном возрасте). Знание траектории циркадианных биоритмов в онтогенезе позволяет оценить траекторию здоровья индивидуума и в определенной степени прогнозировать скорость течения биологического времени. Известно, что в процессе индивидуального развития (онтогенеза) так же как и в процессе эволюционного развития (филогенеза) образуются все новые структуры, т.е. достигается состояние все более высокой упорядоченности т.е. уменьшается энтропия. Выход слаженной циркадианной ритмики биопроцессов при стрессовых со стояниях, интоксикации (например, алкогольной или болезнях) в состояние неустойчивых колебаний (нерегулярные всплески или затухания цикличности), возрастание доли разных ультрадианных ритмов, снижение амплитуд - это маркеры снижения количества здоровья. Восстановление исходной биоритмики - показатель восстановления начального уровня здоровья показывает, что скорость восстановления циркадианной временной структуры максимальна в молодом и зрелом возрасте и замедлена в старческом. Даже в течение третьих суток после однократной алкоголизации в старческом возрасте не восстанавливаются исходные биоритмы физиологических процессов. Биоритмологические карты здоровых людей должны составляться не только на основе учета возраста, но и климато-географического региона проживания человека, поскольку комплекс гео- и гелиокосмических факторов способны оказывать корректирующее или деформирующее влияние на структуру ритмов.

   Биоритмологическая карта  здоровых людей в данном регионе должна быть критерием для оценки отклонения от состояния здоровья, поскольку отклонения от циркадианной организации биопроцессов предшествуют информационным, энергетическим и структурным нарушениям. Биоритмические критерии в последнее время выступают как основной принцип для конструирования рациональных режимов труда и отдыха вообще и в частности при такой новой форме трудовой деятельности как вахтовый и экспедиционно-вахтовый способ производства. Поставлен вопрос об оценке работоспособности и безопасности автодорожного движения через призму состояния биоритмологического статуса водителя. Временная организация функций является одной из фундаментальных характеристик живой системы. Вероятно пришла пора распространить это направление, которое до сих пор развивалось применительно к организму на системы более высокого порядка: популяции, биоценозы и биосферу в целом.

Солнечные биоритмы

 

  Солнечная   магнитная   активность   довольно сильно  влияет на происходящие на  Земле процессы. В частности, исследования  показали, что активное Солнце  в целом отрицательно воздействует  на земные организмы. Так, деревья в периоды максимумов   солнечной     активности   растут несколько медленнее, инфарктов у людей - несколько больше, количество людей с угнетенным состоянием психики тоже несколько увеличивается (как следствие - возрастает вероятность социальных конфликтов), и т.д. Кроме того, считается, что в годы максимумов   активности   рождается больше людей с отклонениями от нормы, причем в обе стороны - как гениев, так и дебилов.

   Каждый такой цикл занимает 11 лет. С 11-летним периодом меняется  число пятен на Солнце, площадь, занимаемая ими, количество протуберанцев, форма Солнечной короны и др.

   Один из распространенных  показателей   солнечной     активности   - число Вольфа. Оно  вычисляется по следующей формуле: 

W = k (10 g+f), где:

g - число групп пятен на диске Солнце в день наблюдения,

f - число отдельных пятен, 

k - коэффициент, характеризующий  наблюдательный прибор (порядка  единицы).

Числа Вольфа регистрируются с 1848 года, но по косвенным они могут быть реконструированы и в более далекое  прошлое. Данная версия календаря дает среднегодовые числа Вольфа с 1700, среднемесячные - с 1749 года. Дается также прогноз на будущее (до 2007 года).

 

 

 

Приливы и отливы.

 

  “У берегов морей и океанов каждые сутки наблюдается колебание уровня воды. Два раза в сутки уровень воды поднимается – это приливы. И два раза в сутки уровень ее падает – это отливы. Отлив наступает приблизительно через 6 часов после прилива, а еще через 6 часов наступает прилив, так что от одного прилива до другого проходит 12 часов (12 ч. 25 мин.). Таким образом, в среднем за 24 часа 50 минут бывает два прилива и два отлива. Такой же промежуток времени проходит между двумя соседними одноименными кульминациями Луны. Ньютон доказал, что приливы и отливы вызваны притяжением Луны. Луна притягивает к себе разные точки земного шара с неодинаковой силой: более близкие – сильнее, а более далекие – слабее. Это различие сил притяжения вызывает растяжение водной оболочки земли вдоль линии, направленной к Луне. Там, где водная оболочка растянута, уровень воды выше – происходит прилив.” (Б. А. Воронцов – Вельяминов, 1964).

 

Биологические ритмы человека.

 

   У человека выделяют множество  различных ритмов. Самыми популярным  являются физический, эмоциональный  и интеллектуальный.

   “В конце прошлого века  берлинский врач В.Флисс подметил у своих пациентов, в первую очередь у детей, регулярную повторяемость  некоторых заболеваний. Занявшись этим вопросом, он обнаружил, что в жизни каждого человека, начиная с момента рождения, действуют два внутренних ритма: 23-суточный ("физический") и 28-суточный ("эмоциональный"). Независимо аналогичные результаты получил венский психолог Г.Свобода, назвавший эти циклы "мужским" и "женским". Колебаниями с 23-суточным периодом подвержены, видимо, такие качества, как храбрость, стойкость, воля, физическая сила; колебаниям с 28-суточным - чувствительность, эмоциональность, возбудимость, интуиция. Австриец Ф.Тельчер добавил сюда и третий, "интеллектуальный"   биоритм   (33-суточный). Именно с таким периодом колебались успехи его студентов.

   Если верить литературе, периоды всех трех периодов  строго постоянны на  протяжении  всей жизни. Начальные фазы  каждого в большинстве случаев  совпадают с датой рождения. Каждый  период можно поделить на две  части - "положительный" и  "отрицательный". В положительном полупериоде физического ритма человек ощущает прилив сил, подъем работоспособности, это оптимальные дни для занятия спортом, другой деятельностью, связанной с физическими нагрузками. В положительной фазе эмоционального цикла, продолжительность которого примерно равна лунному месяцу, человек более контактен, оптимистичен, добр, весел, шутлив. В положительной фазе интеллектуального цикла человек легче обучается,   принимает более интересные и правильные решения. В отрицательных же фазах все происходит наоборот.

   Дни смены знака фаз  ("нулевые") называются критическими. Судя по статистике, как раз  в эти дни чаще всего происходят  несчастные случаи, наблюдаются  эмоциональные спады, психические  срывы.” (Комаров Ф. И., 1989).

   Текущая фаза таких биоритмов может быть подсчитана по формуле:

, где:

А – Амплитуда биоритма,

t – Количество дней, прошедших от рождения человека на момент вычисления биоритмов.

w – Циклическая частота:

, где:

Т – Период биоритма.

Внутриклеточные биоритмы.

 

   Содержимым клетки является  протоплазма, в которой постоянно  идут два противоположных процесса: анаболизма и катаболизма.

    Анаболизм – биологический процесс, при котором простые вещества соединяются между собой и образуют более сложные, что приводит к построению новой протоплазмы, росту и накоплению энергии.

   Катаболизм – это противоположный анаболизму процесс расщепления сложных веществ на более простые, при этом ранее накопленная энергия освобождается и производится внешняя или внутренняя работа.

    Чередование анаболизма и катаболизма представляет собой биологический ритм. Руководят этим ритмом свет и температура. Чем сильнее эти два фактора, тем более выражен катаболизм. К тому же с 3 до 15 часов происходит сдвиг внутренней среды организма в кислую сторону. То есть в светлое время суток в клетках человеческого организма активизируются катаболические процессы. Соответственно с уменьшением освещения и температуры активизируется анаболизм.

 

Недельные биоритмы.

 

   “Солнце испускает во все направления потоки заряженных частиц, которые называются солнечной плазмой (по-другому, “Солнечный ветер”). Солнечная плазма тянет за собой магнитное поле, которое в итоге образует межпланетное магнитное поле. Учеными было установлено, что это поле, идущее от Солнца, имеет секторную структуру. Так, отрицательные частицы под его воздействием движутся к Солнцу, а положительные – наоборот. В результате этого скорость солнечного ветра и плотность летящих от Солнца частиц систематически меняются. Так как Солнце вращается вокруг собственной оси за 27 дней, то Земля, в среднем, пересекает различные сектора межпланетного магнитного поля в течение 7 дней. Через каждые 7 дней Земля оказывается то в положительном, то в отрицательном секторе этого поля. Все это отражается на магнитосфере Земли, от этого меняется и погода. Таким образом получается, что организм человека в течение 7 дней пребывает в фазе повышенной активности. Этому благоприятствует кислая среда и повышенный приток плазмы от Солнца; 7 дней приходится на угнетенную фазу, когда преобладают щелочная среда и пониженное поступление солнечной плазмы.

   На практике изменение  секторов межпланетного магнитного  поля ощущается в следующем:  одну неделю у человека повышенное  настроение, легко даются физические и интеллектуальные нагрузки… И наоборот, в другую неделю настроение подавленное, а физические нагрузки даются со скрипом.” (Г. П. Малахов, 1994).

 

Месячные биоритмы.

 

   Месячные биоритмы в человеческом  организме задает Луна. Период  лунного цикла равен 29,5 дней. В Индии и Китае люди до сих пор живут по лунному календарю. Весь цикл лунного биологического ритма можно разделит на 8 стадий: 4 фазы Луны , 2 полулунья, новолуние и полнолуние. В зависимости от стадии этого биоритма меняется центр тяжести и внутреннее состояние организма человека.

 

 

 

 

 

 

Другие биоритмы.