Биоритмы человека и их связь с космическими циклами

Биоритмы  человека и их связь  с космическими циклами.

                                                         « Человек и природа — едины»

Биоритмы - периодически повторяющиеся изменения характера и интенсивности биологических процессов и явлений. Давно известно, что биоритмы человека определяют многие сферы его жизни. Если уделить их изучению должное внимание, можно в значительной мере повлиять на свою судьбу. Они свойственны живой материи на всех уровнях ее организации — от молекулярных и субклеточных до биосферы. Являются фундаментальным процессом в живой природе. Одни биологические ритмы относительно самостоятельны (например, частота сокращений сердца, дыхания), другие связаны с приспособлением организмов к геофизическим циклам — суточным (например, колебания интенсивности деления клеток, обмена веществ, двигательной активности животных), приливным (например, открывание и закрывание раковин у морских моллюсков, связанные с уровнем морских приливов), годичным (изменение численности и активности животных, роста и развития растений и др.)

Наука, изучающая  роль фактора времени в осуществлении  биологических явлений и в  поведении живых систем, временную организацию биологических систем, природу, условия возникновения и значение биоритмов для организмов называется — биоритмология. Биоритмология является одним из направлений, сформировавшегося в 1960-е гг. раздела биологии — хронобиологии. На стыке биоритмологии и клинической медицины находится так называемая хрономедицина, изучающая взаимосвязи биоритмов с течением различных заболеваний, разрабатывающая схемы лечения и профилактики болезней с учетом биоритмов и исследующая другие медицинские аспекты биоритмов и их нарушений.

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. Экологические ритмы по длительности совпадают с каким-либо естественным ритмом окружающей среды.

Биологические ритмы описаны на всех уровнях, начиная  от простейших биологических реакций  в клетке и кончая сложными поведенческими реакциями. Таким образом, живой  организм является совокупностью многочисленных ритмов с разными характеристиками. По последним научным данным в  организме человека выявлено около 400 суточных ритмов.

Адаптация организмов к окружающей среде в процессе эволюционного развития шла в  направлении как совершенствования  их структурной организации, так  и согласования во времени и пространстве деятельности различных функциональных систем. Исключительная стабильность периодичности изменения освещенности, температуры, влажности, геомагнитного  поля и других параметров окружающей среды, обусловленных движением  Земли и Луны вокруг Солнца, позволила  живым системам в процессе эволюции выработать стабильные и устойчивые к внешним воздействиям временные  программы, проявлением которых  служат биоритмы. Такие ритмы, обозначаемые иногда как экологические, или адаптивные (например: суточные, приливные, лунные и годовые), закреплены в генетической структуре. В искусственных условиях, когда организм лишен информации о внешних природных изменениях (например, при непрерывном освещении или темноте, в помещении с поддерживаемыми на одном уровне влажностью, давлением и т. п.) периоды таких ритмов отклоняются от периодов соответствующих ритмов окружающей среды, проявляя тем самым свой собственный период.

Уже в «Ветхом Завете» даны указания о правильном образе жизни, питании, чередовании фаз активности и отдыха. О том же писали ученые древности: Гиппократ, Авиценна и другие.

Основателем хронобиологии — науки о биоритмах, принято считать немецкого врача К. В. Гуфеланда, который в 1797 году обратил внимание коллег на универсальность ритмических процессов в биологии: каждый день жизнь повторяется в определенных ритмах, а суточный цикл, связанный с вращением Земли вокруг своей оси регулирует жизнедеятельность всего живого, включая организм человека.

Первые систематические  научные исследования в этой области  начали проводиться в начале XX века, в том числе российскими учеными И. П. Павловым, В. И. Вернадским, А. Л. Чижевским и другими.

К концу XX века факт ритмичности биологических процессов  живых организмов по праву стал считаться  одним из фундаментальных свойств  живой материи и сущностью  организации жизни. Но до последнего времени природа и все физиологические  свойства биологических ритмов не выяснены, хотя понятно, что они имеют в  процессах жизнедеятельности живых  организмов очень большое значение.

Поэтому исследования биоритмов пока представляют собой  процесс накопления информации, выявления  свойств и закономерностей методами статистики.

В результате в  науке о биоритмах возникло два  научных направления: хронобиология и хрономедицина.

Советские ученые Ф. И. Комаров и С. И. Рапопорт в своей книге «Хронобиология и хрономедицина» дают следующее определение биоритмов: «Ритм представляет собой характеристику периодической временной структуры. Ритмичность характеризует как определенный порядок временной последовательности, так и длительность отрезков времени, поскольку содержит чередование фаз различной продолжительности».

Одной из основных работ в этой области можно  считать разработанную хронобиологом Ф. Хальбергом (нем.)русск. в 1964 году классификацию биологических ритмов.

По поводу природы  биоритмов было высказано множество  гипотез, производились многочисленные попытки определить ещё целый  ряд новых закономерностей.

Вот некоторые  из них.

Шведский исследователь Э. Форсгрен (E. Forsgren) в опытах на кроликах обнаружил суточный ритм гликогена и желчеобразования (1930).

Советские ученые Н. Е. Введенский, А. А. Ухтомский, И. П. Павлов и В. В. Парин осуществили попытку теоретически обосновать механизмы возникновения ритмических процессов в нервной системе и показали, что колебания характеристик состояния нервной системы определяются прежде всего ритмами возбуждения и торможения.

В 1959 году Юрген Ашофф, впоследствии директор Планковского Института физиологии поведенияв Андексе (Германия), обнаружил закономерность, которая была названа «правилом Ашоффа» (под этим названием оно вошло в хронобиологию и историю науки): «У ночных животных активный период (бодрствование) более продолжителен при постоянном освещении, в то время как у дневных животных бодрствование более продолжительно при постоянной темноте».

Им было установлено, что при длительной изоляции человека и дневных животных в темноте, цикл «бодрствование-сон» удлиняется за счет увеличения продолжительности  фазы бодрствования. Ю. Ашофф предположил, что именно свет стабилизирует циркадные ритмы организма. 

Начало изучения биоритмов относят к 1729 г., когда  французский астроном де Мэран обнаружил, что листья растений совершают периодические движения в течение суток. Позднее были найдены и определены биоритмы, свойственные практически всем живым организмам (растительным и животным) и имеющие большие различия по частотам или периодам.  
Было обнаружено, что биоритмы физиологических функций столь точны, что их часто называют «биологическими часами». Есть основание полагать, что механизм отсчета времени заключен в каждой молекуле живого организма, в том числе в молекулах ДНК, хранящих запас генетической информации. Иными словами, чаще всего биоритмы генерируются самим организмом, т. е. имеют эндогенную природу.  
Большинство ритмов формируется еще в процессе индивидуального развития (онтогенеза). Так, суточные колебания активности различных функций у ребенка наблюдаются до его рождения, их можно зарегистрировать уже во второй половине беременности.  
Биологические ритмы реализуются в тесном взаимодействии с окружающей средой и отражают особенности приспособления организма к циклично изменяющимся факторам этой среды. В циклически изменяющихся условиях смогли выжить только те организмы, состояние которых изменялось в такт с изменениями среды. Например, с наступлением зимы в средних широтах многие животные (хомяки, бурундуки, суслики, еноты и др.) впадают в спячку, и это помогает им пережить неблагоприятный период. Не улегшийся по каким-либо причинам или разбуженный медведь (шатун), как правило, не доживает до весны. Яблоня, вдруг расцветшая поздней осенью, почти всегда погибает.  
Ученые заметили, что яркое уличное освещение в вечернее и ночное время вредит деревьям и кустарникам, растущим вдоль дорог. Ночной электрический свет явился причиной массовой гибели морских черепах в Австралии. И когда по призыву энтузиастов, озабоченных состоянием окружающей среды, свели до минимума ночное освещение приморской зоны, число гибнущих черепах резко сократилось.  
Ритмы животных четко выражены в периодичности двигательной активности и многих физиологических, биохимических функций - температурных колебаниях, секреции гормонов, синтезе РНК, образовании рибосом, делении клеток и др. Ритмический характер носят колебания численности популяций.  
Например, на одном из небольших островков у юго-западного побережья Англии обитает в диком виде популяция кроликов. В период максимальной численности (осенью благоприятного по кормовым условиям года) общее число кроликов достигало 10 тыс., а однажды, после холодной и малокормной зимы, сократилось до ста особей. У мух и комаров колебания численности, в зависимости от условий среды, могут колебаться в сотни тысяч и миллионы раз. Впервые на подобные колебания в популяциях животных обратил внимание в 1905 г. генетик и энтомолог С. С. Четвериков. Он назвал их волнами жизни.  
Жизнь животных представляет собой яркий пример биологической ритмичности. Такие явления, как наступление и прекращение брачного периода, плодовитость, осенние и весенние линьки, переход к зимней спячке, миграции, в большой степени представляют собой фотопериодические реакции (фотопериодизм у животных).  
Более известен фотопериодизм у растений. Растения чутко реагируют на длину светового дня. В зависимости от длины светового дня происходит такое явление, как цветение растений. Одни зацветают, когда длина светового дня наибольшая, - это длиннодневные растения (молодило, белена, хлебные злаки). Другие растения зацветают при наименьшей длине светового дня, их называют короткодневными (табак, рис, просо, соя, конопля). Длиннодневные растения распространены в основном в умеренных и полярных широтах, короткодневные - в областях, ближе к субтропическим. Органом восприятия фотопериода служат листья, в которых фотохимические реакции зависят от образования фитогормонов, влияющих на цветение, образование клубней и луковиц, переход к покою, на засухоустойчивость, на периодические движения листьев.  
Из сказанного выше необходимо сделать очень важный вывод: биологические ритмы всего живого обязательно приближаются к параметрам циклических факторов среды.  
Выделяют несколько классификаций биологических ритмов. Первая – классификация, построенная в соответствии с направлением воздействия на организм внешних или внутренних условий среды. Сюда относятся:

- экзогенные, эндогенные  и ультрадианные

Они имеют период от 30 мин до 20 ч. Например, у новорожденных  каждые 90 мин активность сменяется  относительным покоем. У взрослых через этот же промежуток происходит чередование различных фаз сна  и периодов высокой и низкой работоспособности.

- суточные

- циркадианные (циркадные, околосуточные)  
Они повторяются с суточной (24 ч) периодичностью. Свойственны большинству биохимических и физиологических процессов (частота деления клеток, колебания температуры тела, интенсивность обмена веществ). У человека отмечено более 100 функций, имеющих суточный ритм.  
Биологические процессы изменяются с периодом от 20 до 28 ч. Возникают из суточных ритмов под влиянием условий, неестественных для организма, или при изменениях условий постоянной внешней среды. Например, если погодные условия благоприятны для жизнедеятельности, животные становятся активными раньше обычного времени. Если же условия неблагоприятны, время активности запаздывает; соответственно, период исходного 24-часового ритма ежесуточно укорачивается или удлиняется. Или другой пример: в условиях космического полета привычные сутки не сохраняются, космонавты на околоземной орбите встречают восход Солнца до 20 раз в сутки. Соответственно, меняются и биоритмы космонавтов.

- недельно-месячные  
Имеют период 7-30 календарных дней. Проявляются в изменении двигательной активности, работоспособности, колебаниях настроения и самочувствия. Считается, что эти биоритмы не соответствуют периодическим процессам природы, а созданы самим человеком в ходе исторического развития.  
 
- лунные (лунно-суточные и лунно-месячные)  
Соответствуют циклу фаз Луны (лунно-суточные - 24,8 ч, лунно-месячные - 29,5 суток). Проявляются, например, в ритмичности выхода из куколок насекомых, в чередовании менструальных циклов у женщин и др.

- приливные  
Соответствуют периодичности приливов - 24,8 или 12,4 ч). Приливы зависят от движения Луны, а от приливов - жизнь прибрежных растений и животных. Проявляются в периодичности подвижности животных, раскрывания створок у моллюсков, вертикального распределения планктона в толще воды. Приливные ритмы сохраняются у животных и в аквариумах, что указывает на внутреннюю природу биоритмов.  
 
- годичные (сезонные)  
Период проявления сезонных ритмов - 1 год. Наблюдаются у всех живых организмов от полярной до тропической зоны под действием сезонных изменений окружающей среды (длины светового дня, температуры воздуха, количества осадков и т. д.). Годичные ритмы наблюдаются в явлении миграции, кочевок и перелетов, зимней и летней спячке, постройке гнезд, нор и убежищ.  
 
- цирканные (окологодовые, циркануальные)  
Имеют период от 10 до 13 месяцев, часто наблюдаются в условиях лаборатории. Расхождение цирканных ритмов с периодичностью внешней среды говорит об их эндогенной природе.  
 
- многолетние  
Длятся годами. Например, обнаружена четкая периодичность биологических процессов, связанных с 11-летними циклами солнечной активности, которые влияют на колебания уровня заболеваемости, смертности и функциональное состояние нервной системы у человека, всплески численности насекомых-вредителей, урожайность растений.