Биоритмы содержание значение для человека. Биоритмы и хронотипы

Ритм многие ассоциируют с вальсом. И действительно, его мелодия - это стройный ряд поставленных в определенном порядке звуков. Но суть ритма гораздо шире, чем музыка. Это рассветы и закаты, зимы и весны, и магнитные бури - любое явление и любой процесс, повторяющийся периодически. Ритмы жизни или, как еще говорят, биоритмы, - это повторяющиеся процессы в живой материи. Всегда ли они были? Кто их придумал? Как они связаны между собой и на что могут влиять? Зачем вообще они природе нужны? Может, ритмы жизни только мешают, создавая ненужные рамки и не давая свободно развиваться? Попробуем разобраться.

Откуда взялись биоритмы?

Этот вопрос созвучен с вопросом, как возник наш мир. Ответ может быть такой: биоритмы создала сама природа. Задумайтесь: в ней все естественные процессы, независимо от их масштабности, цикличны. Периодически рождаются одни звезды и умирают другие, на Солнце возрастает и падает активность, год за годом один сезон сменяется другим, за утром следует день, потом вечер, ночь, а после снова утро. Это всем нам известные ритмы жизни, соразмерно с которыми существует жизнь на Земле, да и сама Земля тоже. Подчиняясь созданным природой биоритмам, живут люди, звери, птицы, растения, амебы и инфузории-туфельки, даже клетки, из которых мы все состоим. Занимается исследованием условий возникновения, природой и значением биоритмов для всех живых существ планеты очень интересная наука биоритмология. Она является отдельной ветвью другой науки - хронобиологии, исследующей не только ритмические процессы в живых организмах, но и их связь с ритмами Солнца, Луны, других планет.

Зачем биоритмы нужны?

Суть биоритмов - в стабильности протекания явлений или процессов. Стабильность, в свою очередь, помогает адаптироваться живым организмам в среде, вырабатывать свои жизненные программы, позволяющие дать здоровое потомство и продолжить свой род. Получается, ритмы жизни - это механизм, с помощью которого жизнь на планете существует и развивается. Примером тому может служить способность многих цветов раскрываться в определенные часы. На основе этого явления Карл Линней даже создал первые в мире цветочные часы без стрелок и циферблата. Время в них показывали цветы. Как оказалось, эта особенность связана с опылением.

Каждый цветок, раскрывающийся по часам, имеет своего конкретного опылителя, и именно для него в назначенный час выделяет нектар. Насекомое как бы знает (благодаря сложившимся и в его организме биоритмам), когда и куда ему нужно отправляться за едой. В итоге цветок не тратит силы на выработку нектара, когда для него нет потребителя, а насекомое - на лишние поиски нужной пищи.

Какие еще есть примеры полезности биоритмов? Сезонные перелеты птиц, миграции рыбы для нереста, поиск полового партнера в определенный период, чтобы успеть произвести на свет и вырастить потомство.

Важность биоритмов для человека

Примеров мудрых закономерностей между биоритмами и существованием живых организмов можно привести десятки. Так, правильный ритм жизни человека подчиняется нелюбимому многими распорядку дня. Некоторые из нас терпеть не могут кушать или ложиться спать в строго определенные часы, а ведь нашим органам гораздо лучше, если мы будем соблюдать цикличность. Например, желудок, привыкнув к графику поступления пищи, будет именно к этому времени вырабатывать желудочный сок, который начнет переваривать пищу, а не стенки самого желудка, награждая нас язвой. То же относится и к отдыху. Если делать его примерно в одинаковое время , в организме выработается тенденция в такие часы замедлять работу многих систем и восстанавливать затраченные силы. Сбивая организм с графика, можно спровоцировать неприятные состояния и заработать серьезные заболевания, от плохого настроения до головной боли, от нервного срыва до сердечной недостаточности. Самый простой тому пример - чувство разбитости во всем теле, возникающее после бессонной ночи.

Физиологические биоритмы

Существует так много ритмов жизни, что их решили систематизировать, разделив на две основные категории - физиологические ритмы жизни организмов и экологические. К физиологическим относятся циклические реакции в клетках, из которых состоят органы, биение сердца (пульс), процесс дыхания. Протяженность физиологических биоритмов очень мала, всего до нескольких минут, а есть и такие, которые длятся лишь доли секунды. Для каждого индивида они свои собственные, независимо от принадлежности к популяции или от родственных связей . То есть даже у близнецов они могут быть разными. Характерной особенностью физиологических биоритмов является их высокая зависимость от целого ряда факторов. Явления в окружающей среде, эмоциональное и психологическое состояние индивида, заболевания, любая мелочь могут вызвать сбой одного или сразу нескольких физиологических биоритмов.

Экологические биоритмы

К этой категории относят ритмы, имеющие продолжительность природных циклических процессов, поэтому они могут быть и короткими, и длинными. Например, сутки длятся 24 часа, а период растянут на 11 лет! Экологические биоритмы существуют сами по себе и зависят только от очень масштабных явлений. Например, есть мнение, что когда-то сутки были короче, потому что Земля вращалась быстрее. Стабильность экологических биоритмов (длины суток, сезонов года, связанных с этим освещенности, температуры, влажности и прочих параметров окружающей среды ) в процессе эволюции закрепилась в генах всех живых организмов, включая человека. Если искусственно создавать новый ритм жизни, например менять местами день и ночь, организмы перестраиваются далеко не сразу. Это подтверждено опытами с цветами, которые надолго помещали в кромешную темноту. Какое-то время они, не видя света, продолжали утром раскрываться, а вечером закрываться. Экспериментально доказано, что смена биоритмов патологически отражается на жизненных функциях. Например, у многих людей с переводом часов на летнее и зимнее время возникают проблемы с давлением, нервами, сердцем.

Еще одна классификация

Немецкий врач и физиолог Ю. Ашофф предложил разделять ритмы жизни, ориентируясь на следующие критерии:

Временные характеристики, например периоды;

Биологические структуры (у популяция);

Функции ритмов, например овуляция;

Род процесса, порождающий конкретный ритм.

Следуя этой классификации, выделяют биоритмы:

Инфрадианные (длятся больше суток, например зимняя спячка некоторых животных, менструальный цикл);

Лунные (фазы луны, очень влияющие на все живое, например, при новолунии увеличивается число сердечных приступов, преступлений, автомобильных аварий);

Ультрадианные (длятся меньше суток, например концентрация внимания, сонливость);

Циркадианные (продолжительностью около суток). Как оказалось, период циркадианных ритмов не связан с внешними условиями и заложен в живых организмах генетически, то есть является врожденным. К циркадианным ритмам относятся суточное содержание плазмы, глюкозы или калия в крови живых существ, активность гормонов роста, функции сотен веществ в тканях (у людей и животных - в моче, в слюне, в поте, у растений - в листьях, стеблях, цветах). Именно на основе травники советуют заготавливать то или иное растение в строго определенные часы. У нас, людей, выявлено более 500 процессов с циркадианной динамикой.

Хрономедицина

Так называется новая область в медицине, уделяющая самое пристальное внимание циркадианным биоритмам. Открытий в хрономедицине уже есть десятки. Установлено, что находятся в строго определенном ритме многие патологические состояния человека. Например, инсульты и инфаркты чаще бывают утром, с 7 часов до 9, а с 9 вечера до 12 ночи их возникновение минимально, боль сильнее донимает с 3 часов ночи до 8 утра, печеночные колики более активно вызывают страдания примерно в час ночи, а гипертонический криз сильнее проявляет себя около полуночи.

На основе открытий в хрономедицине возникла хронотерапия, занимающаяся разработкой схем приема лекарств в периоды их максимального воздействия на больной орган. Например, продолжительность работы антигистаминных средств, выпитых с утра, длится почти 17 часов, а принятых вечером - только 9 часов. Логично, что диагнозы по-новому ставятся с помощью хронодиагностики.

Биоритмы и хронотипы

Благодаря стараниям хрономедиков появилось более серьезное отношение к разделению людей по их хронотипам на сов, жаворонков и голубей. Совы при постоянном ритме жизни, не изменяемом искусственно, как правило, сами просыпаются в районе 11 часов утра. Их активность начинает проявляться с 2 часов дня, ночью они легко могут не спать почти до самого утра.

Жаворонки легко встают без побудки в 6 утра. При этом они чувствуют себя прекрасно. Их активность заметна где-то до часа дня, далее жаворонкам требуется отдых, после которого они снова способны заниматься делами примерно до 6-7 часов вечера. Вынужденное бодрствование после 9-10 часов вечера эти люди переносят с трудом.

Голуби - промежуточный хронотип. Они легко просыпаются чуть позже жаворонков и чуть раньше сов, весь день могут активно заниматься делами, но уже где-то в 11 вечера должны лечь спать.

Если сов заставить трудиться с рассвета, а жаворонков определить в ночную смену, эти люди начнут серьезно болеть, а предприятие из-за слабой трудоспособности таких работников будет нести убытки. Поэтому многие руководители стараются устанавливать рабочие графики согласно биоритмам работников.

Мы и современность

Наши прапрадеды жили более размеренно. Часами им служили восход и закат солнца, календарем - сезонные природные процессы. Современный ритм жизни диктует нам совершенно другие условия, независимо от нашего хронотипа. Технический прогресс , как известно, не стоящий на месте, постоянно меняет многие процессы, к которым наш организм едва успевает приспособиться. Также создаются сотни препаратов, существенно влияющих на биоритмы живых организмов, например на сроки созревания плодов, на количество особей в популяциях. Более того, мы пытаемся корректировать биоритмы самой Земли и даже других планет, ставя эксперименты с магнитными полями, меняя как нам угодно климат. Это приводит к тому, что в наших формировавшихся годами биоритмах возникает хаос. Наука еще только ищет ответы, как все это отразится на будущем человечества.

Бешеный ритм жизни

Если влияние изменений биоритмов в целом на цивилизацию пока изучается, то влияние этих изменений на конкретного человека уже более-менее ясно. Нынешняя жизнь такова, что нужно успевать делать десятки дел, чтобы быть успешным и реализовывать свои проекты.

Находится даже не в зависимости, а в кабале своих ежедневных планов и обязанностей, особенно женщины. Им нужно уметь выделять время на семью, дом, работу, учебу, на свое здоровье и самосовершенствование и так далее, хотя в сутках у них все те же 24 часа. Многие из нас живут в страхе, что, если они не успеют, их место займут другие, а они окажутся за бортом. Вот и устанавливают они себе бешеный ритм жизни, когда приходится многое делать на ходу, лету, бегу. Это приводит не к успеху, а к депрессии, нервным срывам , стрессам, заболеваниям внутренних органов. В бешеном ритме жизни многие просто не чувствуют от нее удовольствия, не получают радости.

В некоторых странах альтернативой сумасшедшей гонке за счастьем стало новое движение «Медленная жизнь», сторонники которого стараются получать радость не от нескончаемой вереницы дел и событий, а от проживания каждого из них с максимальным удовольствием. Например, они любят просто гулять по улице, просто рассматривать цветы или слушать пение птиц. Они уверены, быстрый ритм жизни никак не связан со счастьем, несмотря на то, что он помогает получить больше материальных благ и выше подняться по служебной лестнице.

Псевдотеории о биоритме

Таким важным явлением, как биоритмы, давно заинтересовались предсказатели и оракулы. Создавая свои теории и системы, они пытаются связать жизнь каждого человека и его будущее с нумерологией, движением планет, различными приметами. В конце прошлого века на пик популярности взлетела теория о "трех ритмах". Для каждого человека пусковым механизмом якобы является миг рождения. При этом возникают физиологические, эмоциональные и интеллектуальные ритмы жизни, имеющие свои пики активности и спада. Их периоды составляли соответственно 23, 28 и 33 дня. Сторонники теории рисовали три синусоиды этих ритмов, наложенные на одну сетку координат. При этом дни, на которые выпадало пересечение двух или трех синусоид, так называемые нулевые зоны, считались очень неблагоприятными. Экспериментальные исследования полностью опровергли данную теорию, доказав, что у людей периоды биоритмов их активности могут быть самыми разными.

Биологические ритмы представляют собой периоди­чески повторяющиеся изменения интенсивности и харак­тера биологических процессов и явлений. Они в той или иной форме присущи всем живым организмам и отмеча­ются на всех уровнях организации: от внутриклеточных процессов до биосферных. Биологические ритмы наслед­ственно закреплены и являются следствием естественно­го отбора и адаптации организмов. Ритмы бывают внутрисуточные, суточные, сезонные, годичные, многолетние и многовековые.

Примерами биологических ритмов являются: ритмич­ность в делении клеток, синтезе ДНК и РНК, секреции гормонов, суточное движение листьев и лепестков в сторо­ну Солнца, осенние листопады, сезонное одревеснение зи­мующих побегов, сезонные миграции птиц и млекопитаю­щих и т.д.

Биологические ритмы делят на экзогенные и эндоген­ные. Экзогенные (внешние) ритмы возникают как реак­ция на периодические изменения среды (смену дня и ночи, сезонов, солнечной активности). Эндогенные (внутрен­ние) ритмы генерируются самим организмом. Ритмичность имеют процессы синтеза ДНК, РНК и белков, работа фер­ментов, деление клеток, биение сердца, дыхание и т.д. Внешние воздействия могут сдвигать фазы этих ритмов и менять их амплитуду.

Среди эндогенных различают физиологические и эколо­гические ритмы. Физиологические ритмы (биение серд­ца, дыхание, работа желез внутренней секреции и др.) поддерживают непрерывную жизнедеятельность организ­мов. Экологические ритмы (суточные, годичные, прилив­ные, лунные и др.) возникли как приспособление живых существ к периодическим изменениям среды. Физиологические ритмы существенно варьируют в зависимости от состояния организма, экологические - более стабильны и соответствуют внешним ритмам.

Экологические ритмы способны подстраиваться к измениям цикличности внешних условий, но лишь в опреденных пределах. Такая подстройка возможна благодаря тому, что в течение каждого периода имеются определенные интервалы времени (время потенциальной готовности) , когда организм готов к восприятию сигнала извне, например яркого света или темноты. Если сигнал несколько запаздывает или приходит преждевременно, соответственно сдвигается фаза ритма. В экспериментальных условиях при постоянном освещении и температуре этот же механизм обеспечивает регулярный сдвиг фазы в течение каждого периода. Поэтому период ритма в этих условиях обычно не соответствует природному циклу и постепенно расходится по фазе с местным временем. Эндогенный компонент ритма дает организму возможность ориентироваться во времени и заранее готовиться к предстоящим изменениям среды. Это так называемые биологические часы организма. Многим живым организмам свойственны циркадные и цирканные ритмы. Циркадные (околосуточные) ритмы - повторяющиеся изменения интенсивности и характера биологических процессов и явлений с периодом от 20 до 28 ч. Цирканные (окологодичные) ритмы - повторяющиеся изменения интенсивности и характера биологических процессов и явлений с пе­риодом от 10 до 13 месяцев. Циркадные и цирканные рит­мы регистрируются в экспериментальных условиях при постоянной температуре, освещенности и т.д.

Ритмический характер имеют физическое и психологи­ческое состояния человека. Нарушение установившихся ритмов жизнедеятельности может снижать работоспособ­ность, оказывать неблагоприятное воздействие на здоровье человека. Изучение биоритмов имеет большое значение при организации труда и отдыха человека, особенно в экстремальных условиях (полярных условиях, в космосе, при быстром перемещении в др. часовые пояса и т. д.).

Несовпадение во времени между природными и антропогенными явлениями часто приводит к разрушению природных систем. Например, при проведении слишком частых рубок леса.

Биологические ритмы, 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 , и , в целых организмах и в .

Биоритмы подразделяют на физиологические и экологические. Физиологические ритмы, как правило, имеют периоды от долей секунды до нескольких минут. Это, например, ритмы , биения сердца и артериального давления. Экологические ритмы по длительности совпадают с каким-либо естественным ритмом окружающей среды. К ним относят суточные, сезонные (годовые), приливные и лунные ритмы. Благодаря экологическим ритмам организм ориентируется во времени и заранее готовится к ожидаемым изменениям условий существования. Так, некоторые цветки раскрываются незадолго до рассвета, как будто зная, что скоро взойдет солнце. Многие животные еще до наступления холодов впадают в зимнюю или мигрируют (см. ). Таким образом, экологические ритмы служат организму как биологические часы.

Экологические ритмы устойчивы к различным физическим и химическим воздействиям и сохраняются даже при отсутствии соответствующих изменений во внешней среде. Большинство растений умеренных и высоких широт на зиму теряют листья, чтобы избежать потери влаги. Яблоня или груша сохраняют сезонную периодичность сбрасывания листьев и при выращивании их в тропиках, где никогда не бывает морозов. У панцирных моллюсков во время морских приливов створки раковины открыты шире, чем во время отливов. Этот приливный ритм открывания и закрывания створок наблюдался у моллюсков и в аквариуме за 1600 км от океанского побережья, где они были отловлены. Французский спелеолог М. Сиффре 205 дней провел под землей в пещере в полном одиночестве и темноте. Все это время у него отмечался суточный ритм и бодрствования.

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. При рассогласовании ритмов развивается заболевание, получившее название десинхроноза. У человека десинхроноз наблюдается, например, при перелетах через несколько часовых поясов, когда ему приходится привыкать к новому распорядку дня.

Нарушение ритма и бодрствования может привести не только к бессоннице, но и к заболеваниям сердечно-сосудистой, дыхательной и . Поэтому так важно соблюдать режим дня. Биоритмы интенсивно исследуются специалистами в области космической и медицины, так как при освоении новых планет космонавты будут полностью лишены обычных ритмов среды.

Наука о биологических ритмах — биоритмология — еще очень молода. Но уже сейчас она имеет большое практическое значение. Искусственно изменяя сезонные циклы освещения и температуры, можно добиться массового цветения и плодоношения растений в теплицах, высокой плодовитости животных. Любое лекарство или яд по-разному влияет на организм в течение суток. На эту особенность обратили внимание еще основоположники медицины в Древнем Китае , которые составили «часы жизненной силы» и «часы заболеваний» того или иного . Особенно широкое применение эти «часы» нашли при иглоукалывании. В настоящее время фактор времени учитывают при лечении многих заболеваний, и в первую очередь при лечении рака. Определив время наименьшей устойчивости насекомых к инсектицидам, можно проводить химические обработки с наибольшей эффективностью при минимальном загрязнении окружающей среды.

Проблема биологических ритмов еще далека от окончательного решения. До сих пор не разгаданы тонкие механизмы биологических часов.

КАК УСТРОИТЬ ЖИВЫЕ ЧАСЫ

Одна из наиболее интересных проявлений биологического измерения времени — суточная периодичность открывания и закрывания цветков у растений. Каждое растение «засыпает» и «просыпается» в строго определенное время суток. Рано утром (в 4 ч) раскрывают свои цветки цикорий и шиповник, в 5 ч — мак, в 6 ч — одуванчик, полевая гвоздика, в 7 ч — колокольчик, огородный картофель, в 8 ч — бархатцы и вьюнки, в 9—10 ч — ноготки, мать-и-мачеха и только в 11 ч — торица. Существуют и цветы, раскрывающие свои венчики ночью. В 20 ч раскрываются цветки душистого табака, а в 21 ч — горицвета и ночной фиалки.

Так же в строго определенное время и закрываются цветки: в полдень — осот полевой, в 13—14 ч — картофель, в 14—15 ч — одуванчик, в 15—16 ч — мак и торица, в 16—17 ч — ноготки, в 17—18 ч — мать-и-мачеха, в 18—19 ч — лютик и в 19—20 ч — шиповник.

Вы можете устроить на садовой клумбе живые часы. Для этого необходимо посадить цветущие растения в таком порядке, в каком они раскрывают или закрывают свои цветки. Такие многокрасочные и ароматные часы не только будут радовать вас своей красотой, но и позволят достаточно точно (с интервалом 1 — 1,5 ч) определять время.

Впервые такие цветочные часы устроил выдающийся шведский естествоиспытатель в 20-х гг. XVIII в.

Однако цветочные часы точно показывают время только в ясную и солнечную погоду. В пасмурные дни или просто перед переменой погоды они могут и обмануть. Поэтому полезно создать и коллекцию зеленых барометров, предсказывающих изменение погоды. Перед дождем, например, закрывают свои венчики ноготки и лютики. А уроженица тропических лесов Бразилии причудливая монстера способна предсказать осадки даже за сутки, обильно выделяя из листьев влагу.

Раскрывание и закрывание цветков зависят и от многих других условий, например от географического положения местности или времени восхода и захода солнца. Поэтому, прежде чем составить цветочные часы, необходимо провести предварительные наблюдения.

Цветочные часы можно устроить, например, из этих растений. В кружках показано примерное время, когда открываются и закрываются цветки.

Биологические ритмы

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.

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:

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.

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 флоридзина, 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.

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.

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.

Биоритмы организма - суточные, месячные, годовые - практически остались неизменными с первобытных времен и не могут угнаться за ритмами современной жизни . У каждого человека в течение суток четко прослеживаются пики и спады важнейших жизненных систем. Важнейшие биоритмы могут быть зафиксированы в хронограммах. Основными показателями в них служат температура тела, пульс, частота дыхания в покое и другие показатели, которые можно определить только при помощи специалистов. Знание нормальной индивидуальной хронограммы позволяет выявить опасности заболевания, организовать свою деятельность в соответствии с возможностями организма, избежать срывов в его работе.

Самую напряженную работу надо делать в те часы, когда главнейшие системы организма функционируют с максимальной интенсивностью. Если человек "голубь", то пик работоспособности приходится на три часа дня. Если "жаворонок" - то время наибольшей активности организма падает на полдень. "Совам" рекомендуется самую напряженную работу выполнять в 5-6 часов вечера.

О влиянии 11-летнего цикла солнечной активности на биосферу Земли сказано много. Но не все знают о тесной зависимости, существующей между фазой солнечного цикла и антропометрическими данными молодежи. Киевские исследователи провели статистический анализ показателей массы тела и роста юношей, приходивших на призывные участки. Оказывается, что акселерация весьма подвержена солнечному циклу: тенденция к повышению модулируется волнами, синхронными с периодом "переполюсовки " магнитного поля Солнца (а это удвоенный 11-летний цикл, т.е. 22 года). Кстати, в деятельности Солнца выявлены и более длительные периоды, охватывающие несколько столетий.

Важное практическое значение имеет также исследование других многодневных (околомесячных, годовых и пр.) ритмов, датчиком времени для которых являются такие периодические изменения в природе, как смена сезонов, лунные циклы и др.

В последние годы широкую популярность приобрела теория "трех ритмов", в основе которой лежит теория о полной независимости этих многодневных ритмов как от внешних факторов, так и от возрастных изменений самого организма. Пусковым механизмом этих исключительных ритмов является только момент рождения (по другим вариантам - момент зачатия) человека. Родился человек, и возникли ритмы с периодом в 23, 28 и 33 суток, определяющие уровень его физической, эмоциональной и интеллектуальной активности. Графическим изображением этих ритмов является синусоида. Однодневные периоды, в которые происходит переключение фаз ("нулевые" точки на графике) и которые якобы отличаются снижением соответствующего уровня активности, получили название критических дней. Если одну и ту же "нулевую" точку пересекают одновременно две или три синусоиды, то такие "двойные " или "тройные " критические дни особенно опасны.

Многократные исследования, проведенные с целью проверки этой гипотезы, не подтвердили, однако, существование этих сверхуникальных биоритмов. Сверхуникальных потому, что у животных аналогичных ритмов не выявлено; никакие известные биоритмы не укладываются в идеальную синусоиду; периоды биоритмов не постоянны и зависят как от внешних условий, так и от возрастных изменений; в природе не обнаружено явлений, которые являлись бы синхронизаторами для всех людей и в то же время были "персонально " зависимы от дня рождения каждого человека.

Специальные исследования колебаний функционального состояния людей показали, что они никак не связаны с датой рождения. Подобные исследования спортсменов, проведенные в нашей стране, в США и других странах, не подтвердили связи уровня работоспособности и спортивных результатов с ритмами, предлагаемыми в гипотезе. Показано отсутствие всякой связи различных несчастных случаев на производстве, аварий и других дорожно-транспортных происшествий с критическими днями людей - виновников этих событий. Проверены также методы статистической обработки данных, свидетельствовавших якобы о наличии трех ритмов, и установлена ошибочность этих методов. Таким образом, гипотеза "трех биоритмов " не находит подтверждения. Однако ее появление и разработка имеют положительное значение , так как привлекли внимание к актуальной проблеме - исследованию многодневных биоритмов, отражающих влияние на живые организмы космических факторов (Солнца, Луны, других планет) и играющих важную роль в жизни и деятельности человека.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА БИОРИТМОВ

Жизнь человека неразрывно связана с фактором времени. Одна из эффективных форм приспособления организма к внешней среде - ритмичность физиологичес­ких функций. Биоритм - автоколебательный процесс в биологической системе, характеризующийся последовательным чередованием фаз напряжения и расслаб­ления, когда тот или иной параметр последовательно достигает максимального или минимального значения. Закон, по которому происходит этот процесс, мо­жет быть описан синусоидальной кривой.

Ритмические процессы отражают движение составляющих тел Вселенной, в том числе и движение Земли. Возникновение биологических ритмов связано с пе­риодами, близкими к геофизическим циклам. Это возникновение было необходи­мым условием сохранения живой материи на Земле и возможности ее дальнейшей эволюции. Биоритмы получили распространение во всем живом: в простейшей живой плазме, растениях, мире животных, человеке. Появление даже самых при­митивных биоритмов имеет адаптивное значение.

У человека и животных описано около 400 биоритмов. Существует несколько их классификаций. Чаще всего биоритмы классифицируют на основании частоты колебаний (осцилляций), или периодов. Выделяют следующие основные ритмы:

Ритмы высокой частоты, или микроритмы (от долей секунды до 30 мин). Примерами микроритмов являются осцилляции на молекулярном уровне, ЧСС, частота дыхания, периодичность перистальтики кишечника.

Ритмы средней частоты (от 30 мин до 28 ч). В эту группу входят ультрадиан- ные (до 20 ч) и циркадианные, или околосуточные (20-28 ч), ритмы. Цирка­дианный ритм - основной ритм физиологических функций человека.

Мезоритмы (от 28 ч до 6-7 дней). Сюда относятся циркасептальные ритмы (около 7 дней). С этими ритмами связана работоспособность человека, по­этому каждый 6 или 7 день недели является выходным.

Макроритмы (от 20 дней до 1 года). К ним относятся циркануальные (цирканные), или окологодовые, ритмы, а также сезонные и околомесячные (цир- касинодические) ритмы.

Мегаритмы (длительность в десяток или многие десятки лет). Этому виду ко­лебаний подчинены некоторые инфекционные процессы, свойственные чело­веку (эпидемии) и животным (эпизоотии). Примером мегаритма является волнообразное изменение физического развития людей на протяжении мно­гих веков. Так, неандертальцы были маленького роста , а кроманьонцы - боль­шого. В средние века рост людей был относительно мал, а в середине ХХ в. возникло явление акселерации.

Между перечисленными типами биоритмов существуют переходы.

В другой классификации биоритмов учитывают специфику субстрата, или уро­вень организации изучаемой биологической системы. Выделяют ритмы:

отдельных субклеточных структур;

жизнедеятельности клеток;

органов или тканей;

одно- и многоклеточных организмов;

популяций и экосистем.

Каждый биоритм можно охарактеризовать с помощью методов математического анализа , а также графического изображения (биоритмограммы, или хронограммы).

На рис. 11.1 представлен принцип построения биоритмограммы на примере суточного изменения ЧСС.

Как видно из рисунка, биоритмограмма имеет синусоидальный характер. В ней различают: временной период, фазу напряжения, фазу расслабления, амп­литуду напряжения, амплитуду расслабления, акрофазу данного биоритма.

Временной период - важнейшая характеристика биоритма - отрезок време­ни, по истечению которого происходит повторение функции или состояния орга­низма.

Рис. 11.1. Схема биоритмограммы на примере циркадного ритма ЧСС: 1 - амплитуда напряжения; 2 - амплитуда расслабления

Фазы напряжения и расслабления характеризуют усиление и снижение функ­ции в течение суток.

Амплитуда - разница между максимальной и минимальной выраженнос­тью функции в дневное (амплитуда напряжения) и ночное (амплитуда расслабле­ния) время. Общая амплитуда - разница между максимальной и минимальной выраженностью функции в рамках всего суточного цикла.

Акрофаза - время, на которое приходится наивысшая точка (или максималь­ный уровень) данного биоритма.

Другими разновидностями биоритмограммы являются инвертированные и двухвершинные кривые.

Инвертированные кривые характеризуются снижением исходного уровня ак­тивности в дневное время, т. е. изменением функции в направлении, противопо­ложном обычному. Двухвершинные кривые отличаются двумя пиками активности в течение дня. Появление второго пика - это проявление адаптации к условиям существования. Например, первый пик работоспособности человека (11-13 ч) - это естественное проявление биоритма, связанное с дневной активностью. Вто­рой подъем работоспособности (вечерние часы) обусловлен необходимостью вы­полнения домашних и других обязанностей.

ЦИРКАДИАННАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ ФУНКЦИЙ ЧЕЛОВЕКА

Большинство физиологических и биохимических процессов в организме челове­ка и животных связано со световым режимом и изменяется закономерно в тече­ние суток. Поэтому циркадианный биоритм - базисный биоритм человеческо­го организма. Появление циркадианных ритмов позволило живым организмам «измерять» время, отсюда появилось такое понятие, как «биологические часы». Древнейшая функция циркадианного биоритма заключалась в приурочивании максимальной биологической активности к определенному времени суток, ко­торое было бы наиболее благоприятно для деятельности данного организма.

В основе циркадианной организации функций лежит периодическая смена бодрствования и сна. В целом у человека психическая деятельность и физичес­кая работоспособность эффективнее в дневные часы, чем ночью. В светлой фазе суток у человека больше двигательная активность. Возрастание умственной ра­ботоспособности выражается в повышении скорости переработки информации, эффективности обучения. В это же время повышается биоэлектрическая актив­ность мозга (рис. 11.2).

Можно выявить два пика мозговой деятельности людей в дневные часы: вы­сокая активность в 10-12 и в 16-18 ч, спад - к 14 ч. Однако существуют индиви­дуальные различия временного распределения работоспособности.

Как правило, в ночные часы умственная работоспособность уменьшается. Но это не означает полного исчезновения биоритмов. Сон - это не только компонент циркадианного биоритма (сон-бодрствование). Он состоит из 5-7 повто­ряющихся циклов, т. е. должен рассматриваться как биоритмический феномен.

Показатель работоспособности

Рис. 11.2. Циркадианный ритм умственной работоспособности школьников

Суточные колебания работоспособности четко коррелируют с ритмами от­дельных физиологических систем и обмена веществ. К концу дня у человека на­блюдается максимум частоты, глубины и объема дыхания, сократительная функ­ция миокарда достигает наибольших значений. Кровообращение наиболее интен­сивно днем в головном мозге и мышцах, а ночью - в сосудах кистей рук и стоп.

В течение суток изменяется и реактивность сердечно-сосудистой системы к нагрузкам. Днем физическая нагрузка вызывает больший прирост кровообра­щения, чем ночью. Поэтому одна и та же нагрузка ночью ощущается как более тяжелая, что необходимо учитывать при работе в ночную смену.

Циркадианная ритмика охватывает и органы кроветворения. Костный мозг наиболее активен утром, поэтому в утренние часы в кровоток поступает наиболь­шее количество молодых эритроцитов. Содержание гемоглобина в крови самое высокое с 11 до 13 ч, а его минимум приходится на 16-18 ч. Скорость оседания эритроцитов минимальна рано утром и максимальна в 9-10 ч.

Суточные колебания проявляются в процессе свертывания крови: в ночное время происходит уменьшение свертывающей активности, а днем этот процесс постепенно усиливается и достигает максимальных значений в полдень.

Бронхиальная проходимость снижена в ночные и утренние часы, но, начиная с 11 ч, она увеличивается и достигает максимума к 18 ч.

От фазы суточного ритма зависит деятельность желудочно-кишечного трак­та людей. Слюноотделение, секреция желудочного и поджелудочного сока, двига­тельная активность желудка и кишечника больше днем, чем ночью. Данная зако­номерность проявляется даже у людей, работающих в ночную смену.

Хотя желчь вырабатывается печенью непрерывно, ее выделение неодинаково в разное время суток: в первой половине дня оно больше, а в вечерние часы -меньше. Это создает условия для лучшего переваривания жиров в первую поло­вину дня, когда человеку особенно необходимо энергетическое обеспечение его функций. В первой половине дня более интенсивно происходит процесс распада гликогена в печени с освобождением глюкозы. Во второй половине дня и ночью печень усиливает ассимиляцию глюкозы и синтез гликогена, создавая энергети­ческий резерв для следующего дня.

Циркадианный режим характерен и для функции почек. В утренние часы в канальцах почек происходит особенно активная реабсорбция фосфатов, глюкозы и других веществ, необходимых для поддержания энергетических расходов орга­низма. Реабсорбция воды в почках увеличивается в ночное время, в результате чего ночью уменьшается выведение мочи.

Интенсивность метаболических процессов, протекающих как на уровне от­дельной клетки, так и в пределах целого организма, особенно высока в часы наи­большей активности. Так, у человека в дневное время активизируются процессы катаболизма (распада) углеводов и белков, а в ночное время преобладают анабо­лические процессы, т. е. синтез веществ, обеспечивающих пластические и энерге­тические функции.

Суточные колебания уровня метаболических процессов коррелируют с тем­пературой тела. У человека самая высокая температура тела отмечается в вечер­нее время, самая низкая - в утренние часы.

Суточные колебания деятельности внутренних органов и обмена веществ во многом определяются изменениями нейроэндокринной регуляции в цикле бодр­ствование - сон. Во время бодрствования преобладает функциональная активность симпато-адреналовой системы. Циркадианные ритмы характерны и для функции желез внутренней секреции. В первой половине ночи увеличена секреция соматот- ропина, пролактина и тиреотропина. Кортикотропин выделяется из гипофиза во второй половине ночи.

С ритмами гипоталамо-гипофизарной системы связаны колебания функции периферических эндокринных желез, но максимальный уровень их секреторной активности отстает на 2-3 ч от выделения гипофизарных гормонов. Так, если кор- тикотропин секретируется максимально во второй половине ночи, то кортико­стероиды - ранним утром, что создает условия для хорошей работоспособности человека сразу же после пробуждения. А ритм тиреоидных гормонов достигает максимума во второй половине ночного сна.

Суточные ритмы различных функций организма образуют единое целое, в ко­тором прослеживается строго упорядоченная последовательность метаболичес­ких, физиологических процессов и поведенческих актов. У животных ведущими являются ритмы поведенческой деятельности, а у человека - трудовой. Биорит­мы человека могут в определенной мере перестраиваться при изменении условий работы, например, при переходе из дневной смены в ночную. У человека наблюда­ется социальная детерминированность ритмических колебаний физиологических и биохимических процессов.

БИОРИТМОЛОГИЧЕСКАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ ФУНКЦИЙ ОРГАНИЗМА

Сезонные биоритмы

Сезонные биоритмы у животных сформировались в ответ на изменения про­должительности светового дня , температуры окружающей среды, кислородного обеспечения, наличия пищи и воды в разные периоды года. Примером генети­чески закрепленного сезонного биоритма у животных служат весенние и осенние перелеты птиц. У животных четко выражены зимняя спячка, сезонная линька, сезонность репродуктивных функций. Это связано с метеорологическими факто­рами, действующими в разные времена года.

У человека, жизнедеятельность которого меньше зависит от изменяющихся метеоусловий, сезонные биоритмы выражены слабее. Тем не менее, некоторые функции человека зависят от сезонности. Так, максимальное увеличение роста у детей происходит весной и ранним летом, а минимальное - зимой. Зимой содер­жание общих липидов и жирных кислот в плазме и эритроцитах крови больше, чем летом, что имеет существенное энергетическое значение.

Человек не относится к живым существам с выраженным сезонным ритмом размножения. Однако половая активность мужчин снижается в конце зимы, и в это же время обнаруживается максимум нежизнеспособных половых клеток. С наступлением весны происходит активирование половой функции. Увеличение концентрации тестостерона происходит у мужчин в конце лета и начале осени.

Зимой увеличивается активность симпато-адреналовой и гипофизарно-тире- оидной систем. Значительная выработка катехоламинов, возбуждение симпати­ческих нервов и повышенная продукция тиреоидных гормонов усиливают работу энергетических механизмов организма в условиях холодной температуры окружа­ющей среды и, следовательно, способствуют сохранению нормальной температу­ры тела.

В летнее время как у животных, так и у человека увеличивается выработка вазопрессина - нейрогормона, одной из функций которого является сохранение воды в организме. Это предохраняет организм от обезвоживания в жаркое время года.

Система кровообращения человека функционирует наиболее напряженно в холодное время года, поэтому сердечно-сосудистые патологии протекают цик­лично. У жителей северного полушария акрофаза смертности от сердечно-сосу­дистых заболеваний совпадает с январем. В южном полушарии наибольшая час­тота сердечно-сосудистых заболеваний приходится на июнь.

Иммунная система организма человека максимально напряжена зимой. Наи­более благоприятна для человека ранняя осень. Осенью у человека повышается обмен веществ и потребление кислорода, организм насыщается витаминами, а это улучшает метаболические процессы. Прохлада, наступающая после летней жары, повышает тонус нейроэндокринной регуляции функций. Стимулирующее влияние на человека оказывают факторы среды, воспринимаемые важнейшими анализаторными системами организма: яркие краски осенних растений, их аро­маты. Все эти факторы благоприятно действуют на человека.

Кроме сезонных и околосуточных биоритмов существуют и другие. Например, спортсмены-мужчины достигают наивысших результатов раз в три года, а женщи­ны-спортсменки - раз в два года. Колебания душевного состояния на протяжении всей жизни человека происходят с периодичностью в 6-7 лет. Каждый из этих пе­риодов характеризуется особым творческим подъемом.

Астрофизические факторы и биоритмы

Эволюция Земли и биосферы неразрывно связана с эволюцией космоса, в част­ности с Солнечной системой . Впервые серьезное внимание на связь явлений астро­физической природы с жизнью организмов обратили В. И. Вернадский и А. Л. Чи­жевский.

А. Л. Чижевский одним из первых проанализировал взаимосвязи проявле­ний солнечной активности - пятен на Солнце - с биологическими процессами, в частности, с эпидемическими заболеваниями. Он является основателем гелио­биологии*. Солнечная активность ритмически колеблется, потому что, во-первых, каждая активная область проходит определенный цикл развития и, во-вторых, во времени меняется количество пятен, т. е. взрывов на Солнце. Средний период ко­лебаний активности Солнца - 11 лет.

В годы максимальной солнечной активности увеличивается и активность ря­да вирулентных бактерий, поэтому учащаются эпидемии. Чаще возникают забо­левания сердечно-сосудистой системы: гипертонические кризы, инфаркт миокар­да, мозговые инсульты. В момент геомагнитных бурь возрастает число автокатас­троф и случаев травматизма на производстве.

А. Л. Чижевский считал, что повышение уровня солнечной активности выво­дит организм из состояния устойчивого равновесия и провоцирует болезненные состояния.

Луна также влияет на живые организмы. Вследствие ежемесячного движения Луны (лунный месяц - 28 суток) изменяется геомагнитное поле, что в свою оче­редь влияет на погоду и живые организмы. Особенно большое влияние оказыва­ет наложение солнечных и лунных приливов, когда Луна и Солнце располагают­ся примерно на одной прямой. Лунные биоритмы обнаружены у плоских червей, моллюсков, крабов, некоторых видов рыб и птиц.

Трудность изучения действия отдельных геофизических и астрофизических факторов на человека связана с тем, что они действуют комплексно и их трудно отличить друг от друга.