|
Реферат: Биоритмы и их значение в учебе для студентов (Биология)
Министерство высшего образования Российской Федерации
ДИМИТРОВГРАДСКИЙ ИНСТИТУТ ТЕХНОЛОГИИ УПРАВЛЕНИя И ДИЗАЙНА
Тема:
Биоритмы и их значение в режиме для студента
Выполнила: Губанова Н.
Димитровград 1999
Содержание
ВВЕДЕНИЕ 3
Глава I
Современный подход к проблеме биологических
ритмов в природе 5
1.1 Биологические ритмы и их классификация 8
2. Функциональное состояние биологических
ритмов человека 12
Глава II
Анализ и обобщение влияния биологических ритмов на
физическую работоспособность студентов 14
Глава III
Разработка рекомендаций 17
Выводы 18
Список литература 20
Введение
Все живые организмы, начиная от простейших одноклеточных и кончая такими
высокоорганизованными, как человек, обладают биологическими ритмами,
которые проявляются в периодическом изменении жизнедеятельности и, как
самые точные часы, отмеряют время. С каждым годом ученые находят новые
внутренние ритмы. Если в 1931 году шведскими учеными Г. Агреном, О.
Виландером и Е. Жоресом впервые было доказано существование суточного ритма
изменения содержания гликогена в печени и мышцах, то в 60-х годах
обнаружено уже более 50-ти биологических функций, имеющих суточную
периодичность. В настоящее время их насчитывается более ста.
Интенсивность большинства физиологических процессов на протяжении суток
имеет тенденцию повышаться в утренние часы и падать в ночное время.
Примерно в эти же часы повышается чувствительность органов чувств: человек
утром лучше слышит, лучше различает оттенки цветов.
Изучение биоритмов организма человека позволит научно обосновать
применение лекарственных препаратов при лечении больных.
В последнее время в нашей стране и за рубежом проводятся большие работы
по исследованию биоритмов человека, их взаимосвязи со сном и
бодрствованием. Поиски исследователей направлены в основном на определение
возможностей управления биоритмами с целью устранения нарушений сна. Задача
эта особенно актуальна, на наш взгляд, в настоящее время, когда
значительная часть взрослого населения земного шара страдает от бессонницы.
Управление внутренними ритмами человека имеет важное значение не только
для нормализации ночного сна, но и для устранения ряда заболеваний нервной
системы, имеющих функциональный характер (например, неврозов). Установлено,
что суточное изменение внутренних ритмов, свойственных здоровому человеку,
при болезненных состояниях искажаются. По характеру искажений врачи могут
судить о ряде заболеваний на начальной стадии.
По-видимому, большинство болезней у человека происходит вследствие
нарушения ритма функционирования ряда органов и систем его организма.
В ходе исторического развития человек и все другие живые существа,
населяющие нашу планету, усвоили определенный ритм жизни, обусловленный
ритмическими изменениями геофизических параметров среды, динамикой обменных
процессов.
Одна из быстроразвивающихся наук XX века — биоритмология, т.е. наука,
изучающая циклические биологические процессы, имеющиеся на всех уровнях
организации живой системы. Дело в том, что живая система постоянно
находится в состоянии обмена веществ с окружающей средой и обладает сложной
динамикой процессов, является саморегулирующейся и самовоспроизводящей
системой. «Биологические часы» в организме — отражение суточных, сезонных,
годовых и других ритмов физиологических процессов.
А так как темпы научно-технического прогресса сейчас приобретают
стремительный характер и предъявляют серьезные требования к человеку, нам
кажется, проблема актуальности биоритмов является сегодня самой важнейшей.
Бездумное отношение человека к самому себе, как и к окружающей природе,
часто является следствием незнания биологических законов, эволюционных
предпосылок, адаптивных возможностей человека и т.д., и т.п. Чтобы
сохранить здоровье человека, всесторонне и гармонично развивать его
физические и духовные качества, необходима не только настойчивая и
плодотворная научно-исследовательская работа, но и большая просветительская
работа.
Цель, которую мы будем преследовать в этой работе — выявить влияние
биологических ритмов на физическую работоспособность студентов.
Основной нашей задачей при написании работы является путь рассмотрения
человека — его структурные и функциональные биологические процессы не
только в пространстве, но и во времени, в тесном взаимодействии с
окружающей средой.
Глава I
Современный подход к проблеме биологических ритмов в природе
Одной из важнейших проблем современной биологии является изучение
цикличности процессов, протекающем в живом организме. Эта проблема
интересует врачей и авиаторов, садоводов и орнитологов, биохимиков и
генетиков, биофизиков и иммунологов, физиологов и космонавтов.
Идея ритмического течения процессов в природе и человеческой
жизнедеятельности имела приверженцев еще в самый ранний период развития
естествознания. В IV в. до н. э. гениальный мыслитель древности Аристотель
писал: «Продолжительность всех этих явлений, и беременности, и развития, и
жизни совершенно естественно измерять периодами. Я называю периодами день и
ночь, месяц, год и времена, измеряемые ими; кроме того, лунные периоды…
Подобно тому, как море и всякого рода воды стоят, как мы видим, неподвижно
или волнуются соответственно движению или покою ветров, а воздух и ветры —
соответственно периодам солнца и луны, а также и то, что возникает из них
или в них, необходимо должно следовать за этими периодами, ибо в порядке
вещей, чтобы периоды менее важные следовали за более важными. Ведь у ветра
есть известная жизнь, возникновение и уничтожение. Что касается обращения
светил», оно может иметь какие-нибудь другие причины [Харабуга С.Г., 1976].
Итак, одним из условий существования живых систем является свойственная
живой материи ритмичность биологических функций.
Выработанная всем ходом эволюции временная последовательность
взаимодействия различных функциональных систем организма с окружающей
средой способствует гармоничному согласованию разных ритмических
биологических процессов и обеспечивает нормальную жизнедеятельность
целостного организма. Тем самым выявляется важное адаптивное значение
биоритмов для жизнедеятельности организма.
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.
С понятием «ритма» связано представление о гармонии, организованности
явлений и процессов. В переводе с греческого слово «ритм», «ритмос»
означает соразмерность, стройность. Ритмическими называются такие явления
природы, которые периодически повторяются. Это движение небесных тел, смена
времен года, дня и ночи, периодичность приливов и отливов. А также
чередование максимумов и минимумов солнечной активности.
Различные физические явления отличаются периодическим, волнообразным
характером. К их числу можно отнести электромагнитные волны, звук и т.д. В
жизни примером служит изменение атомного веса элементов, отражающее
последовательное чередование химических свойств материи.
Основные ритмы в природе, наложившие свой отпечаток на все живое на
Земле, возникли под влиянием вращения Земли по отношению к Солнцу, Луне и
звездам.
Из всех ритмических воздействий, поступающих из Космоса на Землю,
наиболее сильным является воздействие ритмически изменяющегося излучения
Солнца. На поверхности и в недрах нашего светила непрерывно идут процессы,
проявляющиеся в виде солнечных вспышек. Мощные потоки энергии,
выбрасываемые при вспышке, достигая Земли, резко меняют состояние
магнитного поля и ионосферы, влияют на распространение радиоволн,
сказываются на погоде. В результате возникающих на Солнце вспышек
изменяется общая солнечная активность, имеющая периоды максимума и
минимума.
Многочисленные исследования, проведенные отечественными и зарубежными
учеными, показали, что во время наибольшей активности Солнца возникает
резкое ухудшение состояние больных, страдающих гипертонической болезнью,
атеросклерозом и инфарктом миокарда. В этот период времени происходят
нарушения функционального состояния ЦНС, возникают спазмы кровеносных
сосудов.
Французские ученые Г. Сардау и Г. Валло установили, что момент
прохождения пятен через центральный меридиан Солнца в 84% случаев совпадает
с внезапными смертями, инфарктами, инсультами и другими осложнениями.
Советский ученый В.П. Девятов подсчитал, что в первые дни после
появления пятен на Солнце количество автомобильных катастроф возросло
примерно в 4 раза по сравнению с периодами, когда пятен было немного. Эти
данные согласуются с результатами исследований других ученых, показавших,
что в период неспокойного Солнца реакция человека на любой внешний
раздражитель значительно замедляется.
Излучение Солнца также оказывает влияние на умственную деятельность
людей, на творческую активность человека и т.д. и т.п.
Жизнь на нашей планете связана с вращением Земли вокруг своей оси,
определяющим суточный ритм, и с вращением вокруг Солнца, от которого на
Земле зависит смена времен года. Большинством живых организмов сезонный
ритм воспринимается как смена времен года. Он определяет рост, развитие и
гибель растений. Вращение Земли вокруг своей оси обуславливает ритмичное
изменение факторов внешней среды: температуры, освещенности, относительной
влажности воздуха, барометрического давления, электрического потенциала
атмосферы, космической радиации и гравитации.
Все перечисленные факторы внешней среды оказывают влияние на жизненные
процессы живых организмов, среди них особое значение имеет чередование
света и темноты. От суточного режима зависит обмен веществ в растениях —
поглощение углекислоты днем и отдача кислорода ночью. У животных суточные
ритмы проявляются в виде чередования периодов бодрствования и активности с
периодами сна и покоя.
Все живое на Земле развивалось под влиянием суточных и сезонных ритмов.
Но всегда ил они имели такую продолжительность, как теперь?
Многие ученые считают, что миллионы лет назад Земля вращалась быстрее, и
сутки были короче. Причиной замедления вращения Земли стало течение
вещества в приливных водах океанов и в твердом теле Земли. В свое время
приливные силы прекратили вращение Луны, более легкой, чем Земля.
Под воздействием циклической деятельности Солнца и вращение Земли вокруг
своей оси и вокруг Солнца возникла периодичность явлений, происходящих в
природе. Она проявляется и в смене погоды, и в извержении вулканов, и в
землетрясениях, и в наводнениях и т.д. Эта периодичность создала тот ритм в
живых организмах, который составляет сущность их жизни.
1.1 Биологические ритмы и их классификация
Повторяемость процессов — один из признаков жизни. При этом большое
значение имеет способность живых организмов чувствовать время. С ее помощью
устанавливаются суточные, сезонные, годовые, лунные и приливно-отливные
ритмы физиологических процессов. Как показали исследования, почти все
жизненные процессы в живом организме различны.
Ритмы физиологических процессов в организме, как и любые другие
повторяющиеся явления, имеют волнообразный характер. Расстояние между
одинаковыми положениями двух колебаний называются периодом, иди циклом.
По длительности цикла биологические процессы, как правило, в какой-то
степени совпадают с геофизическими циклами. Так, например, многие
физиологические функции в организме обусловлены суточной цикличностью
внешних факторов среды, непосредственно связанных с суточной периодичностью
вращения Земли.
Исследования показали, что внутренние суточные ритмы растений и
животных не точно соответствуют 24-часовой периодичности земных суток. Они
немного отличаются в большую или меньшую сторону (чаще в меньшую). Так, для
растений они лежат в пределах 23-28 часов, для животных — 23-25 часов.
Такие внутренние суточные ритмы живых организмов называются циркадными (в
переводе с латинского «цирка» означает около, «диес» — день, сутки)
[Шапошникова В.И., 1991].
Благодаря биоритмам живой организм гораздо легче приспосабливается к
условиям внешней среды, которые регулируют деятельность циклов и отдельных
их фаз. Такое действие внешних условий на живой организм принято называть
синхронизирующим, а сами факторы воздействия — синхронизаторами. К их числу
относятся свет, шум, запахи, время кормления и т.д. В дальнейшем будет
показано, что синхронизация биоритмов с геофизическими ритмами природы
имеет большое приспособительное значение.
Многие биологические ритмы поддаются систематизации. По длительности
некоторые их них могут совпадать с соответствующими геофизическими циклами.
К таким 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 уровне 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 биоритмы подразделяются на
экзогенные (внешние) и эндогенные (внутренние). 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: от двух тысяч циклов в секунду до одного цикла в
год. К эндогенным относятся ритмы сердцебиения, пульса, дыхания, кровяного
давления, умственной активности, изменения глубины сна и другое.
Существуют ритмы промежуточного характера. К ним можно отнести,
например, серию постепенно затухающих мышечных сокращений, возникающих в
результате одиночного внешнего раздражения.
Отличить эндогенные ритмы от экзогенных можно экспериментальным путем.
Для этого проводят опыты при постоянных условиях внешней среды —
температуры, освещенности, влажности, атмосферном давлении и т.д. Важно
отметить, что основной признак эндогенных ритмов состоит в том, что их
периодичность близка к суточной, но несколько от нее отличается.
Опыты по выявлению эндогенных ритмов проводились как на растениях, так и
на животных (в том числе на человеке). Впервые эндогенные ритмы на
растениях наблюдал более 200 лет назад французский астроном де Мэран.
Примечательно то, что суточная периодичность движения листьев у растений
была открыта не биологом, а астрономом. Изучая вращение Земли, он сделал
открытие о приспособлении живых организмов к вращению Земли.
Эксперименты по изучению внутренних ритмов человека, впервые проведенные
Ашоффом, показали динамику взаимодействия физиологических ритмов организма
в суточном цикле. В этом плане интересно проследить, как изменяется
интенсивность различных физиологических функций в организме человека в
зависимости от времени суток [Бюннинг Э., 1969].
Проблема суточных периодических изменений физиологических функций в
организме человека с давних пор привлекает внимание ученых различных
специальностей, и прежде всего физиологов, врачей, биологов. Знание
динамики изменение физиологических функций организма в определенный момент
и применить более целесообразный и эффективный метод лечения при
заболевании. Суточный ритм организма человека определяется различными
физиологическими функциями (а их, как мы знаем, в настоящее время
насчитывается более сотни). Физиологические функции постоянно изменяются на
фоне бодрствования и сна, активной деятельности и покоя. Интенсивность их
проявления различна в разное время суток. В одно время она максимальна, в
другое — имеет минимальное значение.
Из всех перечисленных примеров можно сделать вывод: суточным ритмом
охвачен весь организм человека, представляющий собой единую систему
взаимодействия всех органов, тканей и клеток. Ритмичность физиологических
процессов, отражающая единство организма и среды, их взаимодействие
проявляется в организме человека в том, что их максимумы и минимумы
приурочены к определенным часам суток. А объясняется это тем, что характер
проявления физиологических реакций организма в разное время суток различен
и в основном зависит от факторов внешней среды. Благодаря приспособлению к
ритмически изменяющимся условиям внешней среды в организме человека
происходит физиологическая подготовка к активной деятельности даже тогда,
когда организм находится в состоянии сна. И, наоборот, организм человека
готовится ко сну задолго до засыпания.
Исходя из сказанного, возможно, следовало бы самую трудную и
ответственную работу выполнять в периоды естественного подъема
работоспособности, оставляя для других, менее важных дел, остальное время
относительно низкой работоспособности. Но из правил есть исключения. Бывают
случаи, когда время наибольшей продуктивности в труде приходится на ночные
и вечерние часы. Таких людей принято называть «совами», в отличие от
«жаворонков» — людей, имеющих наибольшую работоспособность в утренние и
дневные часы. «Жаворонки», как правило, просыпаются рано, чувствуют себя
бодрыми и работоспособными в первой половине дня. Вечером же у них
появляется сонливость, и они рано ложатся спать. «Совы» засыпают поздно
ночью, встают также поздно утром и работоспособны бывают во второй половине
дня.
В результате экспериментальных исследований немецкий физиолог Р.Хашпп
установил, что 1/6 часть людей относятся к людям утреннего типа, 1/3 —
вечернего типа, а половина людей легко приспосабливается и к утреннему, и к
вечернему режиму труда. Последних называют «голубями». Это преимущественно
люди, занятые физическим трудом [Куприянович Л.И., 1976].
Но, хотя биологические ритмы важны для жизнедеятельности, они вовсе не
определяют роковым образом физические, психические возможности человека, а
тем более поведение личности в целом. В организме человека имеются
беспредельные возможности для компенсации временного снижения тех или иных
функций.
Следует иметь в виду, что естественный ритм жизнедеятельности организма
обусловлен не только его внутренними факторами, но и внешними условиями
(экзогенными ритмами). Например, для спортсмена одним из условий
компенсации снижения физических возможностей во время отрицательного
периода физического цикла является тренировка, распределение ее во времени
и чередование с отдыхом. Это же относится не только к спортсменам, но и к
людям любой специальности, а также к студентам, занимающимся физкультурой и
спортом.
1.2 Функциональное состояние биологических ритмов человека
На основании многочисленных исследований, проведенных учеными разных
стран, о существовании биологических часов в многоклеточных живых
организмах, можно считать, что в живых организмах существует иерархия
ритмов, при этом биологические часы отдельных клеток синхронизируются с
суточными ритмами «ведущих клеток». В настоящее время основная задача
ученых — обнаружить клетки, управляющие ритмом всего организма [Доскин
В.Н., Лаврентьева Н.Н., 1991].
Что же касается высших позвоночных животных и человека, то у них поиски
центром управления биологическими часами продолжаются. В этом направлении
сделано много. Так, американский ученый К.Рихтер еще в 1960г. высказал
предположение о существовании у человека трех типов биологических часов:
центральных, гомеостатических и периферических. Центральные часы
расположены в таламусе, гипоталамусе, ретикулярной формации и в задней доле
гипофиза. Гомеостатические часы имеют непосредственное отношение к
гипоталамусу и связаны с различными железами внутренней секреции.
Периферические часы находятся в разных тканях и независимы от центральных
часов.
Согласно Рихтеру, центр управления биологическими часами у человека
расположен не в коре головного мозга. Это обстоятельство он объясняет тем,
что зависимость от коры мозга придавала бы суточным ритмам физиологических
процессов все основные черты условных рефлексов. Действительно, влияние
коры головного мозга на суточные ритмы человека ограничено. Даже при
отсутствии обоих полушарий суточная периодичность различных физиологических
процессов, в частности ритма сна и бодрствования, сохраняется. Поэтому
центр управления биологическими часами человека, надо полагать, находится
под полушариями. Биологические часы наиболее устойчивы к случайным
изменениям во внешней среде, что важно для сохранения суточного режима.
Кроме того, разделение функций между корой и нижележащими участками мозга
имеет большое приспособительное значение, позволяющее освободить кору от
управления множеством внутренних процессов и создать тем самым условия для
приспособления организма к изменениям внешней среды.
Гипоталамус имеет непосредственное отношение к управлению суточным
ритмом. В нем находятся центры, управляющие температурой тела, работой
желез внутренней секреции, а также углеводным, водно-солевым и жировым
обменом. Управление суточной периодичностью наиболее четко проявляется в
деятельности температурного и водно-солевого центров. Об этом
свидетельствуют многочисленные исследования, проведенные на людях. Работа
этих центров осуществляется так называемыми субцентрами с помощью различных
способов. Так, например, температурный центр через дин из субцентров
осуществляет регулирование температуры при помощи физических процессов,
изменения интенсивности потоотделения и дыхания; просвет сосудов через
другой субцентр — путем химических процессов усиливает обмен веществ при
понижении температуры крови.
С помощью гипоталамуса в организме человека регулируются ритмы многих
процессов, например, ритм содержания эозинофилов и других клеток крови.
Гомеостатические часы связаны с работой гипоталамуса. Они управляют
нервными центрами гипоталамуса через гипофиз, и в их деятельности наиболее
полно представлен принцип обратной связи. Принцип работы соответствующих
центров заключается в том, что возбуждение возникает в них в результате
недостатка специальных веществ в крови, а торможение — при их избытке.
Возбуждение одного из центров гипоталамуса приводит к выработке
нейросекрета, который заставляет клетки гипофиз вырабатывать гормоны. Под
его влиянием кора надпочечников выделяет вещество, тормозящее деление
клеток костного мозга.
Периферические часы позволяют длительное время сохранять положение фаз
какого-либо физиологического ритма при нарушении нормального чередования
света и темноты. Изменение фаз ритма в этом случае будут свидетельствовать
о прямом или косвенном влиянии гипоталамуса на периферические часы.
В организме человека нет таких физиологических процессов, которые не
зависели бы полностью от ЦНС и от общего состояния организма. В работе
периферических часов время от времени могут участвовать и центральные часы,
которые по нервным путям будут осуществлять регуляцию ритма из
гипоталамуса. В этом случае может происходить изменение местоположения
центра биологических часов человека. Оно непосредственно связано с системой
регуляции, с механизмом работы и природой биологических часов.
Тот факт, что в другом часовом поясе ход биологических часов
перенастраивается, свидетельствует об их условно-рефлекторной регуляции.
Глава II
Анализ и обобщение влияния биологических ритмов на физическую
работоспособность студентов
В начале исследования, проведенного в МИФИ, было проведено тестирование
на определение биологического ритма исследуемых студентов первого курса.
Исследование длилось 1 месяц, потому что за это время у наблюдаемых
должен был выработаться нужный стереотип.
Результаты прыжков фиксировались в оценках. В конце исследовательского
периода нами было проведено (на контрольном занятии по прыжкам)
соревнование для определения контрольных результатов, показанной каждой из
групп.
Первая группа студентов занималась в первой половине дня, вторая — во
второй.
Таблица 1. Физическая работоспособность с учетом биологического типа в 1
группе
Таблица 2. Физическая работоспособность с учетом биологического типа во 2
группе
Волнообразный характер изменения работоспособности в процессе уроков
физкультуры связан, как нам кажется, с внутренними биологическими ритмами
студентов.
Следовательно, можно сделать вывод: что основная задача при определении
«волн» урока физкультуры — правильный подбор соразмерности параметров
«волн» с возможностями учащихся.
Также из исследовательской работы видно, что в первой группе лучшие
показатели прыжков в длину принадлежат исследуемым с биологическим профилем
«жаворонок». Потому что они рано просыпаются и быстро достигают высокого
уровня работоспособности в утренние часы, обладая высоким тонусом в первой
половине дня и быстрым снижением физиологических показателей в вечернее
время. А из этого следует — биологические ритмы оказывают положительное
влияние на физическую работоспособность студентов, занимающихся в утренние
часы и относящихся к биологическому типу «жаворонок». На студентов с
биотипом «сова» биологические ритмы оказывают отрицательное воздействие,
что также видно из результатов таблицы.
Во второй половине дня показатели физической работоспособности выше у
студентов с биологическим типом «сова», так как они более активны в
вечернее время. Из чего следует вывод: существует прямая зависимость между
фактором времени суток и биологическим профилем студентов, который
оказывает позитивное или негативное влияние на физическую
работоспособность.
И, значит, нужно учитывать в своей преподавательской работе учителям
физкультуры и этот фактор тоже.
Также, по записям в дневнике наблюдений, можно сделать общий вывод, что
при хорошем самочувствии, аппетите, настроении и т.п. физическая
работоспособность студентов-«жаворонков» в первой половине дня и детей-
«сов» во второй половине - выше среднего.
Глава III
Разработка рекомендаций
1. Необходимо так планировать физические нагрузки, чтобы они не
превышали определенный уровень и в то же время были стимулом для роста
спортивных показателей. В этом случае учитываются 2 основных фактора,
взаимодействующие между собой — нагрузка (воздействие) и конкретное
функциональное состояние учащегося на данный момент. А, значит, ритм урока
физкультуры определяется не только внешними факторами (нагрузкой), но и
внутренними биологическими часами. Словом, при определении оптимальной
нагрузки на уроке важно учитывать взаимодействие внутренних ритмов
(биологических часов) с внешними факторами воздействия. Это следует
учитывать учителями физкультуры, тренерам и т.д. и т.п. в организации
тренировочного процесса для достижения высоких спортивных результатов.
2. В работе со студентами педагогам необходимо учитывать, что существует
прямая зависимость между фактором времени суток и биологическим профилем
ребят, который оказывает позитивное или негативное влияние на физическую
работоспособность.
3. Важно также учитывать и тот факт, что студенты с утренним
биологическим типом активнее и более работоспособны в утренние часы,
поэтому заниматься умственной и физической деятельностью им лучше в первой
половине дня, а детям с вечерним биологическим типом — во второй.
Выводы
1. Как мы могли убедиться, биологические часы живых организмов, в том числе
и человека, проявляются во всех жизненных процессах. Без них невозможна
была бы жизнь. Поэтому при изучении биологических часов важно не только
знать об их существовании, но и учитывать их локализацию и роль в жизни.
2. При изучении учебно-тренировочной деятельности юных спортсменов мужского
пола установлено следующее. При равной двигательной активности на
протяжении дня, большую нагрузку подростки с утренним биоритмическим
типом выполняли в интервале 10 – 12 ч., а спортсмены с вечерней («совы»)
биоритмической группы были в 1,4 раза активнее на уроках физкультуры во
второй половине дня.
3. Подтвердился тот факт, что у исследуемых с утренним биологическим типом
физическая работоспособность выше в утренние часы. В вечернее же время
показатели работоспособности ниже, а, значит, биоритмы оказывают
положительное воздействие на студентов в утренние часы и отрицательное —
в вечерние. На исследуемых с вечерним типом биоритмы оказывают
положительное влияние в вечернее время суток и отрицательное — в
утреннее.
А, значит, можно порекомендовать родителям, чьи дети относятся к
«совам» и занимаются в первой половине дня, перевести детей в группу,
которая занимается во второй половине дня, для повышения физической
работоспособности. Аналогично и для «жаворонков».
4. Нами замечено, что у студентов при взаимодействии различных
функциональных систем организма с окружающей средой, как следствие,
выявляется гармоническое согласование разных ритмических биологических
процессов, что обеспечивает нормальную жизнедеятельность организма. Тем
самым, выявляется важное адаптивное значение биоритмов для
жизнедеятельности организма подростка.
5. Исходя из того, что суточные изменения внутренних ритмов, свойственные
здоровому человеку, при болезненных состояниях искажаются. И по
характеру искажений врачи могут судить о ряде заболеваний на начальной
стадии. Можно сделать вывод: изучение биоритмов организма человека
позволит научно обосновать применение лекарственных препаратов при
лечении больных.
6. Так как человеческий организм подчиняется ритмам, заложенным самой
природой, и эти ритмы оказывают влияние на все процессы, происходящие в
организме, то учет этих ритмов и уважительное отношение к ним — основа
человеческого здоровья. А особенно важен учет ритмов в детском возрасте,
когда закладывается фундамент здоровья.
7. Для человека важно не только рационально использовать внутренние ритмы
организма, но и найти пути управления ими.
Проблема изучения биоритмов человека далека от окончательного
решения. То, что сделано в этой области, вселяет большие надежды.
Литература
1. Агаджанян Н.А. Зерно жизни (Ритмы биосферы). – М.: Сов. Россия,
1977. – 256с.
2. Агаджанян Н.А., Шабатура Н.Н. Биоритмы, спорт, здоровье. – М.:
Физкультура и спорт, 1989. – 208с.
3. Антропова М.В. Работоспособность учащихся и ее динамика в процессе
учебной и трудовой деятельности. – М.: Просвещение, 1967. – 251с.
-----------------------
[pic]
[pic]
Реферат на тему: Биоритмы человека
3
Изучением ритмов активности и пассивности, протекающих в нашем
организме, занимается особая наука – биоритмология. Согласно этой науке,
большинство процессов, происходящих в организме, синхронизированы с
периодическими солнечно-лунно-земными, а также космическими влияниями. И
это неудивительно, ведь любая живая система, в том числе и человек,
находится в состоянии обмена информацией, энергией и веществом с окружающей
средой. Если этот обмен (на любом уровне – информационном, энергетическом,
материальном) нарушается, то это отрицательно сказывается на развитии и
жизнедеятельности организма.
ИЕРАРХИЯ УПРАВЛЕНИЯ В ОРГАНИЗМЕ
Тело человека состоит из клеток, соединяющих их тканей и систем: все
это в целом представляет собой единую сверхсистему организма.
Мириады клеточных элементов не смогли бы работать как единое целое,
если бы в организме не существовал сложный механизм регуляции. Особую роль
в регуляции играет нервная система и система эндокринных желез. Но в
сложном механизме регуляции есть несколько уровней, первым из которых
является клеточный.
В каждой клетке тела заключена генетическая информация, достаточная
для того, чтобы был воспроизведен весь организм.
Эта информация записана в структуре дезоксирибонуклеиновой кислоты
(ДНК) и заключена в генах, расположенных в едре.
Клетка имеет свои внитереклеточные регуляторы, причем их структура
одинакова и у микробов, и в клетках высших организмов. Одна группа этих
регуляторов построена из продуктов обмена глюкозы (циклически
нуклеотиды), главным образом представителем которых является циклический
аденозимонофосфат (или цАМФ); вторая – из продуктов обмена жирных кислот
(простагландины). Так, из энергетических субстратов создается система
регуляции для использование этих субстратов.
Оболочка клетки - мембрана играет большую роль она является своего
рода антенной или рецептаром, настроенным на восприятие одних сигналов и
нечувствительных к другим. В соответствие с сигналами, поступающими с
рецептаров мембраны, клетка меняет свою активность, скорость процесса
деления и т.д. Так благодаря мембране клетка отвечает только на нужный
ей сигнал или согласовывает первый уровень регуляции - внутриклеточный –
с требованиями, предъявляемыми клетке организмом.
Второй уровень регуляции – надклеточный – создается гормонами.
Гормоны – специальные вещества, вырабатывающиеся главным образом в
эндокринных железах; поступают через кровь, они оказывают влияние на
деятельность чувствительных к ним клеток.
Если вспомнить, что первичная жизнь зародилась в водной среде, то не может
не восхитить, что состав и концентрация солей (ионов), омывающих клетку,
практически точно соответствует солевой воде мирового океана в
докембрийскрой периоде, когда в процессе эволюции создавалась структура
современной клетки. В течение миллионов лет состав клетки остается
постоянным, несмотря на столь сложные их преобразования в
специализированные ткани и органы входе дальнейшей эволюции живой природы.
Даже механизм смерти как бы обходит стороной определенные показатели
внутренней среды (например, концентрацию кальция и фосфора в крови),
одинаков важные и для одиночной клетки и Мирового океана, и для нервной
клетки головного мозга человека. Эти свойства охраняются вероятно, столь
стойко ради сохранения самой жизни.
Неслучайно высокоспециализированных живых системах, включая
человека, функционирует особая эндокринная железа обедняющая деятельность
ряда эндокринных желез – пульт управления и координации. У человека –
гипофиз расположенный, в хорошо защищенной косными образованьями «турецком
седле».
Каждой периферической эндокринной железе соответствует в гипофизе
специальный гормон – регулятор. Это создает ряд отдельных систем, между
которыми осуществляется взаимодействие.
4
Гипофиз представляет, таким образом, третий уровень регуляции у
высших организмов. Но гипофиз
может получать сигналы, оповещающие о том, что происходит в теле, но он
не имеет прямой связи с внешней средой. Между тем для того, чтобы факторы
внешней среды постоянно не нарушали жизнедеятельность организма, должно
осуществляется приспособление тела к меняющимся внешним условиям.
О внешних воздействиях организм узнает через органы чувств, которые
передают полученную информацию в центральную нервную систему. В организме
существуют устройство – регуляторю, передающую данную информацию
непосредственно в рабочие органы и соответствующие клетки разных тканей –
гипоталамус.
Гипоталамус выполняет множество функций. Во-первых, связь
нервной системой, так как гипоталамус это типичная нервная ткань
состоящая из нейронов, связанная со всеми отделами нервной системы. Во-
вторых, гипоталамус регулирует гипофиз, так как является однокринной
железой.
Таким образом, с помощью гипоталамуса осуществляется взаимосвязь
между внешним миром и внутренней средой. Благодаря своему необычному
устройству гипоталамус преобразовывает быстродействующие сигналы из нервной
системы, в медленнотекущие, специализированные реакции эндокринной системы.
Гипоталамус – четвертый уровень регуляции в организме.
Пятый уровень регуляции – центральная нервная система, включающая
и кору головного мозга.
Наконец, особая эндокринная железа, также находящаяся в мозге, - эпофиз –
оказывает регулирующие влияние на гипоталамус, в частности изменяет его
чувствительность к действию гормонов.
И все же именно гипоталамус, а не другие отделы нервной системы является
центральным регулятором внутренней среды организма. Чем обусловлено
такое значение гипоталамуса? В первую очередь тем, что гипоталамус –
главный регулятор вегетативных (протекающих подсознательно) функций.
Нервная систем может вмешаться в течение автоматического
осуществления некоторых функций, если возникнет необходимость приспособить
деятельность организма к требованиям, предъявляемым внешней средой, но не
контролирует эту деятельность без необходимости. Поэтому гипоталамус во
многом функционирует автоматически, без надзора со стороны центральной
нервной системы, повинуясь собственному ритму и сигналам, поступающим из
тела.
Гипоталамус регулирует также функции, как репродукция, рост тела
(гормон роста), деятельность щитовидной железы (тиреотропный гормон), коры
надпочечников (кортикотроин), функцию молочной железы (лактогенный гормон,
или гормон, стимулирующий секцию молока). В гипоталамусе и прилегающих к
нему отделах мозга – находится центр сна, а также центр, контролирующий
эмоции. В гипоталамусе находятся центры аппетита, и центр теплопродукции
и теплорегуляции.
В гипоталамусе имеются структуры, связанные с регуляцией удовольствия
или наслаждения. Многие из этих центров функционируют взаимосвязано,
например, отделы гипоталамуса, контролирующие аппетит, эмоции и
энергетический обмен. В гипоталамусе имеются специальные структуры, или
центры, с которыми связанна регуляция сердечной деятельности , тонуса
сосудов , иммунитета , водного и солевого балансов, функции желудочно-
кишечного тракта, мочеотделения и т.д. Более того, в гипоталамусе есть
отделы, имеющие прямое отношение к вегетативной нервной системе в целом.
Вегетативная нервная система регулирует деятельность внутренних органов, а
именно, контролирует повторяющиеся, автоматические процессы в теле. Сама
вегетативная система состоит из 2 частей – симпатической и
парасимпатической, которые оказывают на ткани и органы противоположные
влияния. По существу, нет ни одной функции в сложной интеграции организма,
5
которая не требовала бы участия гипоталамуса. Но в целом все его функции
можно разделить на 2 группы.
Во-первых, гипоталамус приспосабливает деятельность организмов к
условиям среды, защищает организм от повреждающих влияний внешней среды, т.
е. Противодействует факторам, могущим привести к смерти организма.
Во-вторых, гипоталамус – это высший орган постоянства внутренней
среды. Вместе с регулируемыми органами гипоталамус работает как
своеобразная замкнутая система, обеспечивая постоянство внутренней среды в
соответствии с информацией, получаемой из внутреннего мира организма.
Гипоталамус тщательно контролирует постоянные, регулярные процессы, которые
должны протекать циклически, независимо от внешнего мира. Но он также
приспосабливает организм к давлению окружающей среды.
Более того, гипоталамические и гипофизарные процессы влияют на состояние не
только тела, но и мозга и, можно сказать, на состояние духа. Те же самые
гормоны, которые контролируют секрецию молока (лактогенный гормон), коры
надпочечников (кортикотропин) и мобилизацию жира (липотропин), подвергаются
в мозге биологическим превращениям. В результате от этих гормонов
отсоединяются более простые по строению вещества, которые воздействуют на
процесс запоминания и обучения, эмоциональную окраску событий, восприятие
боли – т.е. на выработку мозгом многих решений. Таким образом, как бы
материализуется пословица: “В здоровом теле – здоровый дух”.
Системы гипоталамуса, которые поддерживают постоянство внутренней среды,
строго регулируются в соответствии с механизмами отрицательной связи. Они
обеспечивают выполнение закона постоянства внутренней среды организма.
Стабильность не следует понимать как нечто неподвижное застывшее.
Само поддержание стабильности может быть связано с активной работой каждой
системы в отдельности и всего организма в целом, а это означает, что
стабильность – это усредненные колебания каждого явления, т.е. динамическое
равновесие, достигаемое при правильной деятельности гомеостатических
систем. Вместе с тем если стабильность – это необходимое условие
существования организма, то любое стойкое нарушение следует определять как
болезнь.
Дать определение слову "болезнь» ттрудно. Применительно к патологическим
процессам, связанным с нарушением постоянства внутренней среды и регуляции
в целом, болезнью, по определению, т.е. в строго теоретическом смысле можно
считать состояние стойкого или интенсивного отклонения от стабильности.
Иными словами, любое стойкое5 нарушение гомеостаза является болезнью, ибо
болезнью закономерно обозначают любой патофизиологический процесс,
увеличивающий вероятность смерти. В правильности данного определения можно
убедиться, узнав о роли стресса в возникновении так называемых болезней
адаптации.
СТРЕСС И БОЛЕЗНИ
В организме в ответ на каждое изменение условий, требующее повышение
работоспособности, возникает серия стереотипных приспособительных реакций,
направленных на обеспечение его защиты. Совокупность этих защитных реакций
известный физиолог Ганс Селье определил как адаптационный
(приспособительный) синдром, или стресс.
Повышение или понижение температуры окружающей среды, голод или жажда,
эмоциональное напряжение или обездвиживание – все это вызывает ряд
изменений в организме, которые объединяются в понятие “стрессорная
реакция”.
Организм в этих случаях как бы не интересуется деталями, тем, что
составляет особенность каждого из стрессоров, а реагирует в целом на
повреждающий фактор. Стрессорная реакция выгодна для организма тем, что она
стереотипна: организм имеет возможность сразу преступить к защите,
использовав для этого одну закрепленную реакцию в ответ на все многообразие
чрезвычайных раздражителей. Реакция адаптации, или стресса, включается
всегда автоматически,
6
без участия сознания, а лишь под влиянием безусловных рефлексов – боли или
изменения состава внутренней среды
Искусственное нарушение системы адаптации влечет за собой серьезные
последствия. Но и в естественных условиях организм нередко дорого платит за
свою способность защищаться путем приспособления. Большая группа болезней
адаптации возникает именно в условиях стресса.
Рассмотрим классический пример стрессовой ситуации: встреча собаки и кошки.
Органы чувств на расстоянии дают сигнал в центральную нервную систему о
том, что противник близко. Ситуация оценивается корой головного мозга , но
сама оценка эмоциональна.
Именно эмоция является сильнейшим мобилизующим фактором. Регуляция
эмоций в значительной мере сосредоточена в гипосталамусе.
Он посылает сигналы вегетативной нервной системе. Сигнал быстро
поступает в надпочечники, и они выбрасывают свой гормон – адреналин. Выброс
адреналина в кровь способствует расширению сосудов головного мозга сердца,
легких и, напротив, сужению сосудов кожи и внутренних органов, вследствие
чего происходит перераспределение объема крови, выгодное для борьбы.
Усиливается деятельность сердца, увеличивается артериальное давление.
Вся эта деятельность нуждается в обеспечении энергией, и адреналин
мобилизует источники энергии жировые депо – жирные кислоты и из печени –
глюкозу. Усиливается питание мышечной ткани и мозга. Все это, вместе
взятое, способствует повышению температуры и создает оптимальные условия
для протекания химических реакций.
Адреналин резко повышает способность сердца усваивать кислород. Для
человека эта защитная мера может стать крайне опасной. Слишком интенсивное
поглощение кислорода из крови при отрицательных эмоциях временно может
создать кислородное голодание, что иногда приводит к недостаточности в
работе сердца, и даже к инфаркту миокарда. Но при нормальном течении
стрессорной реакции адреналин, быстро разрушаясь, успевает дать стимул для
антистессорной защиты.
В гипоталамусе к этому времени происходит изменение в концентрации
посредников – нейромедиаторов. Они активизируют выделение в кровь из
гипофиза кортикотропина, гормона роста и пролактина. Эти гормоны мобилизуют
жирные кислоты из жировых депо. Это необходимо, так как длительное
использование адреналина энергетически невыгодно: адреналин вызывает
вегетативную бурю. Кроме того, жирные кислоты обеспечивают сердцу в 6 раз
больше энергии, чем глюкоза.
Кортикотропин (гормон гипофиза) ведает деятельностью коры
надпочечников и усиливает антистрессорную защиту. Кора надпочечников всегда
включается, когда необходима защита. Сначала мозговым слоем коры
надпочечников вырабатывается адреналин. Затем под влиянием кортикотропина
выделяется группа гормонов, главным из которых является кортизол. Кортизол
обладает сходными с адреналином свойствами, но время действия кортизола
значительно больше. Кортизол препятствует усвоению глюкозы в мышечной ткани
и активизирует процесс превращения белка в глюкозу. Однако при выделении
большого количества кортизола вследствие очень сильного эмоционального
воздействия у человека может даже развиться временный сахарный диабет из-за
неспособности быстро усваивать вновь образуемый сахар. Если у того или
иного индивидуума имеются к тому же определенные предпосылки, то длительный
стресс может привести и к стойкому диабету.
Белки являются структурными и функциональными элементами клеток.
Поэтому перевод белков в сахар очень не выгоден для организма. Белки
берутся из тех тканей, которые быстро обновляются в организме и не несут
определенной структурной функции. Такой тканью является лимфоциты,
рассредоточенные в лимфатических железах, селезенке, костном мозге и химусе
– главном органе клеточного иммунитета. Неслучайно, что после сильного и
длительного волнения легко заболеть простудным, вирусным заболеванием.
Связь между волнением и инфекцией
7
порождена использованием лимфоцитов для обеспечения энергетических
потребностей в период стресса.
Но в разгар стресса все возможные последствия расчет не принимаются,
напротив, обеспечение энергией – главное. Еще более суживается просвет
сосудов внутренних органов, усиливается работа сердца, повышается давление
крови в системе, ускоряется ток крови. Поэтому длительные отрицательные
эмоции опасны для гипертоника. Стрессы способствуют возникновению
гипертонической болезни.
Все гормоны повышают свертываемость крови, и позволяет избежать сильных
кровотечений. Но этот защитный механизм может явиться причиной
возникновения тромбоза сосудов и инфаркта миокарда у человека под влиянием
эмоционального возбуждения.
В процессе борьбы все, что мешает должно быть заторможено. Поэтому
кортизол подавляет не только иммунные реакции, но и воспаление, тем самым,
уменьшая величину повреждений при травме.
Но если повреждение тканей велико, то часть белков из травмированной
ткани, попадая в общий кроваток, достигает иммунной системы и, действуя на
нее подобно «чужим» белкам, производит иммунизацию организма против
собственных тканей. Антитела проникая в ткани, могут вызвать повреждение.
Это грозит животному болезнями и даже смертью после окончания борьбы от
аутоиммунных заболеваний.
Кортизол, кортикотропин и пролактин тормозит активность полового
центра и центра аппетита гипоталамуса, что целесообразно во время борьбы.
После окончания борьбы с ее высоким расходом энергии начинается фаза
восстановления. Расширяются кожные сосуды, увеличивается потоотделение. Это
охраняет от чрезмерного перегревания, возможного вследствие интенсивного
сгорания жирных кислот и глюкозы в ходе борьбы. Избыток жирных кислот
служит в период восстановления сырьем для синтеза холестерина, который
необходим для ремонта поврежденных тканей с помощью деления клеток (каркас
мембраны содержит много холестерина).
Все эти изменения происходят при каждом эмоциональном стрессе. Поэтому
частые и ли длительные волнения, создавая ложную ситуацию защиты, формируют
типичную болезнь старения – атеросклероз.
Затем срабатывает особый антидиуретический гормон – вазопрессин, –
который задерживает выделение воды почками и помогает восстановлению
потерянной крови. Усиливается функция щитовидной железы. Затухает выделение
кортизола, что способствует восстановлению синтеза белка.
Так последовательно, этап за этапом регулируется механизм защиты и
восстановление потерь.
Нарушение равновесия при стрессе возможно благодаря повышению
гипоталамического порога. При его отсутствии стрессорная приспособительная
реакция была бы кратковременной. Высшие организмы наделены высокой
способностью защиты от стрессоров, что обусловлено появлением в процессе
эволюции сложных гомеостатических систем. Создать необходимые отклонения
для защиты возможно только за счет нарушения гомеостаза. Тем самым,
защищаясь от внешних причин смерти, организм делает это ценой болезней
адаптации.
После эмоционального напряжения наступает апатия – признак истощения
запасов нейромедиаторов, необходимости покоя для восстановления. Стрессовая
ситуация забывается организмом, если во время стресса не произошло
серьезных нарушений в организме.
8
ВНУТРИКЛЕТОЧНЫЕ БИОРИТМЫ
Ввиду того, что каждая клетка представляет собой самостоятельную
функциональную единицу и что активность действия отдельных клеток,
логично начать рассмотрение биоритмов с клеточного уровня.
Содержимым клетки является протоплазма, в которой постоянно идут
два противоположных процесса: анаболизма и катаболизма.
Анаболизм – это биологический процесс, при котором простые вещества
соединяются между собой, что приводит к построению новой протоплазмы,
росту и накоплению энергии.
Катаболизм – это противоположный анаболизму процесс расщепление
сложных веществ на более простые, при этом ранее накопленная энергия
освобождается и производится внешняя или внутренняя работа.
Таким образом, анаболические процессы ведут к наращиванию
протоплазмы, а катаболические, наоборот, – к уменьшению и ее
деструктуризации. Но эти два процесса, сочетаясь, взаимно усиливают друг
друга. Так, процессы распада клеточных структур стимулируют их последующий
синтез, а чем больше сложных структур накапливается в протоплазме, тем
активнее может идти последующее расщепление с высвобождением большого
количества энергии. В этом случае наблюдается максимальная
жизнедеятельность клетки, а, следовательно, всего организма в целом.
Руководят этим ритмом свет и температура. Чем сильнее эти два фактора, тем
выражение циклоз (перемешивание протоплазмы) и активнее ферменты. К тому же
с 3 до 15 часов происходит сдвиг внутренней среды организма в кислую
сторону. Умеренная физическая нагрузка дополнительно способствует сдвигу
КЩР (кислотно-щелочного равновесия) в сторону закисления. Таким образом,
светлое время суток способствует активизации катаболических процессов в
каждой клетке организма.
С уменьшением освещения и понижением температуры уменьшается и физическая
активность. Все это вместе вызывает загустение протоплазмы клеток,
уменьшение в них циклоза. В итоге клетки переходят в неактивное состояние.
Теперь в них реализуется программа восстановления, накопления, чему
способствует также сдвиг с 15 до 3 часов КЩР в щелочную сторону.
Таким образом, главным водителем и синхронизатором внутриклеточных
биоритмов является смена дня и ночи.
Угнетают биоритм клеток несколько факторов.
1. Элементарное несоблюдение ритма бодрствования и сна. Днем спать, ночью
работать. Надо обязательно отказаться от ночных смен и от
противоестественного образа жизни.
2. Организм имеет свой собственный электрический заряд. Ввиду того, что
поверхность Земли и околоземные слои атмосферы имеют отрицательный
заряд, ноги заряжаются отрицательно. Голова за счет дыхания
положительно заряженным воздухом и контакта с ним приобретает
положительный заряд. Но средний заряд туловища должен быть нейтральным, а
с ним и общий заряд тела человека при разности потенциалов между
ступнями ног и макушкой головы достигает в среднем 210-230 вольт. Эти
показатели являются важнейшими при нормальной жизнедеятельности
организма, что влияет на внутреннюю среду и биотоки. Ввиду того, что
современный человек изолирован от Земли (обувь на электроизоляционной
подошве, синтетическая одежда, искусственные половые покрытия, мебель из
пластика и т.д.), подпитка организма отрицательными зарядами через ноги
сильно затрудняется. В результате организм приобретает избыточный
положительный заряд, который смещает внутреннюю в кислую сторону, и
ориентируют макромолекулы организма в пространстве в неблагоприятную для
их функционирования сторону.
9
СУТОЧНЫЕ БИОРИТМЫ
ПОДДЕРЖАНИЕ СИНХРОННОСТИ С ВРАЩЕНИЕМ ЗЕМЛИ
Каждый организм, существующий на Земле, является своеобразными часами.
Все организмы – плоды эволюции, на протяжении трех миллиардов лет жизнь на
Земле развивалась и приспосабливалась, непрерывно и бесконечно передавая
информацию от клетки к клетке, из поколения в поколение. Все живые
организмы несут в себе все изменения, накопленные в этом долгом процессе
развития, поэтому мы так хорошо приспособлены к неустанному вращению на шей
планеты.
Физиологическое время, так же как и местное время на вращающейся
планете, имеет циклический характер. Для любых часов, внешних или
внутренних, подстройка (сдвиг) на один или нескольких полных циклов не дает
заметного эффекта. Однако сдвиг биологических часов на часть цикла приводит
к ощутимым физиологическим последствиям, как показывает феномен перепада
времени при трансмеридианных перелетах. Такое смещение внутри цикла
называется сдвигом фазы, то есть положения повторяющегося процесса в его
собственном цикле (например, фазы Луны).
Помимо эффекта перепада времени, открытого лишь недавно в связи с
трнсмередианными перелетами, существует постоянная необходимость
подстраивать фазу биологических часов из-за небольшого расхождения между
собственным периодом этих часов и периодом вращения Земли. Несоответствие
этих периодов на час или около того обычно для многих биологических видов,
имеющих достаточно точные внутренние часы. У человека, например, период
часов близок к 24 часам. Отклонение на час составляет всего 4% суток, –
очевидно, это вполне допустим о. Из-за близости периода к земным суткам
биологические часы этого класса были названы циркадианными (от лат. Circa –
около, приблизительно и dies – день, сутки).
Час по сравнению с сутками кажется незначительным, но эффект разности
периодов быстро накапливается. Но для живых организмов важна синхронность
и, чтобы ее поддерживать, нужно постоянно вносить поправку. Если фазу
убегающих или отстающих часов нельзя было сдвигать, то, они должны были все
время двигаться (для компенсации одного часа на экваторе нужна скорость 40
миль в час). Если бы часы были абсолютно точными и фаза неуправляемой, то
их владелец был бы навсегда прикован к временной зоне своего рождения.
Более того, эти идеальные биологические часы должны быть невосприимчивы к
любому фактору, сдвигающему фазу, например, охлаждению.
Не имея возможности подстраивать фазу своих 25-часовых внутренних
часов, – а эту способность утратили отдельные, в том числе многие слепые, -
их владельцы, оставаясь на месте, будут смещаться во времени и утрачивать
согласованность с окружающим 24-часовым миром. Если расхождение составляет
ровно час в сутки, то согласованность будет восстанавливаться периодически,
каждые 24 дня. Если улучшить соответствие собственного периода часов
внешнему периоду, это не снимет проблемы, а лишь удлинит процесс утраты и
приобретения синхронности. Следовательно, для того чтобы поддерживать
синхронность наших внутренних часов с вращением Земли требуется нечто
большее, чем просто близкое соответствие двух периодов: требуется сигнал,
внешний такт, который бы ежедневно подстраивал фазу наших часов к местному
времени.
Сигнал времени должен быть строго связан с вращением планеты и
ежедневно достаточно точно повторяться. Таким сигналом времени для
большинства биологических видов является свет. Постоянное освещение с
интенсивностью лунного света оказывается достаточным, чтобы остановить ход
циркадианных часов у плодовой мушки и у грибов в лаборатории. У
млекопитающих часы менее чувствительны, а у человека еще меньше, но и для
нас лучший способ узнать время – посмотреть на свет.
10
ВРОЖДЕННЫЕ БИОЛОГИЧЕСКИЕ ЧАСЫ ЧЕЛОВЕКА
( 25 – ЧАСОВОЙ ПЕРИОД )
Что может быть привычнее смены дня и бодрствования, однообразные
череды наших дней и ночей? Одновременно с вращением Земли «ткань» нашего
сознания совершает обороты, от безотчетных фантазий сонного уединения до
коллективных фантазий общественной жизни. Каждый, кто пытался вырваться из
этого круговорота, знает, что такой порядок вовсе не навязан жестоко
чередованием света и темноты, хотя и уклоняться от него долго не
удается. Мерный ход геофизического маятника имеет свое подобие внутри
каждого из нас и непросто в виде привычки подчиняться ритмам планеты –
внутри нас идут подлинные физиологические часы, составляющие часть нашего
наследственного багажа. В обычных условиях ход этих врожденных
биологических часов полностью подчиняется грандиозным геофизическим часам,
чей моделью они являются. Но все же внутренние часы «тикают» и оказывают
свою важную роль в нашей повседневной жизни. Давайте же рассмотрим те
редкие ситуации, когда удается расслышать независимое, самостоятельное
биение биологических часов.
В Баварии был произведен эксперимент в условиях изоляции от времени. В
самом начале месячного эксперимента, поведение испытуемого изучается при
обычном 24-часовом режиме освещения: каждый раз вечер в 23 часа свет
выключался, а утром в 7 включался в соответствие с распорядком, принятым
«снаружи». Испытуемый не имеет возможности контролировать освещение, за
исключением ночника, но настолько тусклого, что он в счет не идет.
Регистрируемые показатели обнаружили ритмическое колебание с периодом 24
часа; цикл сон-бодрствование – один из многих, лишь наиболее бросающийся в
глаза.
Доверим теперь контроль освещения в изолированном помещение самому
испытываемому. Обычно его (или ее) ритм температуры тела и чередование
сна – бодрствование в таких условиях сохраняется, но начинается
запаздовать | |
