Биологические ритмы. 2

 

Содержание:

Введение............................................................................................................3

Глава 1. Биологические ритмы.........................................................................5

1. Понятие о биологических ритмах..............................................................5
2. Классификация биологических ритмов....................................................7
3. Циркадианные ритмы..................................................................................8
4. Циркануальные  ритмы..............................................................................11

Глава 2. Влияние географических перемещений человека на функции  организма............................................................................................................14

Закючение.........................................................................................................17

Список использованной литературы...............................................................18

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

Постоянная смена дня  и ночи - характерная черта земного  бытия. Суточный ритм чередования света  и темноты влияет на физиологию и  поведение всего живого на земле. Большинство живых существ, в  том числе и человек, имеют  молекулярные «хронометры», синхронизированные со световым днём. Свои суточные молекулярные часы есть у бактерии и цветка, по этим часам совершается обмен  веществ в любой клетке человеческого  организма. И самое удивительное, что механизм работы таких часов  во всех живых организмах практически  одинаков. Всё живое на Земле подчиняется  суточному ритму сна и бодрствования. Исключения не составляют даже растения. Листки подорожника днём принимают  горизонтальное положение, а ночью  складываются наподобие зонтика. При  полном солнечном освещении цветки одуванчика становятся жёлтыми и  пушистыми, в темноте же плотно смыкают  лепестки. Долгое время считалось, что  суточный ритм жизнедеятельности зависит  только от внешних факторов, а именно от освещённости.

О существовании биологических  ритмов людям известно с древних  времен. Уже в Ветхом Завете даны точные указания о правильном образе жизни, питании, чередовании фаз  активности и отдыха. Об этом писали многие выдающиеся ученые древности: Гиппократ, Авиценна и другие.

Поскольку каждый живой организм по-своему уникален, для него будет  характерен соответствующий только ему оптимальный образ жизни: время сна и бодрствования, режим  и состав питания, соответствующая  окружающая среда, необходимые физические нагрузки и многое другое.

В последние три десятилетия  во всем мире отмечается повышенный интерес  к изучению ритмической организации  процессов в организме как  в условиях нормы, так и патологии. Опубликованы крупные работы, посвященные проблемам биоритмологии.

Интерес к проблемам биоритмологии  вполне закономерен, поскольку ритмы  господствуют в природе и охватывают все проявления живого - от деятельности субклеточных структур и отдельных  клеток до сложных форм поведения  организма и даже популяций и  экологической системы.

Но до последнего времени  природа и основные физиологические  свойства биологических ритмов не выяснены, хотя понятно, что они имеют в  процессах жизнедеятельности живых  организмов очень большое значение.

В связи с этим необходимо четко представлять сущность биоритмов, их роль и функции в жизни человека. Цель данной работы разобраться в  том, что же такое биологические  ритмы. В связи с этой целью поставлены основные задачи работы - дать определение понятию «биологический ритм», выяснить влияние географических перемещений человека на функции организма.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Глава 1. Биологические  ритмы

1.1 Понятие о  биологических ритмах

 Биологические ритмы  (греч. -bios жизнь; rhythmos - чередование,  последовательность – это ритмические  колебания характера и интенсивности  различных биологических процессов  и явлений.

 Вся Вселенная пронизана  ритмами. Начиная от вращения  планет Солнечной системы и  кончая ритмическим делением  клетки – все подчинено закону  колебательного движения, ритмичности.

 Именно ритмичность  – фундаментальное свойство органического  мира и одно из условий существования  живых систем. 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. В их основе лежат  изменения метаболизма (обмена  веществ) биологических систем, обусловленные  влиянием внешних и внутренних  факторов.

Учение о биологических  ритмах в узком смысле получило название биоритмология, которая входит в  более широкую дисциплину – хронобиологию. Можно выделить 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. 

Основными параметрами биоритмов  являются такие показатели:

1. период — время между  двумя одноименными точками в  волнообразно изменяющемся процессе;

2. акрофаза — точка  времени в периоде, когда отмечается  максимальное значение исследуемого  параметра;

3. мезор — уровень среднего  значения показателей изучаемого  процесса;

4. амплитуда — величина  отклонения исследуемого показателя  в обе стороны от средней.

 

1.2 Классификация  биологических ритмов

В зависимости от критериев, положенных в их основу, существует несколько видов классификаций  биоритмов.

1. В зависимости от  источника происхождения биологические  ритмы делят на экзогенные  и эндогенные. Экзогенные ритмы  – это колебания, вызванные  периодическими воздействиями извне.  Они являются пассивными реакциями  на колебания факторов окружающей  среды. Эндогенные ритмы –  автономные (спонтанные, самоподдерживающиеся, самовозбуждающиеся) колебания, обусловленные  активными процессами в самой  системе. Эндогенные биоритмы  поддерживаются механизмами обратной  связи. В зависимости от того, на каком уровне биологической  организации она замыкается, различают  биоритмы в клетках (митотический  цикл), органах (сокращения кишечника), организмах (овариальный цикл) и  т. п.

2. По выполняемой функции  биологические ритмы делят на  физиологические и экологические.  Физиологические ритмы – рабочие  циклы отдельных систем (сердцебиение, дыхание и т. п.). Экологические  (адаптивные) служат для приспособления  организмов к периодичности окружающей  среды. Период (частота) физиологического  ритма может изменяться в широких  пределах в зависимости от  степени функциональной нагрузки. Период экологического ритма,  напротив, сравнительно постоянен,  закреплен генетически. Экологические  ритмы в естественных условиях  захвачены циклами окружающей  среды, которые могут быть как  природными, так и социальными.  Они выполняют функцию биологических  часов. С их помощью организмы  ориентируются во времени.

По величине периода биологические  ритмы выстраиваются в широкий  спектр – от долей секунды до десятков лет. При этом их, как правило, подразделяют на следующие классы по ритмам:

высокой частоты;

средней частоты;

низкой частоты;

сверхмедленные.

Высокочастотные ритмы процессов  жизнедеятельности – это большинство  рабочих ритмов эндогенного происхождения, отражающих состояние соответствующих  физиологических систем. В их основе лежат ритмические осцилляторы  клеточных мембран возбудимых клеток. Нервные и мышечные клетки благодаря  ионным процессам, происходящим на их мембранах, способны генерировать серии  ритмично следующих импульсов. Это  обеспечивает работу сердца, дыхательных  мышц и других висцеральных органов.

Для многих физиологических  процессов отмечено одновременное  наличие ряда ритмов с различной  длиной периода. Так, ритмы дыхания  и кровообращения обладают кроме  своей собственной еще и суточной периодикой. Биоритмы с разными периодами  у одного организма могут оказывать  взаимное модулирующее влияние, но обычно сравнительно независимы. Биоритмы с  одинаковым периодом, напротив, часто  сопряжены иерархическим образом. Оптимальное осуществление физиологических  функций организма возможно лишь при условии согласования, координации  его биоритмов как между собой, так и с ритмами окружающей среды.

 

1.3 Циркадианные  ритмы

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. Поскольку организмы  обычно находятся в среде с  циклическими изменениями ее условий, то ритмы организмов затягиваются этими  изменениями и становятся суточными. По мнению Симакова, часовым механизмом в ядре служит ядерная оболочка. Такой вывод он сделал на основе опытов, проведенных с бактериями, у которых не было обнаружено циркадианных ритмов. Околосуточный ритм и есть то общее для самых разных клеток, тканей и органов, что объединяет их в единую, координированную во времени  живую систему. Иными словами, подчинение всех проявлений жизнедеятельности  циркадианному ритму выступает  значительным фактором целостности  организма. Циркадианные ритмы обнаружены у всех представителей животного  царства и на всех уровнях организации  – от клеточного давления до межличностных  отношений. В многочисленных опытах 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, сердечнососудистой, 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. Ритм сокращения сердца у человека, находящегося в состоянии относительного покоя, зависит от фазы циркадианного ритма. Земной основной ритм – суточный, обусловленный вращением Земли вокруг своей оси, поэтому практически все процессы в организме человека 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. Эта система отражает взаимосвязанный ход околосуточных ритмов различных функций у человека, что дает врачам и физиологам ценный материал для диагностики болезней и прогнозирования состояния пациентов. Можно обратить внимание на некоторые типичные характеристики циркадианной системы здорового человека. Масса тела достигает максимальных значений в 18-19 часов, температура тела – в 16-18 часов, частота сердечных сокращений – в 15-16 часов, частота дыхания – в 13-16 часов, гистологическое артериальное давление – в 15-18 часов. Уровень эритроцитов в крови – в 11-12 часов, лейкоцитов – в 21-23 часа, гормонов в плазме крови – в 10-12 часов, инсулина – в 18 часов, общего белка крови – в 17-19 часов. Оценивая данную схему, следует указать на значительные индивидуальные отличия в ходе суточных ритмов, что делает необходимым дальнейшее исследование понятий "биоритмическая норма " и "биоритмическая индивидуальность". Нарушения ритма сна и бодрствования может привести не только к бессоннице, но и к расстройству сердечнососудистой, дыхательной и пищеварительной систем. Поэтому так важно соблюдать режим дня. Биоритмы интенсивно исследуются специалистами в области космической биологии и медицины, так как при освоении новых планет космонавты будут полностью лишены обычных ритмов среды. Реакция организма на любые воздействия зависит от фазы циркадианного ритма (т.е. от времени суток). По степени синхронизации циркадианных ритмов пульса и температуры тела можно выявить переутомление при напряженной операторской работе, спортивных тренировках и др. Данные об онтогенезе биоритмов используются в возрастной физиологии, в гигиене детей и подростков. Установлено, что строгое соблюдение режима кормления новорожденного ребенка ускоряет становление у него циркадианной ритмичности. При дефиците внимания со стороны матери ритмы сна-бодрствования у младенца становятся менее регулярными. В целом циркадианная система человека формируется вплоть до периода полового созревания. Старение же представляется биоритмологам как постепенная утрата ритмов. Отсутствие биоритмов не совместимо с жизнью.

 

1.4 Циркануальные   ритмы

Биологические ритмы с  периодом, равным одному году (циркануальные), традиционно называют сезонными  ритмами. Несмотря на прогресс в разработке средств защиты от резких перепадов  параметров окружающей среды, у человека обнаруживаются годичные колебания  биохимических, физиологических и  психофизиологических процессов. Сезонные биоритмы, охватывая, по существу, все  функции, отражаются на состоянии организма  в целом, на здоровье и работоспособности  человека.

Комплекс внешних и  внутренних причин, вызывающих циркануальные  ритмы, можно разделить условно  на три группы по механизму действия.

1. Адаптивные изменения  функционального состояния организма,  направленные на компенсацию  годичных колебаний основных  параметров окружающей среды  и прежде всего температуры,  а также качественного и количественного  состава пищи.

2. Реакция на сигнальные  факторы среды – продолжительность  светового дня, напряженность  геомагнитного поля, некоторые химические  компоненты пищи. Факторы среды,  играющие роль сезонных «датчиков  времени», способны вызывать значительные  морфофункциональные перестройки  организма.

3. Эндогенные механизмы  сезонных биоритмов. Действие  этих механизмов носит адаптивный  характер, обеспечивая полноценное  приспособление организма к сезонным  изменениям параметров окружающей  среды.

Сопряженность сезонных изменений  освещенности, температурных условий  окружающей среды и состава пищи затрудняет разделение их роли в формировании циркануальных ритмов физиологических  систем организма. Следует отметить существенное значение социальных факторов в формировании сезонных биоритмов  у человека.

Сезонные колебания в  характере поведенческих реакций  человека.

• В процессе питания  общая калорийность пищи возрастает в осенне-зимний период. Причем летом  увеличивается потребление углеводов, а зимой – жиров. Последнее  приводит к возрастанию в крови  общих липидов, триглицеридов и  свободных жиров. Существенное влияние  на изменение функционального состояния  организма в разные сезоны года оказывает  витаминный состав пищи.

• Интенсивность энергетического  обмена больше в зимне-весенний период по сравнению с летом, а теплоотдача  с поверхности кожи имеет обратную направленность. В зависимости от сезона года отмечается значительная разница в терморегуляторной  реакции организма на тепловую и  холодовую нагрузку. Устойчивость по отношению к тепловым нагрузкам  возрастает летом и снижается  зимой. Четкая сезонная периодичность  характерна для интенсивности процессов  роста. Максимальный прирост массы  тела у детей наблюдается в  летние месяцы.

• Имеются многочисленные данные о сезонных колебаниях в нейроэндокринной системе. Так, активность парасимпатического отдела вегетативной нервной системы  максимальна в весенние месяцы. В  это же время возрастает концентрация в крови тропных гормонов гипофиза. Активность щитовидной железы увеличивается  в зимние месяцы. Глюкокортикоидная  функция надпочечников минимальна летом, а активность симпатоадреналовой системы имеет пик в зимние месяцы.

• Сезонную динамику репродуктивной функции связывают с фотопериодизмом (колебаниями продолжительности  светлого и темного времени суток). С удлинением ночи происходит увеличение выработки мелатонина эпифизом, который, в свою очередь, приводит к угнетению  гонадотропной функции гипоталамо-гипофизарной системы.

• Согласно многочисленным наблюдениям, функциональная активность сердечно-сосудистой системы выше в  весенние месяцы. Это проявляется  в более высоких показателях  частоты сердечных сокращений, артериального  давления, сократительной функции миокарда. Комплексные исследования кровообращения, дыхания и крови показывают, что  сезонные колебания характерны для  кислородтранспортной системы организма  и определяются, по-видимому, колебаниями  интенсивности энергетического  обмена.

Сезонные колебания интенсивности  энергетического обмена и активности нейроэндокринной системы вызывают закономерные колебания в деятельности различных физиологических систем организма. Наблюдения за состоянием и  поведением человека обнаруживают сезонные изменения работоспособности. Так, уровень физической работоспособности  минимален зимой и максимален в конце лета – начале осени.

 

 

 

Глава 2. Влияние  географических перемещений человека на функции организма

Активность человека зависит  от положения солнца. Когда светило  сходит, все функции организма  активизируются, а с наступлением ночи замедляют. Эти суточные ритмы  выработались очень давно. Ведь на протяжении многих поколений люди велели активный образ жизни днем, а ночью отдыхали. Тем не менее, какая-то часть людей, например, охотники в погоне за добычей, вынуждена была нарушать этот ритм.

С развитием цивилизации  необходимость работать ночью, а  днем отдыхать, возникала во все  большего количества людей. У кое-кого вследствие этого возникает несоответствие суточных ритмов организма – десинхроноз. Он проявляется снижением трудоспособности, вялостью, нарушением сна, потерей аппетита. Одни могут быстро приспособиться к  новому режиму, у других – наоборот, указанные явления вызывают серьезные  нарушения в органах и системах.

Особенно остро проблема десинхроноза встала в связи с  широким распространением современного воздушного транспорта и задачами космонавтики. Межконтинентальные перелеты создают  резкое срочное рассогласование, причем не только внешнее, связанное со временем суток, но и внутреннее, за счет различного времени, затягивания отдельных  физиологических функций. Некоторые  исследователи полагают, что пересечение  уже двух часовых поясов может  вызвать некоторые нарушения  суточного ритма функций организма  человека, вопреки прежнему мнению, что пересечение двух-трех часовых  поясов еще не ведет к десинхронозу. Однако изменения сердечной деятельности отмечались уже после пересечения  трех часовых поясов, а после пересечения  девяти часовых поясов происходили  нарушения многих функций.

Приспособление функций  пассажира трансатлантического  рейса к новому суточному ритму  начитается лишь через несколько  дней после прибытия и длится около  двух недель для такого показателя, как частота пульса, и до месяца для показателя координации движений. На перестройку функций организма  в условиях трансмеридионального полета синхронизирующее воздействие оказывает  весь комплекс полетной обстановки. Поэтому  имитация пересечения часовых поясов лишь путем изменения распорядка дня и освещения оказались  менее эффективными, чем реальный полет.

Большое значение для процессов  адаптации организма человека к  пересечению часовых поясов имеет  направление полетов относительно движения солнца по небосводу. При перелетах  с востока на запад, когда сутки  «сжимаются» и собственные ритмы  организма «опережают» события  местного времени, адаптация к новому суточному распорядку времени облегчается  и происходит скорее. Полеты же с  запада на восток переносятся труднее, и организм к новым условиям адаптируется медленнее. Так, смещение акрофазы показателя кратковременной памяти у пассажира  самолета, летевшего из США в Европу (с запада на восток), только через  несколько дней после прибытия достигло нового относительно стабильного уровня, соответствующего европейскому времени  смены дня и ночи. А при полете в обратном направлении (с востока  на запад) перестройка на американское распределение времени суток  произошла за два дня.

Для экипажей самолетов, совершающих  дальние перелеты с пересечением нескольких часовых поясов, явления  десинхроноза приобретают характер профессиональной болезни, серьезно угрожающий здоровью. Наиболее часто возникают  жалобы на нарушения сна, головные боли, одышку, расстройства пищеварения, а  у стюардесс, кроме того, нарушения  менструаций.

Задача сохранения здоровья и работоспособности человека при  резком переходе к другому суточному  циклу решается по-разному для  экипажей самолетов и прибывающих  для работы в служебные командировки или участия в спортивных мероприятиях. В первом случае не имеет смысла на короткое время до возвращения перестраиваться на новый ритм, а целесообразно сохранять обычный суточный цикл, согласуя с ним свой образ жизни, т.е. поддерживать гомеостаз физических функций организма, несмотря на влияние новой среды. Во втором случае возникает прямо противоположная задача – наиболее эффективно перестроить все функции для полноценной деятельности, т.е. обеспечить гомеокинез в соответствии с условиями новой среды.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Заключение

 

 Наука о биологических  ритмах – биоритмология –  еще очень молода. Но уже сейчас  она имеет большое практическое  значение. В настоящее время фактор  времени учитывают при лечении  многих заболеваний, и в первую  очередь при лечении рака.

В данной работе раскрыто понятие  биологические ритмы. Также в  данной контрольной работе рассмотрены  физиологические и экологические  ритмы, циркадианные ритмы и их значение для организма человека. Биоритмологические исследования и разработки нужны  для обеспечения надежности и  эффективности ночного труда, в  частности, в сфере критических  профессий (космонавты, летчики, операторы), для оптимизации распорядка труда  и отдыха представителей различных  специальностей в условиях круглосуточной работы на производстве, для установления периодов наибольшей и наименьшей поражаемости человека различными повреждающими  факторами.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Список использованной литературы:

1. http://bibliofond.ru/view.aspx?id=510348
2. http://ekolog.org/books/3/2_6_2.html
3. http://www.fitomedik.ru/desinxronoz-nesovpadenie-biritmov-pri-izmenenii-regima-vremeni.html
4. http://www.libma.ru/nauchnaja_literatura_prochee/yekologija_cheloveka/p2.php#metkadoc23
5. Доскин В.А., Лаврентьева Н.А. «Ритмы жизни» – Москва, 1992.
6. Коган А.Б. «Экологическая физиология человека» – Ростов-на-Дону: Издательство Ростовского университета, 1990.