Ритмичността в биологията е ... Коефициентът на ритмичност

Ритмичността в биологията е много интересен феномен. Много учени сега изучават този феномен. Ритмичността в биологията е универсален процес, включващ всички живи организми. Ще бъдете убедени в това след като прочетете тази статия.

Принципът на единството на околната среда и на организма е един от принципите на съвременната природа. Всички живи организми, както и суперорганизмите, които образуват единство с средата, в която живеят, имат ритъма на всичките си процеси. Тяхната житейска активност е обект на периодични ритми, които отразяват реакциите на ритмите на цялата вселена (геофизични, астрономически), както и на природата.

PY Соколов, руски социолог, отбелязва, че всички животински и растителен живот, а заедно с него и хората постоянно и вечно изпитват последиците от физическия свят и отговаря на ритмични реакции пулсиращи да туптящото сърце на света.

Какви са биологичните ритми?

Нека разгледаме по-подробно концепцията за интереса. Биологичните ритми са периодично повтарящи се промени в природата и интензивността на биологичните явления и процеси. Тези периодични процеси са широки честотен диапазон. Те се появяват на всеки от тях нивата на живот системи. Колкото по-сложна е биосистемата, толкова повече тя има повече биоритми. Те са фиксирани на генетично ниво. Ритмичността в биологията е явление, което е много важно за адаптирането и естествения подбор на организмите.

Неговото присъствие се дължи на синхронизирането на биохимичните процеси. Тъй като живият организъм е йерархична система, той трябва да балансира функционирането си със синхронизирането на различни подсистеми и нива не само във времето, но и в биологичното пространство.

В тази статия ще научите подробно какво е ритъм в биологията. Проявите, свойствата, примерите също ще бъдат разгледани по-долу.

Хронобиология: появата и развитието

Науката, която изучава биоритмите, се нарича хронобиология. От древни времена е добре известно, че венчелистчетата и листата на растенията, в зависимост от времето на деня, правят определени движения. Карл Линей през 1745 изобретил "часовника за цветя" (на снимката по-долу), позволявайки ви да определите времето за отваряне и затваряне на цветя.

През първата половина на 19-ти век първите проучвания на циркадианните ритми вече се провеждат при хора, като телесна температура, честота на уриниране и сърдечен ритъм. В учебници по физиологията на този период съществуват признаци за съществуването на ритмични функции, които са ендогенни, т.е. възникват в самия орган. През 1936 г. най-накрая се установява ендогенният характер на ежедневните ритми на растения и цветя. За това бяха изключени всички външни влияния върху тях.

Други важни събития в развитието на науката на хронобиологията са откриването на ориентацията на птиците и пчелите в полет от слънцето, потвърждаване на наличието на ендогенни циркадианни ритми в човешкото тяло. Нов импулс за тази наука беше даден в резултат на изследването на космоса. Както и преди, основният интерес на учените към изследването на биологичните ритми е изследването на ежегодните, лунните и дневните ритми.

Ритми физиологични и адаптивни

Следните са техните класификации от гледна точка на взаимодействието между околната среда и организма.

1. Адаптивните ритми (биоритми) са колебания, възникващи в периоди, близки до най-важните геофизични цикли. Тяхната роля е да адаптират различните организми към промените във външната среда, които се появяват периодично. Тяхната честота е стабилна.
2. Ритъми физиологични (работни) - колебания, които отразяват активността на физиологичните системи на този или онзи организъм. Тяхната честота варира значително и зависи от състоянието на дадения организъм.

Ритъмите са екзогенни и ендогенни

Ритмите от естеството на произхода са разделени на екзогенни и ендогенни. Екзогенна - реакцията на организма на промените в околната среда. Ендогенните възникват в резултат на действието на саморегулиращите се процеси, характеризиращи се със забавена обратна връзка. Те са обект на външни влияния, които могат да повлияят на тяхната амплитуда, а също и да преместят фазата на биоритмите.

Ритъми по нива на организация на биосистемата и честота

Ритмите също се разделят според нивата на организация на дадена биосистема. Те са подразделени на биосферични, популационни, организми, органи и клетъчни.

Според тяхната честота те са:

• ритми с висока честота (от една фракция от секунда до 30 минути);
• средно (от 30 минути до 28 часа);
• мезоритми (от 28 часа до 7 дни);
• макроритми (от 20 дни до една година);
• megarhtms (периодичност - десетки години).

Природа на биоритмите

Жив организъм, според най-честата хипотеза, е независима осцилаторна система, характеризираща се с набор от ритми, вътрешно свързани. Цели на метаболизма (катаболизъм и метаболизъм) се срещат в клетките непрекъснато. Това са комплекси от различни биохимични реакции - синтез и разцепване на вещества. В клетките, като последица, в съответствие с метаболитни цикли непрекъснато настъпят промени концентрации на различни вещества (метаболитни продукти, ензими и матрица трансфер РНК, и т.н.), които участват в биохимични реакции. Параметрите на вътрешната среда на биосистемите в резултат на тези реакции извършват непрекъснати колебания, които се отклоняват от средните стойности.

В живите организми сензорите, които определят естеството и скоростта на метаболитните процеси, са алостерични хормони и модулатори, които поддържат ритъма в биологията. Те непрекъснато наблюдават състоянието на тялото. И той се стреми да поддържа постоянството (хомеостазата) на вътрешната среда - рН, температура, осмотично налягане, концентрация на вещества и т.н. В поддържането на хомеостазата участват много механизми. Те са изградени главно на принципа на обратна връзка. Например, излишъкът от глюкоза в кръвта задейства механизма за съхранение на това вещество (под формата на гликоген). Напротив, неговият дефицит води до повишено храносмилане на гликоген.

От това може да се направи извод. В живите организми процесът не е непрекъснат. Тя трябва да е задължително заместник противоположна посока с: .. А работата почивка, въздух за дишане, синтеза разделяне събуждане състояние спане и т.н. на живия организъм, като по този начин, не може да бъде статична. Тя се характеризира с такава концепция като ритъм. Наличието на това свойство на един жив организъм може да бъде определено дори чрез просто наблюдение. Може да забележите, че някои (и всъщност всички) негови енергийни и физиологични параметри винаги са в състояние на трептене, както в амплитуда, така и в честота спрямо средните стойности.

Такива колебания са биоритми. С помощта на тях живите организми гарантират стабилността на тяхното термодинамично състояние. Позволява ви да се адаптирате успешно към околната среда, неговите циклични промени са точно ритъм. Определението на това явление беше дадено в началото на тази статия.

Вътрешен часовник

Не е необходим външен сензорен сензор за синхронизация на системата при висока степен на конюгиране на всички негови подсистеми. В процеса на развитие на организма, вродената програма за подреждане на функциите във времето се променя, позволявайки му да се адаптира към временния профил на околната среда. Този организъм е способен да "предсказва" времето на деня. Това му позволява да свърже предварително различни ефектори, които не са включени в отговора незабавно. Например, телесната температура, както и плазменото съдържание на кортикостероиди при нормален сън, започват да се покачват много преди края. Ето защо, събуждането понякога се случва по-рано от включването на светлината.

Ето и други примери за ритъм. Само тези организми оцеляват в процес на естествен подбор, който има способността не само да изравнят в дивата разнообразие от промени, но също така се регулира ритъма на външни вибрации своя ритъм машината. Например животните променят ритъма на събуждането и съня, така че да допринасят за осигуряване на благоприятни условия за извличане на храна. В природата репродуктивните системи (периоди на безплодие и плодовитост) също се адаптират към условията на околната среда, които са най-оптимални за отглеждането на потомство. Много птици падат на юг през есента. Това е един пример за това как се проявява ритъмът. Биологията знае много други примери. Така че, някои животни попадат в хибернация. Това им помага да оцелеят въпреки факта, че са външни природни условия са крайни.

Дневни биоритми

Circadian ритъм в биологията - какво е това? Нека да го разберем. Дневните (циркадски) биоритми включват такива явления и промени в естеството и интензивността на биологичните процеси, чиято честота на повторение е 24 ± 4 часа. Повечето физиологични и биохимични процеси на метаболизъм, движение, развитие, растеж са предмет на тези ритми, които са причинени от циркадния (дневен) ритъм на външната среда. Това от своя страна е свързано с въртене около оста на нашата планета. Примери за такива процеси: интензивността на метаболизма, колебанията в телесната температура, честотата на клетъчното делене. За всички от тях е характерна ежедневната ритмичност.

Биологията е наука, която изучава не само животни, но и растения. В последния, по-специално, през нощта се наблюдават ритмични цикли на понижаване на листата и затваряне на цветята. През деня те се разкриват. Ритмите се запазват дори когато няма слънчева светлина. Това бе потвърдено от експериментите му. Шнол, руски биофизик. Той даде пример за бобовете на Маран. Листата й се издигаха и паднаха сутрин и вечер, дори ако растението беше в тъмна стая. Сякаш чувстваше времето и го определи с вътрешен физиологичен часовник.

Растенията обикновено определят продължителността на деня за прехода от една форма към друга на фитохромния пигмент, когато се променят характеристиките на слънчевата светлина (нейният спектрален състав). Например, слънцето при залез слънце има червен цвят, защото червената светлина има най-дългата дължина на вълната и по-малко от синьото, разсейва. В полумрака или залязващото слънце много инфрачервено и червено излъчване. Това се възприема от растенията, показващи ежедневен ритъм.

Биологията е наука, в която досега е натрупан богат опит в наблюдението на различни животни. По-специално беше установено, че редуването на периодите на почивка и активност на животните (през нощта и през деня) се отнася и за ежедневните ритми. За тях е важно определяне на времето не абсолютна, а относителна. Те трябва да знаят кога слънцето изгрява и седи, тъй като дневните същества използват светлата част на деня, за да търсят храна, а нощните - тъмната.

Нека да дадем пример - помислете за ежедневния ритъм на поканения рак на брега на Атлантическия океан. Той променя цвета си и показва ежедневен ритъм. Биологията е наука, която, както и другите, разкрива модели. Защо ракът промени цвета си? Нека да го разберем.

Ракът е по-светъл сутрин, но когато слънцето се издига над хоризонта, то става по-тъмно. Като играе защитна роля, пигментът предпазва поканения рак от изгарящите лъчи на слънцето. Ако има изтичане, тя се подпомага от по-тъмен цвят, който остава незабелязан на крайбрежния пясък. А именно, има рак, изпратен да търси храна.

Ежедневни ритми при хората

Около 300 физиологични функции, които имат дневни ритми, се наблюдават в човешкото тяло. Телесното тегло, въз основа на циркадния система на човека достига своя максимум на 18-19 часа, скорост на дишане - 13-16 часа, сърдечната честота - 15-16 часа, нивото на еритроцитите в кръвта - 11-12 часа левкоцити - 21 -23 часа и т.н.

Умствените процеси се ускоряват вечер и се забавят сутрин. Ритмите на умствените и физиологичните функции, на свой ред, се влияят от промени в събуждането и съня, почивката и активността. От множество фактори параметрите на кривата на работоспособността зависят от нивото на мотивация, приема на храна, общата ситуация, вида личност и т.н., по време на будност.

Терминът "дезинхроноза" означава нарушение в биологична система време за подреждане на ритми. Проучването на неговите механизми е от голямо значение в организацията на труд и почивка на персонала, при провеждането на различни превантивни мерки, насочени към опазване на здравето. Desinhroz по-специално наблюдава при хора, които са направили междуселищни полети (в 4-5 часови зони), чрез промяна на начина на работа от сутрин до вечер, а астронавтите в извършването на космически полет.

Лунни биоритми

Циркулярни (лунни) биоритми - ритми, чийто период е средно 29.53 дни. Тези ритми в биологията съответстват на лунния месечен цикъл, т.е. цикъла на фазите на луната.

Много геофизични процеси се влияят от периодичността на въртенето на Луната около нашата планета. Например, промените в нощното осветление, температурата, налягането на въздуха, магнитните полета на Земята, посоката на вятъра. Всички тези феномени за циркулационни ритми са временни индикатори.

Морските организми имат най-впечатляващите примери за това как тези ритми засягат жизнените процеси. Например, морски червеи Palolo живеещи на кораловите рифове, през октомври и ноември, крайните десет дни на лунния цикъл, а в същото време в определено време на деня, като водата се разделя на гърба си, която е изпълнена с продуктите на репродуктивната система. Това е необходимо за продължаването на семейството.

Лунните цикли на периодите на плодородие и фертилност могат да бъдат не само синодични (както в предишния пример). Съществуват също и сизични с интервал от 14,7 дни. Така че един вид риба, който живее на брега на залива Калифорния, на пълнолуние и нова луна (по време на отлив) полага яйца на плажа. Той се развива в продължение на 14 дни на брега и навлиза във водата със следващия прилив.

Луната, както вече споменахме, причинява разлики в осветеността през нощта. Това допринася за факта, че дейността на животните, които водят вечерен или нощен начин на живот, се променя. Дори ако изключите влиянието на лунната светлина в лабораторията, честотата на циркулиращите процеси се запазва. То може да бъде причинено от други фактори, свързани с лунния цикъл. Например, това е трептенето на магнитното поле на нашата планета.

Лунен цикъл влияе и върху растежа на растенията. Това може да се докаже чрез примера на колебанията в добива на репички, картофи и бобови растения. Дълго време се използват лунни календари, за да се определи оптималното време за агротехнически мерки и засаждане на растения.

Годишни биоритми

Циркулационните (ежегодни) биоритми в биологията имат период на колебание от 1 година ± 2 месеца. Те са свързани с въртенето около Слънцето на нашата планета.

Тези ритми се наблюдават във всички организми, от тропическата до полярната зона. Изражението им се увеличава с увеличаването на географската ширина. Анализът на ритмичността позволява на учените да заключат, че в организмите, обитаващи полярните и умерените зони, в които сезонните различия са най-забележими, тя се проявява ясно. Основата на годишните биоритми е, първо, адаптивни реакции, които възникват в отговор на промени в най-важните параметри на околната среда (воден режим, количествен и качествен състав на храната, температура).

На второ място, това е реакцията на тялото към сигнализиращите фактори на околната среда (например промени в интензивността на геомагнитното поле, фотопериода, появата на някои химически компоненти). Съществуват ежегодни биоритми, например във феномена на миграцията, миграцията, хибернацията през лятото и зимата, репродуктивните процеси и т.н.

За много животни хибернацията помага да оцелее в неблагоприятен период. Изненадващо, животните определят времето за това. Мечка, например, винаги държи винаги в навечерието на снеговалеж. И той спи след това до април, докато температурата е 12 ° C (т.е., 5,5 месеца). По това време тя съществува за сметка на натрупаните мазнини след падането. Неговият състав е почти една трета от общото телесно тегло на животното. Температурата на тялото на мечката по време на хибернация намалява с приблизително 10 ° C, а честотата на дишането му намалява 3 пъти. Това помага да се спестят натрупаните животински ресурси в топло време. Това е ритъмът на организма на мечката. Ако ритъмът се счупи и звярът не лежи по каквато и да е причина или внезапно се събужда в средата на зимата, той е почти обречен да загине. Прътът ще преодолее много паразити, които се развиват бързо в отслабения организъм, който страда от глад.

Така че в тази статия са представени многобройни примери за ритмичност. Те потвърждават, че това е универсален феномен в животинския свят. Освен това биоритмите са определящ фактор за съществуването на живи организми. Принципът на ритмичност се намира на всички нива на организацията на биосистемите. Тя служи за адаптиране на тялото за по-добро функциониране в околната среда.

фактор

Така че, ние разгледахме ритъма в биологията, какво е, знаете сега. Но концепцията за интереса към нас се намира не само в тази наука. По-специално, икономистите са стигнали до извода, че се наблюдава и в производствения сектор. След като направиха това откритие, те въведоха концепцията за "коефициент на ритъма". Той винаги се стреми към единство. Като правило ритмичният коефициент се определя за ден, десетилетие, месец и т.н. С помощта на това може да се характеризира по-специално степента на използване на работното време в производствения процес. Колкото по-висок е ритъмът, толкова по-гъвкав е производственият цикъл, а икономическите ресурси (главно работно време) се изразходват по-рационално.