В начало

Биологические ритмы (Тема)

Периодические колебания интенсивности и характера биологических процессов и явлений называются биологическими ритмами (биоритмы), а наука, их изучающая, – биоритмологией или хронобиологией.

Биоритмы поддерживаются внутренними механизмами, позволяющими организмам циклически менять свое состояние (биологические часы). Все организмы обладают способностью довольно точно определять время дня и года. При помощи биологических часов у них устанавливаются суточные, сезонные, годовые и другие ритмы различных физиологических процессов. У животных это связано с выработкой условных рефлексов. Биологические часы управляют биоритмами как организма в целом, так и внутриклеточных процессов.

Биоритмы подразделяются на внутренние (эндогенные), обусловленные физиологическими процессамии и внешние (экзогенные), имеющие геофизическую и космическую природу; те и другие следуют за циклическими изменениями во внешней среде.

Внутренние биоритмы возникли исторически в результате приспособления изменений физиологической активности организмов к колебанием характеристик внешней среды. Это происходило в основном под влиянием трех факторов: вращения Земли вокруг солнца и своей оси; вращения Луны относительно Земли; перемещения звезд по небосводу. Первый фактор определяется солнечными сутками (24 часа), второй – лунными сутками (24,8 часа), третий – звездными сутками (23,9 часа).

Накладываясь друг на друга, эти факторы обусловили ритмику близкую к 24 - часовому  периоду, называемую циркадными ритмами, т.е. приближающимися к суточному ритму (от лат. сirca – около и dies – день, сутки). Внешним раздражителем, обусловливающим циркадные ритмы, является периодическая смена дня и ночи. Важность и количество циркадных ритмов возрастают с усложнением организма, так, например, у человека их обнаружено около 300.

У многих животных суточная периодичность интенсивности и характера биологических процессов не сопровождается существенными отклонениями физиологических функций, а проявляется в основном изменениями двигательной активности. Эта периодичность обусловлена экзогенными суточными ритмами и характерна для дневных, сумеречных и ночных животных.

Другим наиболее общим явлением в живой природе является сезонная периодичность, особенно выраженная в умеренных и в северных широтах, где метеорологические условия изменяются значительно от сезона к сезону. Сезонная периодичность в развитии растений, например, всегда осуществляется в следующей последовательности: начало вегетации; бутонизация; цветение; созревание семян; обсеменение; прекращение вегетации. У животных также проявляются ежегодно повторяющиеся сезонные изменения их жизнедеятельности. Следовательно, сезонная периодичность в жизни растений и животных – результат приспособлений их к годичному изменению метеорологических условий. Связь климатических факторов с периодическими сезонными изменениями в жизни растений и животных изучает фенология.

У некоторых организмов выявлена периодичность, равная лунному месяцу, которая наиболее характерна для морских организмов. Предполагается, что лунные ритмы есть у пресноводных и наземных организмов.

Кроме вышерассмотренных биоритмов в природе наблюдается многолетняя периодичность биологических явлений. Она обусловлена изменениями погоды под влиянием закономерной смены солнечной активности и выражается чередованием урожайных и неурожайных лет, лет обилия или малочисленности популяций животных и др. факторов. Различают 5-, 6- и 11 летние, а также вековые (80…90 летние) циклы солнечной активности.

Изменение суточной и сезонной активности жизненных процессов организмов происходит под действием многих факторов, однако, ведущая роль принадлежит свету. Этот важный сигнальный фактор обусловливает периоды замедления и интенсификации жизненных процессов (размножение, миграции, линька и др. биологические явления) у животных и растений, регулируя тем самым ритмику их суточной и сезонной жизни. Так, например, на подготовку к зиме требуется длительное время для физиологической перестройки организма и накопления необходимого запаса энергетических веществ. Сигналом о приближении зимы служит изменение длины дня, связанное с годовым ходом температуры. В течение года длина дня изменяется строго закономерно и не подвержена воздействиям колебаний других экологических факторов.

Реакции организмов на чередование  продолжительности светлых и темных периодов суток называются фотопериодизмом. Фотопериодизм свойствен и растениям и животным во всех природных зонах земного шара. Под фотопериодическим контролем находятся практически все метаболические процессы, связанные с развитием и размножением организмов. Почти все физиологические процессы у растений и животных имеют суточный ритм с максимумом активности в определенные часы. Эти реакции основаны не просто на количестве получаемого света, а на закономерном чередовании периодов света и темноты, продолжительности дня и ночи.

Все растения и животные, особенно умеренного климата, эволюционно выработали механизмы приспособления к неблагоприятным сезонным факторам. Так, например, все организмы осенью подготавливаются к зиме, в т. ч. и растения, которым зимой свойственно состояния покоя, характеризующееся прекращением роста и замедлением биологических процессов. Различают органический, глубокий и вынужденный покой растений.

Органический покой характерен для плодов, клубней и почек и заключается в изменении нуклеинового и белкового обменов в эмбриональных клетках и тканях, что обеспечивает возобновление нормального роста весной.

Глубокий покой наступает одновременно с органическим или после него и обусловливает морозоустойчивость растений.

Вынужденный покой заключается в торможении ростовых процессов из-за неблагоприятных условий, чаще всего проявляющихся весной.

У животных приспособления к неблагоприятным сезонным явлениям более многообразны, чем у растений. Для них характерны сезонные биологические циклы, в основе которых лежат сложные физиологические механизмы. Так, одни животные запасают корм, другие нагуливают вес, третьи замедляют метаболизм, четвертые повышают уровень теплообразования и т.п. Некоторые животные сменяют наружный покров. Своеобразным приспособлением к неблагоприятным факторам служит состояние спячки. У многих высших животных распространены миграции, вызываемые сменой условий существования или циклами индивидуального развития.

Особым приспособлением к неблагоприятным сезонам является анабиоз, характерный в основном для простейших одноклеточных животных, круглых червей, спор, лишайников, сухих семян растений.


Playstation Network 1000 рублей
Playstation Network 1000 рублей


iTunes Gift Card (Russia) 500 руб
iTunes Gift Card (Russia) 500 руб


Разблокировка Билайн Таб Про
Разблокировка Билайн Таб Про