Ritmičnost v biologiji je ... Koeficient ritmičnosti

Ritmičnost v biologiji je zelo zanimiv fenomen. Veliko znanstvenikov zdaj preučuje ta pojav. Ritmičnost v biologiji je univerzalni proces, ki vključuje vse žive organizme. O tem boste prepričani, ko boste prebrali ta članek.

Načelo enotnosti okolja in organizma je eno od načel sodobne naravoslovne znanosti. Vsi živi organizmi in superorganizmi, ki tvorijo enotnost z okoljem, v katerem živijo, imajo ritem vseh svojih procesov. Vitalne funkcije njih je predmet rednih ritmov, ki odražajo ritme odzivanja celotnega vesolja kot celote (vključno geofizikalne, astronomskega), kot tudi narave.

P.Ya. Sokolov, ruski sociolog, ugotavlja, da celoten živalski in rastni svet ter s tem človek stalno in večno doživlja posledice fizičnega sveta in se odziva z ritmično pulzirajočimi reakcijami na impulz svetovnega pulza.

Kaj so biološki ritmi?

Poglejmo koncept zanimanja bolj podrobno. Biološki ritmi so občasno ponavljajoče se spremembe v naravi in ​​intenzivnosti bioloških pojavov in procesov. Ti periodični procesi imajo širok obseg frekvenčno območje. Pojavljajo se na vsakem od življenjske ravni sistemov. Bolj zapleten biosistem, več ima več bioritmov. So določeni na genetski ravni. Ritmičnost v biologiji je pojav, ki je zelo pomemben za prilagajanje in naravno izbiro organizmov.

Njegova prisotnost je posledica sinhronizacije biokemijskih procesov. Ker je živi organizem hierarhični sistem, mora uravnavati svoje delovanje s sinhronizacijo različnih podsistemov in ravni ne samo v času, temveč tudi v biološkem prostoru.

V tem članku boste podrobneje spoznali, kaj je ritem v biologiji. Manifestacije, lastnosti, primeri bodo obravnavani tudi v nadaljevanju.

Kronobiologija: pojav in razvoj

Znanost, ki preučuje bioritme, se imenuje kronobiologija. Od antičnih časov je dobro znano, da cvetni listi in listi rastlin, odvisno od časa dneva, naredijo določene premike. Carl Linnaeus je leta 1745 izumil "cvetočo uro" (na sliki spodaj), ki vam omogoča, da določite čas za odpiranje in zapiranje cvetja.

V prvi polovici 19. stoletja so bile prve študije cirkadianskih ritmov že izvedene pri ljudeh, kot so telesna temperatura, pogostost uriniranja in srčni utrip. V učbenikih o fiziologiji tega obdobja obstajajo indikacije o obstoju ritmičnih funkcij, ki so endogene, torej se pojavljajo v samem telesu. Leta 1936 je bil končno ugotovljen endogeni značaj dnevnih ritmov rastlin in cvetov. Za to so bili izključeni vsi zunanji vplivi na njih.

Drugi mejniki v razvoju znanosti o kronobiologiji so odkrivanje usmerjenosti ptic in čebel v letu, ki jih je sonce, potrditev prisotnosti endogenih cirkadianskih ritmov v človeškem telesu. Nova spodbuda tej znanosti je bila podana kot rezultat raziskovanja kozmosa. Kot že prej, glavni interes znanstvenikov pri proučevanju bioloških ritmov je preučevanje letnih, lunarnih in dnevnih ritmov.

Ritmi fiziološki in prilagodljivi

Njihove razvrstitve so z vidika interakcije med okoljem in organizmom naslednje.

1. Adaptivni ritmi (bioritmi) so oscilacije, ki se pojavljajo v obdobjih blizu najpomembnejših geofizikalnih ciklov. Njihova vloga je prilagoditi različne organizme na spremembe v zunanjem okolju, ki se redno pojavljajo. Njihova frekvenca je stabilna.
2. Ritmi fiziološki (delovni) - nihanja, ki odražajo aktivnost fizioloških sistemov tega ali drugega organizma. Njihova pogostost se zelo razlikuje in je odvisna od stanja danega organizma.

Ritmi eksogeni in endogeni

Ritmi po naravi porekla so razdeljeni na eksogene in endogene. Eksogeni - odziv telesa na spremembe v okolju. Endogeni nastanejo kot posledica delovanja samoregulacijskih procesov, za katere so značilni odloženi odzivi. Obstajajo zunanji vplivi, ki lahko vplivajo na njihovo amplitudo in tudi preusmerijo fazo bioritmov.

Ritmi po nivojih organizacije biosistema in pogostnosti

Ritmi se delijo tudi glede na ravni organizacije določenega biosistema. Razdeljeni so na biosfero, prebivalstvo, organizem, organ in celično.

Glede na njihovo pogostnost so:

• ritmi visoke frekvence (od ene frakcije od sekund do 30 minut);
• povprečje (od 30 minut do 28 ur);
• mezoritmi (od 28 ur do 7 dni);
• makro-ritmi (od 20 dni do leta);
• megagtami (periodičnost - desetine let).

Narava bioritmov

Živi organizem je glede na najpogostejšo hipotezo neodvisen oscilacijski sistem, za katerega je značilen niz ritmov, ki je povezan z njimi. Cikli presnove (katabolizem in metabolizem) se pojavljajo v celicah kontinuirano. To so kompleksi različnih biokemičnih reakcij - sinteza in cepitev snovi. V celicah zato se v skladu s presnovnimi ciklomi stalno spreminjajo koncentracije različnih snovi (metabolnih produktov, encimov, matriksa in transportne RNK itd.), Ki sodelujejo v biokemijskih reakcijah. Parametri notranjega okolja biosistemov kot posledica teh reakcij opravljajo nenehna nihanja, ki odstopajo od srednjih vrednosti.

V živih organizmov, senzorji, ki določajo naravo in stopnjo presnovnih procesov, so hormoni in alosterični modulatorji podpirajo rhythmicity v biologiji. To stalno spremlja stanje telesa. In to kaže, da ohrani stalnost (homeostazo) notranjega okolja. - pH, temperatura, osmotski tlak, koncentracija snovi itd Mnogi mehanizmi sodelujejo pri vzdrževanju homeostaze. Pripravljeni so predvsem na principu povratnih informacij. Na primer, presežek glukoze v krvi sproži mehanizem za shranjevanje te snovi (v obliki glikogena). Nasprotno, njegova pomanjkljivost povzroči povečano prebavo glikogena.

Iz tega lahko sklepamo iz naslednjega. V živih organizmih proces ni kontinuiran. Nujno se mora zamenjati z usmerjeno nasprotno: delati s počitkom, vdihniti s izhlapevanjem, sintezo s cepljenjem, budnost s spanjem itd. Stanje živega organizma torej ne more biti statično. Zanj je značilen takšen koncept kot ritem. Prisotnost te lastnosti živega organizma se lahko določi tudi z enostavnim opazovanjem. Morda boste opazili, da so nekateri (in v resnici vsi) njegovi energetski in fiziološki parametri vedno v nihajnem stanju, tako glede amplitude kot frekvence glede na povprečne vrednosti.

Takšna nihanja so bioritmi. Živi organizmi s pomočjo njih zagotavljajo stabilnost njihovega termodinamičnega stanja. Omogoča uspešno prilagajanje na okolje, njegove ciklične spremembe so ravno ritem. Opredelitev tega pojava je bila podana na začetku tega člena.

Notranja ura

Zunanji časovni senzor ni potreben za sinhronizacijo sistema pri visoki stopnji konjugacije vseh njegovih podsistemov. V procesu razvoja organizma se spremeni prirojeni program naročanja funkcij v času, s katerim se lahko prilagaja časovnemu profilu okolja. Takšen organizem lahko "napove" čas v dnevu. To mu omogoča, da vnaprej poveže različne efektorje, ki niso takoj vključeni v odziv. Na primer, telesna temperatura, kot tudi vsebnost plazme v kortikosteroidih pri normalnem spanju, začnejo naraščati že pred koncem. Zato se prebujenje včasih zgodi prej, kot se svetloba vklopi.

Tu so še drugi primeri ritma. Le ti organizmi preživijo v procesu naravne selekcije, ki ima sposobnost, ne samo za lov na divje različnih sprememb, ampak tudi prilagoditi utrip zunanjih vibracij njen ritem stroj. Na primer, živali zamenjajo ritem budnosti in spanja, tako da prispeva k zagotavljanju ugodnih pogojev za pridobivanje hrane. V naravi so reprodukcijski sistemi (obdobja neplodnosti in plodnosti) prilagojeni tudi okoljevarstvenim razmeram, ki so najbolj optimalne za gojenje potomcev. Mnoge ptice padejo na južno jesen. To je en primer, kako se kaže ritem. Biologija pozna številne druge primere. Torej, nekatere živali spadajo v stanje mirovanja. To jim pomaga preživeti, kljub dejstvu, da je zunaj naravne razmere so ekstremni.

Dnevni biorhythms

Circadian rhythm in biology - kaj je to? Ugotovimo to. Z dnevno (cirkadiani) biorhythms vključujejo takšne pojave in spremeniti naravo in intenzivnost bioloških procesov, od katerih je pogostost ponavljanja 24 ± 4 ure. Večina fizioloških in biokemijskih procesih metabolizma, gibanja, razvoj, rast, je predmet teh ritmov, ki jih cirkadianega (dnevnega) ritma zunanjega okolja povzroča. To pa je povezano z vrtenjem okrog svoje osi našega planeta. Primeri takih procesov: intenzivnost presnove, nihanja telesne temperature, pogostost delitve celic. Za vse od njih je značilna dnevna ritmičnost.

Biologija je znanost, ki preučuje ne samo živali, ampak tudi rastline. V slednjem so še zlasti opazovani ritmični cikli spuščanja listov in zapiranja cvetov. Danes so razkriti. Ritmi se ohranijo, tudi če ni sončne svetlobe. To so potrdili njegovi eksperimenti. Shnol, ruski biofizikar. Kot primer je dal Maran fižol. Njeni listi so se dvignili in padli zjutraj in zvečer, tudi če je bila rastlina v temni sobi. Zdelo se je, kot da je čutil čas in ga določil z notranjo fiziološko uro.

Rastline pri spreminjanju lastnosti pigmentnih fitokrom svetlobi (njena spektralna sestava) običajno opredeli trajanje dan na prehodu iz ene oblike v drugo. Na primer, sonce ob sončnem zahodu ima rdečo barvo, ker rdeča luč ima najdaljšo valovno dolžino in manj kot modra, razpada. V mraku ali na soncu, veliko infrardeče in rdeče sevanje. To zaznajo rastline, ki kažejo vsakodnevni ritem.

Biologija je znanost, v kateri so do zdaj zbrane bogate izkušnje pri opazovanju različnih živali. Ugotovljeno je bilo zlasti, da se izmenjava obdobij počitka in aktivnosti živali (noč in dan) nanaša tudi na dnevne ritme. Za njih je pomembno časovno določanje ni absolutna, ampak relativna. Morajo vedeti, kdaj sonce vzhaja in sedi, saj današnja bitja uporabljajo lahki del dneva, da iščejo hrano, in nočne - temne.

Vzemimo primer - razmislite o dnevnem ritmu vabljivega raka na obali Atlantskega oceana. Spreminja svojo barvo in prikazuje vsakodnevni ritem. Biologija je znanost, ki, kot drugi, razkriva vzorce. Zakaj rakovica spremeni svojo barvo? Ugotovimo to.

Rak je lahka zjutraj, toda ko se sonce dvigne nad obzorjem, postane temnejše. Igranje zaščitne vloge, pigment ščiti vabi rakovic iz žgočih žarkov sonca. Če pride do odtekanja, je temnejša barva, ki ostane na obalnem pesku neopažena. Imamo na primer, da je poslan rak za iskanje hrane.

Dnevni ritmi pri ljudeh

Okoli 300 fizioloških funkcij, ki so cirkadiani ritem opazili v človeškem telesu. Telesna teža, ki temelji na cirkadiani sistem človeka je največja pri 18-19 urah, dihanja - 13-16 ur, srčni utrip - 15-16 ur, ravni krvnega eritrocitov - 11-12 ur levkociti - 21 -23 ur itd.

Mentalni procesi se pospešijo zvečer in upočasnjujejo zjutraj. V ritmu duševnih in fizioloških funkcij vplivajo spremembe v budnosti in spanju, počitku in aktivnosti. Iz množice dejavnikov so parametri krivulje delovne zmogljivosti odvisni od stopnje motivacije, vnosa hrane, splošne situacije, vrste osebnosti itd. Med budnostjo.

Izraz "desynchronosis" pomeni kršitev v biološki sistem časovno naročanje ritmov. Študija njegovih mehanizmov je zelo pomembna pri organizaciji dela in ostalega osebja, pri izvajanju različnih preventivnih ukrepov za varovanje zdravja. Desinhroz zlasti opaziti pri posameznikih, ki so dale medkrajevni leti (v 4-5 časovnih pasov), s spremembo načina delovanja iz dneva v noč, in astronavte v komisiji vesoljskih poletov.

Lunarni biorhythms

Krožni (lunarni) bioritmi - ritmi, katerih čas povprečja 29,53 dni. Ti ritmi v biologiji ustrezajo lunarnemu mesečnemu ciklu, to je ciklu faz Lune.

Mnogi geofizični procesi vplivajo na periodičnost rotacije Lune okoli našega planeta. Na primer spremembe nočne osvetlitve, temperature, zračnega tlaka, magnetnih polj Zemlje, smer vetra. Vsi ti pojavi za cirkulacijske ritme so začasni kazalniki.

V morskih organizmov najdemo najbolj impresivne primere, kako so ti ritmi vplivajo na življenjske procese. Na primer, morski črvi Palolo živi na koralnih grebenov, oktobra in novembra, končni deset dni lunarnega cikla, in hkrati v danem trenutku dneva, voda loči v hrbtu, ki je napolnjena z izdelki iz reproduktivnega sistema. To je potrebno za nadaljevanje družine.

Lunarni ciklusi plodnosti in obdobij rodnosti niso lahko le sinodični (kot v prejšnjem primeru). Obstaja tudi syzygic z intervalom 14,7 dni. Torej, ena vrsta rib, ki živijo na obali Kalifornijskega zaliva, na polni luni in novi luni (med plimovanjem), pluje jajca na plaži. Razvija se 14 dni na kopnem in vstopi v vodo z naslednjo plimovanje.

Moonlight, kot smo že omenili, povzroča razlike v osvetlitvi ponoči. To prispeva k dejstvu, da se spreminja aktivnost živali, ki vodijo v večerno ali nočno življenje. Tudi če izključite učinek mesečine v laboratoriju, se ohranja pogostnost procesov v obtoku. Lahko ga povzročijo drugi dejavniki, povezani z luninim ciklusom. Na primer, to je nihanje magnetnega polja našega planeta.

Lunarni cikel vpliva tudi na rast rastlin. To se lahko prikaže na podlagi nihanj donosa redkvice, krompirja in stročnic. Dolgo časa so bili uporabljeni lunarni koledarji za določitev optimalnega časa za agrotehnične ukrepe in sadilne rastline.

Letni bioritmi

Cirkulatorni (letni) biorhythms v biologiji imajo oscilacijsko obdobje 1 leto ± 2 meseca. So povezani z vrtenjem okoli Sonca našega planeta.

so opazili Ti ritmi v vseh organizmih, iz tropskih v polarnem pasu. Njihov izraz raste, ko se širina poveča. Ritem te analize so raziskovalci do sklepa, da so organizmi živijo polarni in zmerno toplem pasu, v katerem so najbolj opazne sezonske razlike, to je jasno očitna. Letno Biorhythms obsegajo najprej adaptivni učinki v odgovor na spremembo v najpomembnejših okoljskih parametrov (način vode, kvantitativno in kvalitativno sestavo živil, temperatura).

Drugič, to je odziv telesa na signalizacijske dejavnike okolja (na primer spremembe intenzitete geomagnetnega polja, fotoperiod, pojav nekaterih kemičnih komponent). Obstajajo letni bioritmi, na primer v pojavih migracij, migracij, poletnih in zimskih mirovanja, reproduktivnih procesov itd.

Za mnoge živali mirovanje pomaga preživeti neugodno obdobje. Presenetljivo je, da živali določijo čas za to. Medved, na primer, vedno obdrži v svoji koši vedno pred snežnimi padavinami. Po tem pa spi do aprila, dokler temperatura ne znaša 12 ° C (to je 5,5 mesecev). V tem času obstaja na račun maščobe, nabrane od padca. Njegova zaloga je skoraj tretjina celotne telesne mase živali. Temperatura medvedskega telesa med mirovanjem se zmanjša za približno 10 ° C, pogostost dihanja pa se zmanjša trikrat. To pomaga prihraniti življenjske vire, zbrane v toplem času. To je ritem medvladnega organizma. Če je ritem zlomljen in zver se zaradi nekega razloga ne lezi v noči ali pa se nenadoma zbudi sredi zime, je skoraj pogubljeno, da propade. Palica bo premagala veliko parazitov, ki se hitro razvijajo v oslabljenem organizmu, ki trpi zaradi lakote.

V tem članku so bili predstavljeni številni primeri ritmičnosti. Potrjujejo, da je to univerzalni pojav v živalskem svetu. Poleg tega so bioritmi odločilni dejavnik obstoja živih organizmov. Načelo ritmičnosti najdemo na vseh nivojih organizacije biosistemov. Namenjen je prilagajanju telesa za boljše delovanje v okolju.

Koeficient

Torej smo upoštevali ritem v biologiji, kaj je, zdaj veste. Vendar pa se koncept zanimanja za nas najdemo ne samo v tej znanosti. Ekonomisti so zlasti ugotovili, da jih opazujemo tudi v proizvodnem sektorju. Po tem odkritju so uvedli koncept »koeficienta ritma«. Vedno se nagiba k enotnosti. Praviloma se ritmični koeficient določi za dan, desetletje, mesec, itd. S pomočjo tega lahko zaznamo predvsem stopnjo uporabe delovnega časa v proizvodnem procesu. Višja stopnja ritma, bolj je proizvodni cikel gostejši, gospodarski viri (predvsem delovni čas) pa se porabijo bolj racionalno.