Биологические ритмы

Август 24, 2022

Главная
Биология
Биологические ритмы

Содержание

2. Содержание Биологические ритмы – что это такоеБиологические ритмы – что это такое? Эндогенные ритмы Экологические ритмы
3. Биологи́ческие ри́тмы — периодически повторяющиеся изменения в ходе биологических процессов в организме или явлений природы. Является
4. Эндогенные ритмы Биологические ритмы интересны тем, что во многих случаях сохраняются даже при постоянстве условий среды.
5. Работа биологических часов сейчас хорошо изучена, однако внутренние процессы, лежащие в ее основе, остаются загадкой. В
6. Борис Павлович Белоусов
7. Считается, что такова природа всех биологических часов: химические реакции в каждой клетке организма протекают ритмично, клетки
8. Экологические ритмы Экологические ритмы по длительности совпадают с каким-либо естественным ритмом окружающей среды. (суточные, сезонные, приливные
9. Физиологические ритмы Физиологические ритмы не совпадают с каким-либо естественным ритмом (ритмы давления, биения сердца и артериального
10. Циркадианные ритмы. Большой интерес представляют биологические ритмы с периодом около суток. Они так и называются –
11. Биологические процессы с циркадианной периодичностью весьма разнообразны. Например, три вида светящихся грибов усиливают и ослабляют свое
12. Разнообразные циркадианные ритмы известны и у животных. Примером может служить близкое к актиниям кишечнополостное – морское
13. Грибы, производящие свет в течение всего дня, относятся к роду Mycena. Вдохновленные произведениями Моцарта, ученые дали
14. Четко работают биологические часы у насекомых. Например, пчелы знают, когда раскрываются определенные цветки, и навещают их
15. У человека не только сон, но и многие другие функции подчинены суточному ритму. Примеры тому –
16. Приливные ритмы У прибрежных морских животных часто наблюдаются приливные ритмы, т.е. периодические изменения активности, синхронизированные с
17. Поскольку Луна движется вокруг Земли в том же направлении, что и наша планета вокруг собственной оси,
18. Рак-отшельник
19. Манящий краб
20. Лунные ритмы У некоторых морских животных размножение коррелирует с фазами Луны и происходит обычно один раз
21. Лучше всего известен и, вероятно, наиболее заметен среди приливных и лунных ритмов тот, что связан с
22. Низкочастотные ритмы Биологические ритмы с периодами, намного превышающими один месяц, трудно объяснить на основе биохимических флуктуаций,
23. Тропики В тропических областях, где условия среды практически постоянны в течение всего года, местным растениям и
24. Значение биологических часов Биологические часы полезны организму прежде всего потому, что позволяют ему приспосабливать свою активность
25. Кроме того, биологические часы позволяют многим животным находить направление, пользуясь астрономическими ориентирами. Это возможно, только если
26. Не приходится сомневаться, что перелетным птицам, чтобы находить дорогу к мелким островам в океане, требуются навигационные
27. Проблемы, связанные с навигацией, встают не только перед птицами. Регулярные длительные миграции совершают тюлени, киты, рыбы
29. Стая акул-молотов
30. Практическое применение биологических ритмов Рост и цветение растений зависят от взаимодействия между их биологическими ритмами и
31. С распространением дальних воздушных путешествий многие столкнулись с феноменом десинхронизации. Пассажир реактивного самолета, быстро пересекающий несколько
32. Большинство отрицательных эффектов обусловлено при этом присутствием в организме человека не одних, а многих биологических часов.
33. Накапливается все больше данных, свидетельствующих о том, что длительные периоды десинхронизации, например при частых перелетах из
34. Биологические ритмы имеют очевидное значение для медицины. Хорошо известно, например, что восприимчивость организма к различным вредным
35. Аналогичным образом изменяется чувствительность этих животных к алкоголю и рентгеновскому облучению. Восприимчивость человека тоже колеблется, однако
36. Такие наблюдения наводят на мысль, что лечебные процедуры следует согласовывать с ходом биологических часов, и определенные
37. Список литературы . Малая медицинская энциклопедия. — М.: Медицинская энциклопедия. 1991—96 гг. Первая медицинская помощь. —
39. Скачать презентацию

Слайд 2

Содержание
Биологические ритмы – что это такоеБиологические ритмы – что это

такое?
Эндогенные ритмы
Экологические ритмы
Физиологические ритмы
Циркадианные ритмы
Приливные ритмы
Лунные ритмы
Низкочастотные ритмы
Значение биологических часов
Практическое применение биологических ритмов
Список литературы

Слайд 3

Биологи́ческие ри́тмы — периодически повторяющиеся изменения в ходе биологических процессов в организме

или явлений природы. Является фундаментальным процессом в живой природе. Наукой, изучающей биоритмы, является хронобиология. По связи с естественными ритмами окружающей среды биоритмы подразделяются на физиологические и экологические.

Слайд 4

Эндогенные ритмы
Биологические ритмы интересны тем, что во многих случаях сохраняются даже

при постоянстве условий среды. Такие ритмы называют эндогенными, т.е. «идущими изнутри»: хотя обычно они и коррелируют с ритмичными изменениями внешних условий, например чередованием дня и ночи, их нельзя считать прямой реакцией на эти изменения. Эндогенные биологические ритмы обнаружены у всех организмов, кроме бактерий. Внутренний механизм, поддерживающий эндогенный ритм, т.е. позволяющий организму не только чувствовать течение времени, но и измерять его промежутки, называется биологическими часами.

День

Ночь

Слайд 5

Работа биологических часов сейчас хорошо изучена, однако внутренние процессы, лежащие в

ее основе, остаются загадкой. В 1950-х годах советский химик Б.Белоусов доказал, что даже в однородной смеси некоторые химические реакции могут периодически ускоряться и замедляться. Аналогичным образом, спиртовое брожение в дрожжевых клетках то активируется, то подавляется с периодичностью ок. 30 секунд. Каким-то образом эти клетки взаимодействуют друг с другом, так что их ритмы синхронизируются и вся дрожжевая суспензия дважды в минуту «пульсирует».

спиртовое брожение

Слайд 6

Борис Павлович Белоусов

Слайд 7

Считается, что такова природа всех биологических часов: химические реакции в каждой

клетке организма протекают ритмично, клетки «подстраиваются» друг под друга, т.е. синхронизируют свою работу, и в результате пульсируют одновременно. Эти синхронизированные действия можно сравнить с периодическими колебаниями часового маятника.

Слайд 8

Экологические ритмы
Экологические ритмы по длительности совпадают с каким-либо естественным ритмом окружающей

среды. (суточные, сезонные, приливные и лунные ритмы). Благодаря экологическим ритмам, организм ориентируется во времени и заранее готовится к ожидаемым условиям существования. Экологические ритмы служат организму как биологические часы.

Слайд 9

Физиологические ритмы
Физиологические ритмы не совпадают с каким-либо естественным ритмом (ритмы давления,

биения сердца и артериального давления). Имеются данные о влиянии, например, магнитного поля Земли на период и амплитуду энцефалограммы человека. По причине возникновения биоритмы делятся на эндогенные (внутренние причины) и экзогенные (внешние). По длительности биоритмы делятся на циркадианные (около суток), инфрадианные (более суток) и ультрадианные (менее суток).

Энцефалограмма

Магнитное поле Земли

Слайд 10

Циркадианные ритмы.
Большой интерес представляют биологические ритмы с периодом около суток.

Они так и называются – околосуточными, циркадианными или циркадными – от лат. circa – около и dies – день.

График циркадных ритмов организма

Слайд 11

Биологические процессы с циркадианной периодичностью весьма разнообразны. Например, три вида светящихся

грибов усиливают и ослабляют свое свечение каждые 24 часа, даже если искусственно держать их при постоянном свете или в полной темноте. Ежесуточно изменяется свечение одноклеточной морской водоросли Gonyaulax. У высших растений в циркадианном ритме протекают различные метаболические процессы, в частности фотосинтез и дыхание. У черенков лимона с 24-часовой периодичностью колеблется интенсивность транспирации. Особенно наглядные примеры – ежесуточные движения листьев и раскрывания-закрывания цветков.

ИПОЛЕЯ ПУРПУРНАЯ из семейства вьюнковых демонстрирует суточные ритмы раскрывания и закрывания цветков

Слайд 12

Разнообразные циркадианные ритмы известны и у животных. Примером может служить близкое

к актиниям кишечнополостное – морское перо (Cavernularia obesa), представляющее собой колонию из множества крошечных полипов. Морское перо живет на песчаном мелководье, втягиваясь в песок днем и разворачиваясь по ночам, чтобы питаться фитопланктоном. Этот ритм сохраняется в лаборатории при неизменных условиях освещения

Морское перо

Слайд 13

Грибы, производящие свет в течение всего дня, относятся к роду Mycena.

Вдохновленные произведениями Моцарта, ученые дали двум новым видам названия Mycena luxaeterna и Mycena luxperpetua, что в переводе с латыни означает неизменный свет.
Биолюминесценция – способность биологических систем испускать свет – достаточно редкое явление в животном мире. Как полагают ученые, возможность распространять свечение позволяет организмам общаться, освещать местность вокруг себя, привлекать партнеров или иных живых существ, которые помогают им размножаться.

Слайд 14

Четко работают биологические часы у насекомых. Например, пчелы знают, когда раскрываются

определенные цветки, и навещают их ежедневно в одно и то же время. Пчелы также быстро усваивают, в какое время им выставляют на пасеке сахарный сироп.

Слайд 15

У человека не только сон, но и многие другие функции подчинены

суточному ритму. Примеры тому – повышение и понижение кровяного давления и выделения калия и натрия почками, колебания времени рефлекса, потливости ладоней и т.д. Особенно заметны изменения температуры тела: ночью она примерно на 1° С ниже, чем днем. Биологические ритмы у человека формируются постепенно в ходе индивидуального развития. У новорожденного они довольно неустойчивы – периоды сна, питания и т.д. чередуются бессистемно. Регулярная смена периодов сна и бодрствования на основе 24–25 часового цикла начинает происходить только с 15-недельного возраста.

Слайд 16

Приливные ритмы
У прибрежных морских животных часто наблюдаются приливные ритмы, т.е.

периодические изменения активности, синхронизированные с подъемом и спадом воды. Приливы обусловлены лунным притяжением, и в большинстве регионов планеты происходит два прилива и два отлива в течение лунных суток (периода времени между двумя последовательными восходами Луны.)

Приливы и отливы

Слайд 17

Поскольку Луна движется вокруг Земли в том же направлении, что и

наша планета вокруг собственной оси, лунные сутки примерно на 50 минут длиннее солнечных, т.е. приливы наступают каждые 12,4 часа. Такой же период у приливных ритмов. Например, рак-отшельник прячется от света в отлив и выходит из тени в прилив; с наступлением прилива устрицы приоткрывают свои раковины, разворачивают щупальцы актинии и т.п. Многие животные, в том числе некоторые рыбы, в прилив потребляют больше кислорода. С подъемом и спадом воды синхронизированы изменения окраски манящих крабов.

Слайд 18

Рак-отшельник

Слайд 19

Манящий краб

Слайд 20

Лунные ритмы
У некоторых морских животных размножение коррелирует с фазами Луны и

происходит обычно один раз (реже – дважды) на протяжении лунного месяца. Польза такой периодичности для вида очевидна: если яйца и сперма выбрасываются в воду всеми особями одновременно, шансы на оплодотворение достаточно высоки. Этот ритм эндогенный и, как считается, задается «пересечением» 24-часового циркадианного ритма с приливным, период которого 12,4 или 24,8 часа. Такое «пересечение» (совпадение) происходят с интервалами 14–15 и 29–30 суток, что соответствует лунному циклу.

Лунный цикл

Икрометание

Слайд 21

Лучше всего известен и, вероятно, наиболее заметен среди приливных и лунных

ритмов тот, что связан с размножением груниона – морской рыбы, мечущей икру на пляжах Калифорнии. В течение каждого лунного месяца наблюдаются два особенно высоких – сизигийных – прилива, когда Луна находится на одной оси с Землей и Солнцем (между ними или с противоположной от светила стороны). Во время такого прилива грунион нерестится, закапывая икринки в песок у самого края воды. В течение двух недель они развиваются практически на суше, куда не могут добраться морские хищники. В следующий сизигийный прилив, когда вода покрывает буквально нашпигованный ими песок, из всех икринок за несколько секунд вылупляются мальки, тут же уплывающие в море. Очевидно, что такая стратегия размножения возможна, только если взрослые грунионы чувствуют время наступления сизигийных приливов.

Сизигийный прилив

Грунион

Слайд 22

Низкочастотные ритмы
Биологические ритмы с периодами, намного превышающими один месяц, трудно

объяснить на основе биохимических флуктуаций, которыми, вероятно, обусловлены ритмы циркадианные, и механизм их пока неизвестен. Среди таких ритмов наиболее очевидны годичные. Если деревья умеренного пояса пересадить в тропики, они некоторое время будут сохранять цикличность цветения, сбрасывания листьев и периода покоя. Рано или поздно эта ритмичность нарушится, продолжительность фаз цикла будет все более неопределенной и в конечном итоге исчезнет синхронизация биологических циклов не только разных экземпляров одного и того же вида, но даже разных ветвей одного дерева.

Слайд 23

Тропики
В тропических областях, где условия среды практически постоянны в течение всего

года, местным растениям и животным часто свойственны долговременные биологические ритмы с периодом, отличным от 12 месяцев. Например, цветение может наступать каждые 8 или 18 месяцев. По-видимому, годичный ритм – это адаптация к условиям умеренной зоны.

Слайд 24

Значение биологических часов
Биологические часы полезны организму прежде всего потому, что позволяют

ему приспосабливать свою активность к периодическим изменениям в окружающей среде. Например, краб, избегающий света во время отлива, автоматически будет искать убежище, которое защитит его от чаек и других хищников, добывающих пищу на обнажившемся из-под воды субстрате. Чувство времени, присущее пчелам, координирует их вылет за пыльцой и нектаром с периодом раскрывания цветков. Аналогичным образом, циркадианный ритм подсказывает глубоководным морским животным, когда наступает ночь и можно подняться ближе к поверхности, где больше пищи.

Осьминог

Чайки

Слайд 25

Кроме того, биологические часы позволяют многим животным находить направление, пользуясь астрономическими

ориентирами. Это возможно, только если известно одновременно положение небесного тела и время суток. Например, в Северном полушарии солнце в полдень находится точно на юге. В другие часы, чтобы определить южное направление, надо, зная положение солнца, сделать угловую поправку, зависящую от местного времени. Используя свои биологические часы, некоторые птицы, рыбы и многие насекомые регулярно выполняют такие «расчеты».

Стая китов-убийц (касаток)

Дельфины

Слайд 26

Не приходится сомневаться, что перелетным птицам, чтобы находить дорогу к мелким

островам в океане, требуются навигационные способности. Вероятно, они используют свои биологические часы для определения не только направления, но и географических координат.

Журавли

Лебеди

Слайд 27

Проблемы, связанные с навигацией, встают не только перед птицами. Регулярные длительные

миграции совершают тюлени, киты, рыбы и даже бабочки

Слайд 28

Слайд 29

Стая акул-молотов

Слайд 30

Практическое применение биологических ритмов
Рост и цветение растений зависят от взаимодействия

между их биологическими ритмами и изменениями средовых факторов. Например, цветение стимулируется главным образом продолжительностью светлого и темного периодов суток на определенных стадиях развития растения. Это позволяет отбирать культуры, пригодные для тех или иных широт и климатических условий, а также выводить новые сорта. В то же время известны успешные попытки изменения биологических ритмов растений в нужном направлении. Например, птицемлечник аравийский (Ornithogallum arabicum), цветущий обычно в марте, можно заставить распускаться под Рождество – в декабре.

Слайд 31

С распространением дальних воздушных путешествий многие столкнулись с феноменом десинхронизации. Пассажир

реактивного самолета, быстро пересекающий несколько часовых поясов, обычно испытывает чувство усталости и дискомфорта, связанное с «переводом» своих биологических часов на местное время. Сходная десинхронизация наблюдается у людей, переходящих из одной рабочей смены в другую.

Слайд 32

Большинство отрицательных эффектов обусловлено при этом присутствием в организме человека не

одних, а многих биологических часов. Обычно это незаметно, поскольку все они «захватываются» одним и тем же суточным ритмом смены дня и ночи. Однако при сдвиге его по фазе скорость перенастройки различных эндогенных часов неодинакова. В результате сон наступает, когда температура тела, скорость выделения почками калия и другие процессы в организме еще соответствуют уровню бодрствования. Такое рассогласование функций в период адаптации к новому режиму ведет к повышенной утомляемости.

почка человека

Слайд 33

Накапливается все больше данных, свидетельствующих о том, что длительные периоды десинхронизации,

например при частых перелетах из одного часового пояса в другой, вредны для здоровья, однако насколько велик этот вред, пока не ясно. Когда сдвига по фазе избежать нельзя, десинхронизацию можно свести к минимуму, правильно подобрав скорость наступления сдвига.

десинхронизация

Часовые пояса

Слайд 34

Биологические ритмы имеют очевидное значение для медицины. Хорошо известно, например, что

восприимчивость организма к различным вредным воздействиям колеблется в зависимости от времени суток. В опытах по введению мышам бактериального токсина показано, что в полночь его смертельная доза выше, чем в полдень.

Слайд 35

Аналогичным образом изменяется чувствительность этих животных к алкоголю и рентгеновскому облучению.

Восприимчивость человека тоже колеблется, однако в противофазе: его организм беззащитнее всего в полночь. Ночью смертность прооперированных больных втрое выше, чем днем. Это коррелирует с колебаниями температуры тела, которая у человека максимальна днем, а у мышей – ночью.

Мыши

Слайд 36

Такие наблюдения наводят на мысль, что лечебные процедуры следует согласовывать с

ходом биологических часов, и определенные успехи здесь уже достигнуты. Трудность в том, что биологические ритмы человека, особенно больного, пока недостаточно исследованы. Известно, что при многих заболеваниях – от рака до эпилепсии – они нарушаются; яркий тому пример – непредсказуемые колебания температуры тела у больных. Пока биологические ритмы и их изменения как следует не изучены, использовать их на практике, очевидно, нельзя. К этому стоит добавить, что в некоторых случаях десинхронизация биологических ритмов может быть не только симптомом болезни, но и одной из ее причин.

Колебания температуры у недоношенного ребенка

Лечебные процедуры

Слайд 37

Список литературы
. Малая медицинская энциклопедия. — М.: Медицинская энциклопедия. 1991—96 гг.

Первая медицинская помощь. — М.: Большая Российская Энциклопедия. 1994 г.
Энциклопедический словарь медицинских терминов. — М.: Советская энциклопедия. — 1982—1984 гг.
Большая Советская Энциклопедия
Биологические ритмы /Под ред. Ю. Ашоффа: В 2 т.- М.: Мир, 1984.
Малахов Г. П. Биоритмология и уринотерапия.- СПб.: АО «Комплект», 1994.
Биологические ритмы здоровья /Гриневич В.//Наука и жизнь, 2005, № 1.