МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования
«Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ» (НИЯУ МИФИ)
НОВОУРАЛЬСКИЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ
КАФЕДРА УПРАВЛЕНИЯ КАЧЕСТВОМ
ЭКОЛОГИЯ
БИОЛОГИЧЕСКИЕ РИТМЫ,
ИХ АДАПТИВНАЯ РОЛЬ В АНТРОПОГЕННЫХ ЭКОСИСТЕМАХ
Методические указания
по выполнению практической работы
для студентов всех направлений
всех форм обучения
Новоуральск 2013
УДК 574 (075.8)
МиМ_________13
Биологические ритмы, их адаптивная роль в антропогенных системах.
Методические указания по выполнению практической работы по курсу «Экология» для студентов всех направлений всех форм обучения. – Новоуральск: изд. НТИ НИЯУ «МИФИ», 2013. – 13с.
Составила ст. преподаватель Гацкова Ю.В.
Методические указания рассмотрены на заседании кафедры «Физического воспитания и
безопасности жизнедеятельности»
«___»________2013 г. протокол №____
Зав.кафедрой УК
к.т.н………. А.В.Карякин
СОГЛАСОВАНО:
Председатель методической комиссии НТИ
д.т.н., профессор А.Е. Беляев
СОДЕРЖАНИЕ
Введение ………………………………………………………………………………...4
1 Цели и задачи работы ………………………………………………………………..4
2 Теоретическая сведения ……………………………………………………………..5
3 Порядок выполнения работы ………………………………………………………..7
4 Контрольные вопросы ………………………………………………………………12
5 Требования к оформлению и содержанию отчета ………………………………...12
Литература ……………………………………………………………………………...12
ВВЕДЕНИЕ
В данной практической работе студенты знакомятся с основными понятиями биоритмологии (биоритмы, основные виды и типы биоритмов, десинхроз и др.), изучают причины и последствия нарушения биоритмов.
Студенты приобретают навыки определения типа суточного биоритма, учатся анализировать влияние факторов антропогенных систем на здоровье человека и делать выводы.
Данная практическая работа наглядно демонстрирует необходимость экологических знаний для сохранения здоровья каждого человека, для поддержания высокой работоспособности.
Методика содержит сведения, необходимые для реализации поставленной цели. Приведенный перечень контрольных вопросов по материалам практического задания и наличие ответов в тексте
позволяет получить и систематизировать знания по данной теме.
Практическая работа направлена на формирование у студентов экологического мировоззрения.
ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ РАБОТЫ
Целью работы является изучение основных понятий и закономерностей биоритмологии, методик определения типа суточного ритма и определения фазы физического, эмоционального и интеллектуального циклов.
Задачи работы:
– изучить теоретические сведения по теме работы;
– определить свой тип суточного биоритма;
– определить длительность индивидуальной минуты;
– определить, в какой фазе физического, эмоционального и интеллектуального циклов находится студент;
– сделать выводы и сформулировать рекомендации по поддержанию работоспособности и планированию режима труда и отдыха.
ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ
2.1 Основные понятия
На протяжении всей своей истории человечество имеет дело с суточными, месячными, сезонными, годовыми ритмами, обусловленными планетарными явлениями и влияющими на геологические, климатические, биологические и другие процессы.
Под ритмами (от греч. rheo – теку) понимают повторение одного и того же события через строго определенные. Важнейшим ритмом для всего живого на Земле является суточный ритм, определяемый такими факторами, как вращение Земли, колебания температуры, влажности [1].
Биоритмы – периодические изменения интенсивности и характера биологических процессов, которые самоподдерживаются и самовоспроизводятся в любых условиях.
Системой, насквозь пронизанной ритмами, является человеческий организм. Ритмично все: работа внутренних органов, тканей, клеток, пульсация сердца и частота дыхания, давление в кровеносных сосудах, электрическая активность мозга.
Биоритмы характеризуются периодом, частотой, фазой и амплитудой. Период – продолжительность одного цикла колебаний в единицу времени. Частота ритмов – частота периодических процессов в единицу времени. Фаза – часть цикла, измеряемая в долях периода (начальная, конечная и т.д.). Амплитуда – размах колебаний между максимумом и минимумом.
В системе биоритмов организма человека различают физиологические и экологические ритмы. Физиологические ритмы – циклические колебания в различных системах организма – носят постоянный характер и почти не зависят от температуры и состава внешней среды. Экологические ритмы – зависят от циклических изменений окружающей среды, благодаря чему организм готов к восприятию внешних сигналов в определенные интервалы времени. Эти ритмы испытывают большое влияние таких факторов среды, как суточные, приливные, лунные и годичные ритмы [2].
Ритмы биологической активности с периодом около суток носят название циркадных (от лат. circa – вокруг, dies – день). Изучение закономерностей этих ритмов приобретает всё возрастающее практическое значение в связи с круглосуточной работой предприятий, жизнью на Севере, освоением Мирового океана, с длительным пребыванием под водой, развитием космонавтики, межконтинентальными перелетами [1].
Суточный (циркадный) ритм является ведущим в жизнедеятельности человека. Этот ритм связан с одним оборотом Земли вокруг своей оси и длится около 24 часов (солнечные сутки). При этом в течение суток закономерно изменяются освещенность, температура, влажность атмосферы, напряженность электрического и магнитного поля Земли и даже интенсивность потока солнечных частиц [2].
2.1 Типы суточных биоритмов: «совы», «жаворонки», «голуби»
Поскольку суточный биоритм имеет генетические предпосылки, то врожденный тип этого ритма не у всех людей одинаков. Как утверждают специалисты, существуют три типа циркадных ритмов: утренний, вечерний и средний (аритмик). Согласно этому утверждению, у представителей первого типа, «жаворонков», основная активность и высокий уровень физиологических процессов прослеживается в первой половине дня. Они рано просыпаются, чувствуют себя бодрыми и работоспособными в первой половине дня, а вечером испытывают сонливость и рано ложатся спать. Для них «Утро вечера мудренее!»
У представителей второго типа, «сов», высокий уровень активности и физиологических процессов отмечается во второй половине дня. Они засыпают далеко за полночь, просыпаются поздно и встают с трудом, т.к. наиболее глубокий период сна у них утром. Работают «совы» лучше во второй половине дня и вечером. Для них существует поговорка: «К вечеру лентяи становятся прилежными».
И, наконец, у представителей среднего типа, «голубей», главный период высокой активности и физиологических процессов приходится на середину дня и охватывает два периода времени 10-12 и 16-18 часов. В соответствии с этим их работоспособность изменяется по М-образной кривой [3].
Специалисты, изучая разные группы людей, пришли к выводу, что соотношение людей разного типа примерно такое: «жаворонков» - 20-25%, «сов» - 30-40%, остальные – «голуби». Воздадим хвалу «жаворонкам» и постараемся найти что-то хорошее и у «совы».
По некоторым данным, люди типа «совы» менее других подвержены дезориентации и панике. Другие исследователи утверждают, что «сове» присущи качества, необходимые людям «критических» профессий: космонавтам, летчикам, пожарным, саперам… Но «сова» гораздо чаще страдает язвой желудка, гипертонией, стенокардией. Средний суточный выброс гормонов у «сов» в 1,5 раза выше, чем у «жаворонков». Это тот «допинг», за счет которого обеспечивается вечерняя и ночная активность человека. Как любой допинг, он не проходит для организма бесследно.
2.2 Физический, эмоциональный и интеллектуальный циклы
Определенное влияние на состояние физиологических функций организма человека оказывают периодические изменения положения Луны относительно Солнца и Земли, действие гравитационных сил, влияющее на интенсивность приливов и отливов, геофизические явления. Большой интерес представляет теория биоритмов, согласно которой с момента рождения человека у него наступают ритмические колебания функционального состояния с околомесячным периодом. Так, считают, что физический цикл завершается за 23 дня и определяет широкий диапазон физических свойств организма, включая сопротивляемость болезням, силу, координацию, скорость, физиологию, ощущение хорошего физического самочувствия. Эмоциональный цикл, длящийся 28 дней, управляет творчеством, восприимчивостью, психическим здоровьем, мышлением, восприятием мира и самих себя. Интеллектуальный цикл имеет период в 33 дня, он регулирует память, бдительность, восприимчивость к знаниям, логические и аналитические функции мышления.
Дни перехода от положительной фазы к отрицательной являются критическими, что проявляется в физическом цикле несчастными случаями, в эмоциональном – нервными срывами,
в интеллектуальном цикле – ухудшением качества умственной работы. Опасность увеличивается, когда критические дни разных циклов совпадают.
Одним из критериев эндогенной организации биологических ритмов является длительность индивидуальной минуты (ИМ). У здоровых людей величина ИМ является относительно стойким показателем, характеризующим эндогенную организацию и адаптационные способности организма. У лиц с высокими способностями к адаптации ИМ превышает минуту физического времени, у хорошо адаптирующихся ИМ – 62,9 - 69,71с, у лиц с невысокими способностями к адаптации ИМ равна в среднем 47,0-46,2 с. ИМ имеет циркасептальный ритм – её величина максимальна во вторник и среду и минимальна в пятницу и субботу. По величине ИМ можно судить также о наступлении утомления у учащихся и взрослых людей.
С учетом этого величина ИМ может быть исследована в начале и конце занятия, в течение дня, недели, месяца, года. Эти данные позволят выявить циркадные, недельные, сезонные ритмы индивидуальной минуты, функциональное состояние организма и его адаптивные возможности в любое время [1].
2.4 Десинхроз – современная социальная болезнь
Нарушение суточных биоритмов приводит к десинхрозу – поломке биологических часов. Десинхроз – это самая современная социальная болезнь. Она чаще всего обнаруживается у студентов, бизнесменов, путешественников.
Различают два вида десинхроза - внешний и внутренний. Внешний десинхроз наблюдается при быстрой смене часовых поясов. При этом привычное время сна, а соответственно и работы, запаздывает при перелете на запад и наступает раньше обычного при перелёте на восток. Организм не может сразу перестроиться в соответствии с этим внезапным сдвигом. Время полного приспособления к новым временным условиям может варьироваться весьма существенно: от нескольких недель до нескольких месяцев. Легче переносится перелет в западном направлении, чем в восточном. Внешний десинхроз (послеполетный стресс) характеризуется расстройством сна, снижением работоспособности и целым комплексом других неприятных отклонений в состоянии здоровья.
Сущность внутреннего десинхроза заключается в нарушении естественных взаимоотношений циркадных ритмов разных органов и систем. Он чаще всего возникает, когда человек не придерживается правильного ритма чередования труда и отдыха, при сдвиге сна на непривычные часы суток и т.п. Внутренний десинхроз проявляется довольно легко, но избавиться от него трудно. Особенно часто внутренний десинхроз появляется при выполнении работ с большим нервным напряжением. Так, у студентов в период экзаменационной сессии нередко повышается температура и артериальное давление, а также учащается пульс в поздние часы до величин, характерных для дневного времени.
Нарушение биоритмов может быть обусловлено и внутренними причинами – расстройством функции тех или иных органов. Врачи часто используют десинхроз в диагностике болезни.
Рассогласование циркадного биоритма происходит даже при однократном употреблении алкоголя и восстанавливается только через 15 часов. А при хроническом пристрастии к спиртному десинхроз сохраняется длительное время. При этом также долго восстанавливаются биоритмы половых желёз. Отсюда – длительная импотенция алкоголиков.
Таким образом, причины, вызывающие десинхроз, самые различные. Поэтому хронобиологи рассматривают десинхроз как составную часть реакций организма на различные воздействия, как его ответ на сильные или даже слабые раздражители, действующие в течение длительного времени.
В заключение нужно отметить, что биоритмология – молодая наука, у неё нет достаточного количества объективно бесспорных наблюдений и экспериментов, которые можно было бы толковать только так и не иначе. Однако уже имеющиеся данные говорят, что роль биологических ритмов в нашей жизни куда более важна, чем предполагали раньше [3].
ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ
3.1 Определение длительности индивидуальной минуты.
Длительность индивидуальной минуты (ИМ) определяют по методу Халберга (1969). Для этого по команде экспериментатора испытуемый начинает счет секунд про себя (от 1 до 60). Число 60 испытуемый произносит вслух. Истинное время фиксируют при помощи секундомера. Для надежности ИМ определяют 2-3 раза. Средний показатель заносится в отчет.
Определите длительность ИМ в начале и в конце занятия.
Обработка результатов и выводы
Сопоставьте ваши показатели со среднестатистическими по таблице 1.
Таблица 1. Возрастная динамика длительности индивидуальной минуты (ИМ)
| № | Возраст | ИМ, с мужчины | ИМ, с женщины | Р | ИМ, с оба пола |
| 6 лет 7 лет 12 лет 13 лет 16 лет 17 лет 20 лет 21 год | 36,8±1,4 40,8±0,8 41,9±0,6 47,2±0,6 55,1±1,0 58,8±1,4 59,8±1,4 60,2±1,4 | 36,9±1,6 43,2±2,2 43,6±1,1 41,3±2,2 56,9±1,9 58,1±1,2 58,9±1,2 59,1±1,3 | >0,5 >0,5 >0,1 <0,05 >0,5 >0,5 >0,2 >0,1 | 36,8±1,0 41,2±1,2 42,4±0,8 43,6±1,3 56,4±1,1 58,3±1,0 59,3±1,0 59,8±1,0 |
Примечание: Р – достоверность межполовых различий.
Сделайте вывод о соответствии длительности вашей ИМ возрастной норме и о степени адаптации к учебным нагрузкам, судя по её изменению к концу занятия.
3.2 Определение типа суточного биоритма (хронобиотипа )
Определение типа суточного биоритма необходимо для того, чтобы знать динамику суточной работоспособности и соответственно планировать свой режим труда и отдыха.
С помощью предлагаемого теста определите свой хронобиотип. При выполнении тестового задания придерживайтесь следующих рекомендаций:
- Прежде чем ответить на вопрос, прочтите его очень внимательно.
- Ответить необходимо на все вопросы в заданной последовательности.
- На каждый вопрос надо ответить независимо от другого вопроса.
- Для всех вопросов даны на выбор ответы с оценочной шкалой. Выберите только один ответ. Под некоторыми вопросами вместо ответов вы увидите шкалу. Отметьте на шкале то место, которое вам кажется наиболее подходящим.
- На каждый вопрос старайтесь ответить с максимальной откровенностью.
| № | всего | |||||||||||||||||||
| Баллы |
Вопросы с приложенными оценочными тестами
1. Когда вы предпочитаете вставать, если имеете совершенно свободный от планов день и можете руководствоваться только личными чувствами? (Выберите одну клеточку).
Часы суток:
5.00 5.30 6.00 6.30 7.00 7.30 8.00 8.30 9.00 9.30 10.00 10.30 11.00 11.30
I 5 I 4 I 3 I 2 I 1 I
2. Когда вы предпочитаете ложиться спать, если совершенно свободны от планов на вечер и можете руководствоваться только личными чувствами? (Выберите одну клеточку.)
Часы суток:
20.00 20.30 21.00 21.30 22.00 22.30 23.00 23.30 24.00 00.30 1.00 1.30 2.00 2.30
I 5 I 4 I 3 I 2 I 1 I
3. Какова степень вашей зависимости от будильника, если утром вы должны вставать в определенное время? Совсем независим 4
Иногда зависим 3
В большой степени зависим 2
Полностью зависим 1
4. Как легко вы встаете утром при обычных условиях? Очень тяжело 1
Относительно тяжело 2
Сравнительно легко 3
Очень легко 4
5. Как вы деятельны в первые полчаса после утреннего вставания?
Большая вялость 1
Небольшая вялость 2
Относительно деятелен 3
Очень деятелен 4
6. Какой у вас аппетит после утреннего вставания в первые полчаса?
Совсем нет аппетита 1
Слабый аппетит 2
Сравнительно хороший аппетит 3
Очень хороший аппетит 4
7. Как вы себя чувствуете в первые полчаса после утреннего вставания?
Очень усталым 1
Усталость в небольшой степени 2
Относительно бодр 3
Очень бодр 4
8. Если у вас на следующий день нет никаких обязанностей, когда вы ложитесь спать по сравнению с вашим обычным временем отхода ко сну?
Всегда или почти всегда в обычное время 4
Позднее обычного менее, чем на час 3
На 1-2 часа позднее обычного 2
Позднее обычного больше, чем на 2 часа 1
9. Вы решили заниматься физкультурой (физзарядкой, физической тренировкой). Ваш друг предложил заниматься дважды в неделю, по 1 часу утром, между 7 и 8 часами. Будет ли это благоприятным временем для вас?
Мне это время очень благоприятно 4
Для меня это время относительно приемлемо 3
Мне будет относительно трудно 2
Мне будет очень трудно 1
10. В какое время вечером вы так сильно устаете, что должны идти спать? (Выберите одну клеточку).
Часы суток:
20.00 20.30 21.00 21.30 22.00 22.30 23.00 23.30 24.00 0.30 1.00 1.30 2.00 2.30
I 5 I 4 I 3 I 2 I 1 I
11. Вас собираются нагрузить 2-часовой работой в период наивысшего уровня вашей работоспособности. Какой из 4-х данных сроков вы выберете, если вы совершенно свободны от дневных планов и можете руководствоваться только личными чувствами?
8.00 – 10.00 6
11.00 – 13.00 4
15.00 – 17.00 2
19.00 – 21.00 0
12. Если вы ложитесь спать в 23.00, то какова степень вашей усталости?
Очень усталый 5
Относительно усталый 3
Слегка усталый 2
Совсем не усталый 0
13. Какие-то обстоятельства заставили вас лечь спать на несколько часов позднее обычного. На следующее утро нет необходимости вставать в обычное для вас время. Какой из 4-х указанных вариантов будет соответствовать вашему состоянию?
Я просыпаюсь в обычное для себя время и не хочу спать 4
Я просыпаюсь в обычное для себя время и продолжаю дремать 3
Я просыпаюсь в обычное для себя время и снова засыпаю 2
Я просыпаюсь позднее, чем обычно 1
14. Вам предстоит какая-либо работа или отъезд ночью, между 4 и 6 часами. На следующий день у вас нет никаких обязанностей. Какую из следующих возможностей вы выберете?
Сплю сразу после ночной работы 1
Перед ночной работой дремлю, а после неё сплю 2
Перед ночной работой сплю, а после неё дремлю 3
Полностью высыпаюсь перед ночной работой 4
15. Вы должны в течение 2-х часов выполнять тяжелую физическую работу. Какие часы вы выберете, если у вас полностью свободный график дня и вы можете руководствоваться только личными чувствами?
8.00 – 10.00 4
11.00 – 13.00 3
15.00 – 17.00 2
19.00 – 21.00 1
16. У вас возникло решение серьезно заниматься закаливанием организма. Друг предложил делать это дважды в неделю, по 1 часу, между 22 и 23 часами. Как вас будет устраивать это время?
Да, полностью устраивает. Буду в хорошей форме 1
Буду в относительно хорошей форме 2
Через некоторое время буду в плохой форме 3
Нет, это время меня не устраивает 4
17. Представьте, что вы сами можете выбрать график своего рабочего времени. Какой 5-часовой непрерывный график работы вы выберете, чтобы работа стала для вас интереснее и приносила большее удовлетворение? (Выберите пять клеточек подряд)
Часы суток:
24 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23
I 1 I 5 I 4 I 3 I 2 I 1 I
(При подсчете берется большее цифровое значение).
18. В какой час суток вы чувствуете себя «на высоте»? (Выберите одну клеточку)
Часы суток:
24 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23
I 1 I 5 I 4 I 3 I 2 I 1
19. Иногда говорят «утренний человек» и «вечерний человек». К какому типу вы себя относите? Четко к утреннему типу – «Жаворонок» 6
Скорее, к утреннему типу, чем к вечернему 4
Индифферентный тип – «Голубь» 3
Скорее, к вечернему типу, чем к утреннему 2
Четко к вечернему типу – «Сова» 0
