Биоритмы, их классификация. Предполагаемые механизмы регуляции биоритмов.
Биоритмы — это периодически повторяющиеся изменения характера и интенсивности биологических процессов и явлений. Они свойственны живой материи на всех уровнях ее организации — от молекулярных и субклеточных до биосферы. Являются фундаментальным процессом в живой природе. Одни биологические ритмы относительно самостоятельны (например, частота сокращений сердца, дыхания), другие связаны с приспособлением организмов к геофизическим циклам — суточным, годичным и т. п.
Классификации биоритмов.
I. По длине периода
Циркадианные ритмы - с периодом около 24 часов - наиболее изучены. Причина их столь широкой известности состоит отчасти в том, что они наиболее распространены (достаточно сказать, что суточные ритмы наблюдаются почти у всех живых организмов), а отчасти в том, что наблюдать менее продолжительныве явления проще, чем длящиеся месяц или год.
Свое название циркадианные ритмы получили в связи с тем, что после искусственного устранения синхронизирующего фактора (т.е. создания постоянных условий), отмечалось сохранение ритма с периодом несколько отличающимся от исходных значений, т.е. биологические ритмы живых организмов не совпадали строго по времени с ритмическими колебаниями в природе и укладывались в период, несколько больший, чем 24 часа. Поэтому их назвали околосуточными или циркадианными (от лат. circa приблизительный и dies - день).
Понятие суточного ритма относится строго к 24-часовому. Этот ритм связан с вращением Земли вокруг своей оси. Понятия "дневной" и "ночной" нельзя применять в сочетании со словом "ритм", так как они относятся к конкретным частям суток, а не определяют длину периода.
Биоритмы человека с периодами короче циркадианных назвали ультрадианными, а длиннее - инфрадианными.
Ультрадианные ритмы - околочасовые. Это короткие ритмы, границы которых точно не установлены. Ультрадианные ритмы известны для многих свойств клетки: синтеза белка и его этапов, секреции, аксоплазматического тока, активности ферментов (изучено около 20 в разных клетках), концентрации АТФ и других аденилатов, включая цАМФ, полиаминов, дыхания клеток, рН цитоплазмы и др. Они найдены у бактерий, одноклеточных и в клетках различных беспозвоночных и позвоночных животных, а также у растений. Известны органные околочасовые ритмы. У позвоночных, например, это интегральные ритмы дыхания, частоты сердечных сокращений, температуры тела, активности мозга, концентрации гормонов в крови (около 10 примеров разных гормонов у различных животных и человека). Ритмы активности пищеварительной системы также имеют четкие околочасовые составляющие: таков ритм синтеза и выделения слюны, секреции ферментов поджелудочной железы, желчи, сокращений желудка и кишечника.
Инфрадианные ритмы - с периодом более 24 часов. Среди них выделяют:
циркасептанные ритмы - с периодом 7 ± 3 сут
циркадисептанные - 14 ± 3 сут
циркавигинтанные - 21 ± 3 сут
циркатригинтанные - 30 ± 5 сут
цирканнуальные ритмы - 1 год ± 2 мес
Цирканнуальные (окологодичные) ритмы - одни из наиболее универсальных в живой природе. Закономерные изменения физических условий в течение года обусловили множество разнообразных адаптаций в эволюции видов. Наиболее важные из них, например фотопериодизм, связанный с размножением или с успешным переживанием неблагоприятных периодов года.
II. По источнику происхождения
Классификация Смирнова В.М. (2004)
-физиологические,
-геофизические,
-геосоциальные биоритмы.
а) Физиологические ритмы - непрерывная циклическая деятельность всех органов, систем, отдельных клеток организма, обеспечивающая выполнение их функций и протекающая независимо от социальных и геофизических факторов.
Физиологические биоритмы сформировались в процессе эволюции в результате возрастания функциональной нагрузки на отдельные клетки, органы, системы.
Значение физиологических ритмов заключается в обеспечении оптимального функционирования клеток, органов и систем организма. Исчезновение физиологических биоритмов означает прекращение жизни. Возможность изменения частоты физиологических ритмов обеспечивает быструю адаптацию организма к различным условиям жизнедеятельности.
б) Геосоциальные биоритмы формируются под влиянием социальных и геофизических факторов.
Значение геосоциальных биоритмов заключается в приспособлении организма к режиму труда и отдыха. Возникновение в живых системах автоколебаний с периодами, близкими к циклам труда и отдыха, свидетельствует о высоких адаптивных возможностях организма.
в) Геофизические биоритмы - это циклические изменения деятельности клеток, органов, систем и организма в целом, а также резистентности, миграции и размножения, обусловленные геофизическими факторами. Геофизические биоритмы представляют собой циклические колебания физиологических биоритмов, обусловленные изменениями факторов среды обитания.
Геофизические биоритмы сформировались под действием природных факторов, во многом они связаны с временами года, фазами Луны.
Значение геофизических биоритмов – они обеспечивают приспособление организма к циклическим изменениям в природе.
III. По выполняемой функции
По выполняемой функции биологические ритмы делят на физиологические и экологические.
а) Физиологические ритмы – рабочие циклы отдельных систем (сердцебиение, дыхание и т. п.).
б) Экологические (адаптивные) - служат для приспособления организмов к периодичности окружающей среды.
