Ritmica în biologie este ... Coeficientul ritmicității

Ritmica în biologie este un fenomen foarte interesant. O mulțime de oameni de știință studiază acum acest fenomen. Ritmica în biologie este un proces universal care implică toate organismele vii. Veți fi convins de acest lucru după ce ați citit acest articol.

Principiul unității mediului și a organismului este unul dintre principiile științei naturale moderne. Toate organismele vii, precum și superorganismele, care formează o unitate cu mediul în care trăiesc, au ritmul tuturor proceselor lor. Activitatea lor de viață este supusă unor ritmuri periodice, care reflectă reacțiile la ritmurile întregului univers (geofizice, astronomice), precum și la natură.

PY Sokolov, sociolog rus, ia act de faptul că toată viața animalelor și a plantelor, precum și cu ea, și persoanele care se confruntă în mod constant și veșnic efectele lumii fizice și îndeplinește reacțiile pulseaza ritmice bătăile inimii lumii.

Ce sunt ritmurile biologice?

Să analizăm mai detaliat conceptul de interes. Ritmurile biologice sunt modificări periodice recurente în natura și intensitatea fenomenelor și proceselor biologice. Aceste procese periodice au o extindere frecvență. Ele apar pe fiecare dintre ele nivelurile de trai sisteme. Cu cât biosistemele sunt mai complexe, cu atât mai multe bioritme au. Ele sunt fixate la nivel genetic. Ritmicitatea în biologie este un fenomen foarte important pentru adaptarea și selecția naturală a organismelor.

Prezența sa se datorează sincronizării proceselor biochimice. Deoarece un organism viu este un sistem ierarhic, trebuie să-și echilibreze funcționarea cu sincronizarea diferitelor subsisteme și nivele nu numai în timp, ci și în spațiul biologic.

În acest articol, veți învăța în detaliu despre ceea ce este ritmul în biologie. Manifestările, proprietățile, exemplele vor fi, de asemenea, luate în considerare mai jos.

Chronobiologie: apariția și dezvoltarea

Știința, care studiază bioritmii, se numește cronobiologie. Este bine cunoscut inca din cele mai vechi timpuri ca petalele și frunze de plante, în funcție de momentul zilei pentru a efectua anumite mișcări. Carl Linnaeus din nou în 1745 a inventat „ceas de flori“ (imaginea de mai jos) pentru a determina timpul pentru a deveni liber și de închidere de flori.

În prima jumătate a secolului al XIX-lea, primele studii ale ritmurilor circadiene au fost deja efectuate la om, cum ar fi temperatura corpului, frecvența urinării și bătăile inimii. În manualele cu privire la fiziologia acestei perioade, există indicii ale existenței funcțiilor ritmice, care sunt endogene, adică apar în corpul însuși. În 1936, caracterul endogen al ritmurilor zilnice de plante și flori a fost în cele din urmă stabilit. Pentru aceasta, orice influență externă asupra lor a fost exclusă.

Alte pietre de hotar în dezvoltarea științei de chronobiology - deschiderea orientării păsărilor și a albinelor în zbor de soare, confirmarea existenței corpului uman de ritmul circadian endogen. Un nou impuls pentru această știință a fost dat ca rezultat al explorării cosmosului. Ca și înainte, principalul interes al oamenilor de știință în studiul ritmurilor biologice este studiul ritmuri anuale, lunare și diurne.

Ritmuri fiziologice și adaptive

Următoarele sunt clasificările lor din punctul de vedere al interacțiunii dintre mediu și organism.

1. Ritmurile adaptive (bioritmuri) sunt oscilații care apar în perioade apropiate celor mai importante cicluri geofizice. Rolul lor este de a adapta diferite organisme la schimbările din mediul extern care apar periodic. Frecvența lor este stabilă.
2. Ritmurile fiziologice (de lucru) - fluctuații, care reflectă activitatea sistemelor fiziologice ale acestui sau acelui organism. Frecvența acestora variază considerabil și depinde de starea organismului dat.

Ritmurile exogene și endogene

Ritmurile de natura originii sunt împărțite în exogene și endogene. Exogene - răspunsul organismului la schimbările de mediu. Acestea apar ca rezultat al acțiunii proceselor de autoreglare, caracterizate prin feedback întârziat. Acestea sunt supuse unor influențe externe, care pot afecta amplitudinea lor și pot schimba și faza bioritmelor.

Ritmurile pe niveluri de organizare a biosistemei și frecvență

Ritmurile sunt, de asemenea, împărțite în funcție de nivelurile de organizare ale unui anumit biosistem. Ele sunt subdivizate în biosferic, populație, organism, organ și celular.

În funcție de frecvența acestora, acestea sunt:

• ritmuri de frecvență înaltă (de la o fracțiune de secundă la 30 de minute);
• medie (de la 30 de minute la 28 de ore);
• mezoritmuri (de la 28 de ore la 7 zile);
• macro-ritmuri (de la 20 de zile la un an);
• megarhtms (periodicitate - zeci de ani).

Natura bioritmelor

Un organism viu, în conformitate cu cele mai comune ipoteza este sistemul oscilatorie independent, caracterizat printr-un set de ritmuri conectate intern. Ciclurile metabolismului (catabolism și metabolism) apar în celule continuu. Acestea sunt complexe ale diferitelor reacții biochimice - sinteza și scindarea substanțelor. In celulele ca o consecință, în conformitate cu ciclurile metabolice continuu apar modificări concentrațiile de diverse substanțe (produse metabolice, enzime și transfer de matrice ARN, etc.) Participarea la reacții biochimice. Parametrii mediului intern al biosistemelor ca urmare a acestor reacții fac fluctuații continue, deviind de valorile medii.

In organismele vii, senzorii care determină natura și rata proceselor metabolice, sunt hormoni și modulatorii alosterici care susțin ritmicitate în biologie. Aceasta monitorizează continuu starea corpului. Și tinde să mențină mediul constanță (homeostazia) intern -. PH, temperatura, presiunea osmotică, concentrația substanțelor etc. Multe mecanisme sunt implicate în menținerea homeostaziei. Acestea sunt construite în principal pe principiul feedback-ului. De exemplu, un exces de glucoză din sânge declanșează mecanismul de stocare al acestei substanțe (sub formă de glicogen). Dimpotrivă, deficitul său conduce la o digestie crescută a glicogenului.

Următoarele pot fi deduse din aceasta. În organismele vii, nici un proces nu este continuu. Acesta trebuie să alterneze în mod necesar în sens opus cu regia: .. O odihnă de lucru, respirație la respirație, starea de somn sinteza divizare Wake, etc. organismului viu, astfel, nu poate fi static. Se caracterizează printr-un astfel de concept ca ritm. Prezența acestei proprietăți a unui organism viu poate fi determinată chiar prin simpla observație. Este posibil să observați că unele (de fapt, toate) din energia sa și parametrii fiziologici sunt întotdeauna în măsură să se angajeze fluctuații în amplitudine și frecvență în raport cu valorile medii.

Astfel de fluctuații sunt bioritmuri. Cu ajutorul lor, organismele vii asigură stabilitatea stării lor termodinamice. Vă permite să vă adaptați cu succes la mediul înconjurător, modificările sale ciclice sunt exact ritmul. Definiția acestui fenomen a fost dată la începutul acestui articol.

Ceas intern

Un senzor de timp extern nu este necesar pentru sincronizarea sistemului la un grad ridicat de conjugare a tuturor subsistemelor sale. În procesul de dezvoltare a organismului, programul innascut de ordonare a funcțiilor în timp este modificat, permițându-i să se adapteze la profilul temporal al mediului. Un astfel de organism este capabil să "prevadă" ora din zi. Acest lucru îi permite să conecteze în prealabil diferite efecte, care nu sunt incluse în răspuns imediat. De exemplu, temperatura corporală, precum și conținutul în plasmă al corticosteroizilor în somn normal, încep să crească cu mult înainte de sfârșit. Prin urmare, trezirea uneori apare mai devreme decât se aprinde lumina.

Iată alte exemple de ritm. Numai acele organisme supraviețuiesc în procesul de selecție naturală, care are capacitatea de a nu doar pentru a prinde în varietatea sălbatică de schimbări, dar, de asemenea, regla ritmul vibrațiilor externe mașină de ritm. De exemplu, animalele alternează ritmul de veghe și somn, astfel încât să contribuie la asigurarea unor condiții favorabile pentru extragerea alimentelor. În natură, sistemul de reproducere (perioadele de fertilitate și infertilitate) este de asemenea adaptată la condițiile de mediu care sunt cele mai optime să crească descendenți. Multe păsări cad în sud în toamnă. Acesta este un exemplu al modului în care se manifestă ritmul. Biologia cunoaște multe alte exemple. Deci, unele animale intră în hibernare. Acest lucru îi ajută să supraviețuiască, în ciuda faptului că este extern condiții naturale sunt extreme.

Bioritmuri zilnice

Ritmul circadian în biologie - ce este? Să ne dăm seama. Bioritmurile zilnice (circadiene) includ astfel de fenomene și schimbări în natura și intensitatea proceselor biologice, frecvența recurenței fiind de 24 ± 4 ore. Majoritatea proceselor fiziologice și biochimice ale metabolismului, mișcării, dezvoltării, creșterii sunt supuse acestor ritmuri, care sunt cauzate de ritmul circadian (zilnic) al mediului extern. Aceasta, la rândul său, este legată de rotație în jurul axei planetei noastre. Exemple de astfel de procese: intensitatea metabolismului, fluctuațiile temperaturii corporale, frecvența diviziunii celulare. Pentru toți, ritmica zilnică este caracteristică.

Biologia este o știință care studiază nu numai animalele, ci și plantele. În cele din urmă, în particular, ciclurile ritmice de scădere a frunzelor și de închidere a florilor sunt observate pe timp de noapte. În timpul zilei, ele sunt dezvăluite. Ritmurile sunt păstrate chiar și atunci când nu există lumină solară. Acest lucru a fost confirmat de experimentele sale. Shnol, biofizician rus. El ia dat ca exemplu un fasole maran. Frunzele ei s-au ridicat și au căzut dimineața și seara, chiar dacă planta era într-o cameră întunecată. Părea că și-a simțit timpul și a determinat-o prin ceasul fiziologic intern.

Plantele determină, de obicei, durata zilei pentru trecerea de la o formă la alta a pigmentului fitocrom, când se schimbă caracteristicile soarelui (compoziția sa spectrală). De exemplu, soarele la apusul soarelui are o culoare roșie deoarece lumina roșie are cea mai lungă lungime de undă și mai puțin albastră, se disipează. În crepuscul sau în soare, o mulțime de radiații în infraroșu și roșu. Acest lucru este perceput de plante, care arată un ritm zilnic.

Biologia este o știință în care, până în prezent, sa acumulat o vastă experiență în privința animalelor diferite. Sa constatat, în special, că alternanța perioadelor de odihnă și a activității animalelor (noapte și zi) se referă, de asemenea, la ritmurile zilnice. Pentru ei este important determinarea timpului nu absolută, ci relativă. Ei trebuie să știe când soarele se ridică și șade, deoarece ființele de zi folosesc partea ușoară a zilei pentru a căuta mâncare, iar cele de noapte - cea întunecată.

Să dăm un exemplu - să luăm în considerare ritmul zilnic al crabului invitat pe coasta Oceanului Atlantic. El isi schimba culoarea, aratand un ritm zilnic. Biologia este o știință care, ca și alții, dezvăluie modele. De ce își schimbă crabul culoarea? Să ne dăm seama.

Crabul este mai ușor în dimineața, dar când soarele se ridică deasupra orizontului, devine mai întunecat. Redând un rol de protecție, pigmentul protejează crabul primit de la razele fierbinți ale soarelui. Dacă există o ieșire, aceasta este ajutată de o culoare mai închisă pentru a rămâne neobservată pe nisipul de coastă. Anume, există un crab trimis să caute mâncare.

Ritmurile zilnice la om

În jurul 300 din funcțiile fiziologice care au ritmul circadian observate în corpul uman. Greutatea corporală, bazată pe sistemul circadian uman este maxim la 18-19 ore, rata respiratorie - 13-16 ore, ritm cardiac - 15-16 ore, nivelul sanguin de eritrocite - 11-12 ore leucocitele - 21 -23 ore, etc.

Procesele mentale accelerează seara și încetinesc dimineața. Ritmurile funcțiilor mentale și fiziologice, la rândul lor, sunt afectate de schimbări în stare de veghe și somn, odihnă și activitate. Dintr-o multitudine de factori, parametrii curbei capacității de lucru depind de nivelul de motivare, de aportul alimentar, de situația generală, de tipul de personalitate etc. în timpul vegherii.

Termenul "desynchronoză" înseamnă o încălcare în sistem biologic ordonarea timpului ritmelor. Studiul mecanismelor sale este de mare importanță în organizarea muncii și restul personalului, în efectuarea diferitelor măsuri preventive destinate protejării sănătății. Desinhroz în special observate la persoanele care au efectuat zboruri pe distanțe lungi (în 4-5 zone de timp), prin schimbarea modului de operare de la o zi la noapte, iar astronauții în comisia de zbor spațiu.

Bioritmuri lunare

Circulare (lunare) - ritmuri, a căror durată medie este de 29,53 zile. Aceste ritmuri în biologie corespund ciclului lunar lunar, adică ciclul fazelor lunii.

Multe procese geofizice sunt afectate de periodicitatea rotației Lunii în jurul planetei noastre. De exemplu, schimbările de iluminare pe timp de noapte, temperatură, presiunea aerului, câmpurile magnetice ale Pământului, direcția vântului. Toate aceste fenomene pentru ritmul circulant sunt indicatori temporari.

În organismele marine se găsesc exemple cele mai impresionante de modul in care aceste ritmuri afectează procesele de viață. De exemplu, viermi marini Palolo trăiesc pe recife de corali, în octombrie și noiembrie, ultimele zece zile ale ciclului lunar, și în același timp, la un anumit moment al zilei, apa se separă în spate, care este umplut cu produsele sistemului de reproducere. Este necesar pentru procreere.

Ciclurile lunare de perioade de fertilitate și de fertilitate nu pot fi doar sinodice (ca în exemplul anterior). Există, de asemenea, syzygic cu un interval de 14,7 zile. Deci, o specie de pește care trăiește pe țărmurile golfului California, pe o lună plină și pe o lună nouă (în timpul refluxului), pune ouă pe plajă. Se dezvoltă timp de 14 zile pe țărm și intră în apă cu valul următor.

Luna luminoasă, așa cum am menționat deja, provoacă diferențe în iluminare pe timp de noapte. Acest lucru contribuie la faptul că activitatea animalelor care conduc un mod de seară sau de noapte se schimbă. Chiar dacă excludeți impactul luminii lunare în laborator, frecvența proceselor de circulație este păstrată. Aceasta poate fi cauzată de alți factori asociați cu ciclul lunar. De exemplu, aceasta este oscilația câmpului magnetic al planetei noastre.

Ciclul lunar afectează, de asemenea, creșterea plantelor. Acest lucru poate fi demonstrat prin exemplul fluctuațiilor producției de ridiche, cartofi și leguminoase. Timp de mult timp, calendarele lunare au fost folosite pentru a determina timpul optim pentru măsurile agrotehnice și plantele de plantare.

Bioritmuri anuale

Bioritmurile circulatorii (anuale) din biologie au o perioadă de oscilație de 1 an ± 2 luni. Ele sunt legate de rotația în jurul Soarelui planetei noastre.

Aceste ritmuri sunt observate în toate organismele, de la zona tropicală la cea polară. Expresia lor crește odată cu creșterea latitudinii. Analiza ritmicității a permis oamenilor de știință să concluzioneze că în organismele care locuiesc în zonele polar și temperat, în care diferențele sezoniere sunt cele mai vizibile, se manifestă distinct. Baza bioritmilor anuale este, în primul rând, reacțiile adaptive care apar ca răspuns la schimbările în parametrii de mediu cei mai importanți (regimul apei, compoziția cantitativă și calitativă a alimentelor, temperatura).

În al doilea rând, răspunsul organismului la factorii de semnalizare ai mediului (de exemplu, modificări ale intensității câmpului geomagnetic, fotoperiod, apariția anumitor componente chimice). Există bioritmuri anuale, de exemplu, în fenomenele de migrație, migrație, hibernare de vară și de iarnă, procese reproductive etc.

Pentru multe animale, hibernarea ajută la supraviețuirea unei perioade nefavorabile. În mod surprinzător, animalele determină timpul pentru aceasta. Un urs, de exemplu, se menține mereu în întunericul său întotdeauna în ajunul unei ninsoare. Și el doarme după aceea până în aprilie, până când temperatura este de 12 ° C (adică 5,5 luni). În acest moment, există în detrimentul grăsimilor acumulate de la cădere. Stocul său reprezintă aproape o treime din greutatea totală a animalului. Temperatura corpului ursului în timpul hibernării scade cu aproximativ 10 ° C, iar frecvența respirației scade de 3 ori. Acest lucru ajută la salvarea resurselor de viață acumulate într-un timp cald. Acesta este ritmul organismului ursului. Dacă ritmul este rupt, iar fiara nu se culcă în noroi pentru vreun motiv sau se trezește brusc în mijlocul iernii, este aproape sortită să piară. Tija va depăși o mulțime de paraziți, care se dezvoltă rapid în organismul slăbit, care suferă de foame.

Astfel, în acest articol au fost prezentate numeroase exemple de ritmicitate. Ei confirmă că acesta este un fenomen universal în lumea animală. Bioritmii, în plus, sunt factorul determinant al existenței organismelor vii. Principiul ritmicității se găsește la toate nivelurile organizării biosisteme. Acesta servește pentru a adapta corpul pentru o mai bună funcționare în mediul înconjurător.

factor

Deci, am considerat ritmul din biologie, ceea ce este, știți acum. Cu toate acestea, conceptul de interes pentru noi se găsește nu numai în această știință. În special, economiștii au concluzionat că se observă și în sectorul de producție. După ce au făcut această descoperire, au introdus conceptul de "coeficient de ritm". El mereu tinde spre unitate. De regulă, coeficientul ritmic este determinat pentru o zi, un deceniu, o lună etc. Cu ajutorul acesteia, se poate caracteriza, în special, gradul de utilizare a timpului de lucru în procesul de producție. Cu cât rata ritmului este mai mare, cu atât mai mult ciclul de producție este mai dens și resursele economice (în principal timpul de lucru) sunt cheltuite mai rațional.