Ritmičnost u biologiji je ... Koeficijent ritmičnosti

Ritamizam u biologiji je vrlo zanimljiv fenomen. Mnogo znanstvenika sada proučava ovaj fenomen. Ritamnost u biologiji je univerzalni proces koji uključuje sve žive organizme. Bit ćete uvjereni u to nakon čitanja ovog članka.

Načelo jedinstva okoliša i organizma jedno je od načela suvremene prirodne znanosti. Svi živi organizmi, kao i superorganizmi, koji tvore jedinstvo sa okruženjem u kojem žive, imaju ritam svih njihovih procesa. Njihova životna aktivnost podložna je periodičnim ritmovima koji odražavaju reakcije na ritmove cijelog svemira (geofizički, astronomski), kao i prirodu.

PY Sokolov, ruski sociolog, napominje da svi biljnog i životinjskog svijeta, a uz to, a ljudi stalno i vječno doživljava učinke fizičkom svijetu i zadovoljava ritmičke pulsiranje reakcije na kucanje srca svijeta.

Što su biološki ritmovi?

Razmotrimo pojam interesa u više detalja. Biološki ritmovi povremeno su ponavljajući promjene prirode i intenziteta bioloških pojava i procesa. Ti periodički procesi imaju širok raspon frekvencijski raspon. Pojavljuju se na svakoj od njih razine života sustavi. Složeniji biosustav, to više ima više biorhythms. Oni su fiksirani na genetskoj razini. Ritamnost u biologiji je fenomen koji je vrlo važan za prilagodbu i prirodnu selekciju organizama.

Njegova prisutnost je zbog sinkronizacije biokemijskih procesa. Budući da je živi organizam hijerarhijski sustav, treba uravnotežiti svoje funkcioniranje sinkronizacijom različitih podsustava i razina ne samo u vremenu nego iu biološkom prostoru.

U ovom članku ćete detaljno naučiti o tome što je ritam u biologiji. Manifestacije, svojstva, primjeri će također biti razmatrani u nastavku.

Kronobiologija: pojava i razvoj

Znanost, koja studira biorhythms, naziva se kronobiologija. Poznato je još od davnina da latice i lišće biljaka, ovisno o dobu dana, čine određene pokrete. Carl Linnaeus 1745. godine izumio je "cvjetni sat" (slika dolje), omogućujući vam da odredite vrijeme otvaranja i zatvaranja cvijeća.

U prvoj polovici 19. stoljeća u ljudima je već provedeno prvo istraživanje cirkadijarnih ritmova, poput tjelesne temperature, učestalosti mokrenja i srčanog ritma. U udžbenicima o fiziologiji tog razdoblja postoje naznake postojanja ritmičkih funkcija, koje su endogene, tj. Pojavljuju se u samom tijelu. Godine 1936. konačno je uspostavljen endogeni karakter svakodnevnog ritma biljaka i cvijeća. Zbog toga su svi vanjski utjecaji bili isključeni.

Drugi koraci u razvoju znanosti kronobiologije su otkriće orijentacije ptica i pčela u bijegu od sunca, potvrda prisutnosti u ljudskom tijelu endogenih cirkadijanskih ritmova. Novi poticaj ovoj znanosti dano je kao rezultat istraživanja kozmosa. Kao i prije, glavni interes znanstvenika u proučavanju bioloških ritmova jest proučavanje godišnjih, lunarnih i dnevnih ritmova.

Ritmi fiziološki i prilagodljivi

Sljedeće su njihove klasifikacije s gledišta interakcije između okoliša i organizma.

1. Adaptivni ritmovi (biorhythms) su oscilacije koje se događaju s razdobljima blizu najvažnijih geofizičkih ciklusa. Njihova je uloga prilagoditi različite organizme promjenama u vanjskom okolišu koji se povremeno javljaju. Njihova frekvencija je stabilna.
2. Ritmi fiziološke (radne) - fluktuacije, koje odražavaju aktivnost fizioloških sustava ovog ili onog organizma. Njihova se učestalost značajno razlikuje i ovisi o stanju danog organizma.

Ritmovi egzogeni i endogeni

Ritmovi po naravi podrijetla podijeljeni su u egzogene i endogene. Egzogeni - odgovor tijela na promjene u okolišu. Endogene one nastaju kao posljedica djelovanja samoregulirajućih procesa, karakteriziranih odgođenim povratnim informacijama. Oni su podložni vanjskim utjecajima, koji mogu utjecati na njihovu amplitudu, a također pomaknuti fazu biorhythms.

Ritmovi po razinama organizacije biosistema i učestalosti

Ritmovi su također podijeljeni prema razinama organizacije pojedinog biosustava. Podijeljeni su u biosfere, populaciju, organizam, organ i stanicu.

Prema njihovoj učestalosti su:

• ritmovi visoke frekvencije (od jednog do drugog dijela do 30 minuta);
• prosjek (od 30 minuta do 28 sati);
• mezoriti (od 28 sati do 7 dana);
• makro-ritmovi (od 20 dana do godine);
• megarths (periodicitet - desetke godina).

Priroda biorhythms

Živi organizam, prema najčešćim hipotezama, je neovisni oscilatorni sustav, karakteriziran skupom ritmova, interno povezanih. Ciklusi metabolizma (katabolizam i metabolizam) se javljaju u stanicama kontinuirano. To su kompleksi različitih biokemijskih reakcija - sinteza i cijepanje tvari. U stanicama kao posljedica, u skladu s metaboličkim ciklusima stalno dolazi do promjena koncentracije različitih tvari (metaboličkih proizvoda, enzimski i matrica prijenos RNA, itd) sudjelovanje u biokemijskim reakcijama. Parametri unutarnjeg okruženja biosustava kao rezultat tih reakcija obavljaju kontinuirane fluktuacije, odstupajući od srednjih vrijednosti.

U živim organizmima, senzori koji određuju prirodu i brzinu metaboličkih procesa su alosterični hormoni i modulatori koji podupiru ritam u biologiji. To kontinuirano prate stanje tijela. Pokušava održati postojanost (homeostazu) unutarnjeg okruženja - pH, temperaturu, osmotski tlak, koncentraciju tvari itd. Mnogi mehanizmi su uključeni u održavanje homeostaze. Ugrađeni su uglavnom na principu povratnih informacija. Na primjer, višak glukoze u krvi aktivira mehanizam skladištenja ove supstance (u obliku glikogena). Naprotiv, njegov nedostatak dovodi do povećane probave glikogena.

Iz ovoga se može zaključiti sljedeće. U živim organizmima, nijedan proces nije kontinuiran. Mora se nužno alternirati s usmjerenom suprotno: raditi s mirovanjem, udisati izdahom, sintezom s podjelom, budnim sanjom itd. Stanje živog organizma stoga ne može biti statično. Karakterizira ga takav koncept kao ritam. Prisutnost ove osobine živog organizma može se odrediti čak i jednostavnim promatranjem. Možda ćete primijetiti da su neki (i zapravo svi) njezinih energetskih i fizioloških parametara uvijek u stanju oscilacije kako u amplitudi i frekvenciji u odnosu na srednje vrijednosti.

Takve fluktuacije su biorhythms. Pomoću njih, živi organizmi osiguravaju stabilnost termodinamičkog stanja. Omogućuje vam uspješno prilagođavanje okolišu, a njegove cikličke promjene upravo su ritam. Definicija ovog fenomena je dano na početku ovog članka.

Interni sat

Vanjski vremenski senzor nije potreban za sinkronizaciju sustava pri visokom stupnju konjugacije svih njegovih podsustava. U procesu razvoja organizma modificiran je urođeni program naručivanja funkcija u vremenu, omogućujući joj prilagodbu vremenskom profilu okoliša. Takav organizam može "predvidjeti" doba dana. To mu omogućuje unaprijed povezivanje različitih efekata, koji nisu odmah uključeni u odgovor. Na primjer, tjelesna temperatura, kao i sadržaj plazme kortikosteroida u normalnom snu, počnu rasti mnogo prije kraja. Stoga se buđenje ponekad pojavljuje prije nego se svjetlo uključi.

Evo drugih primjera ritma. Samo ti organizmi preživjeti u procesu prirodne selekcije, koja ima sposobnost ne samo uhvatiti u divljini različitim promjenama, ali i prilagoditi otkucaje vanjskih vibracija njegov ritam stroja. Na primjer, životinje izmjenjuju ritmove budnosti i spavanja kako bi pridonijeli pružanju povoljnih uvjeta za vađenje hrane. U prirodi, reproduktivni sustavi (razdoblja neplodnosti i plodnosti) također su prilagođeni uvjetima okoline koji su najoptimalniji za uzgoj mladunčadi. Mnoge ptice pada na jesen u jesen. Ovo je jedan primjer kako se manifestira ritam. Biologija zna mnoge druge primjere. Dakle, neke životinje pada u stanje hibernacije. To im pomaže da prežive, unatoč činjenici da je vanjski prirodni uvjeti su ekstremni.

Dnevni biorhythms

Cirkadijanski ritam u biologiji - što je to? Shvatimo. Dnevni (cirkadijski) bioritmi uključuju takve pojave i promjene u prirodi i intenzitetu bioloških procesa čija se učestalost ponavlja 24 ± 4 sata. Većina fizioloških i biokemijskih procesa metabolizma, kretanja, razvoja, rasta podložni su tim ritmovima koji su uzrokovani cirkadijanskim (dnevnim) ritmom vanjskog okruženja. On je zauzvrat povezan s rotacijom oko svoje osi našeg planeta. Primjeri takvih procesa: intenzitet metabolizma, fluktuacije u tjelesnoj temperaturi, učestalost diobe stanica. Za sve njih je svakodnevna ritmičnost karakteristična.

Biologija je znanost koja proučava ne samo životinje nego i biljke. U drugom, posebno, ritmički ciklusi spuštanja lišća i zatvaranja cvijeća se prate noću. Danas se otkriva. Ritmovi se čuvaju čak i kad nema sunčeve svjetlosti. To su potvrđeni njegovim eksperimentima. Shnol, ruski biofizičar. Kao primjer je dao Maran grah. Njezina su listića ustala i pala ujutro i navečer, čak i ako je biljka bila u mračnoj sobi. Činilo se kao da je osjetio vrijeme i odredio ga internim fiziološkim satom.

Biljke obično određuju trajanje dana za prijelaz iz jednog oblika u drugi iz fitokromnog pigmenta kada se promjene sunčeve svjetlosti (svoj spektralni sastav) mijenjaju. Na primjer, sunce u zalasku sunca ima crvenu boju, jer crveno svjetlo ima najdulju valnu duljinu i manje od plave boje, raspršuje. U sumraku ili suncu, puno infracrvenog i crvenog zračenja. To je percipiraju biljke, pokazujući dnevni ritam.

Biologija je znanost u kojoj je do sada došlo do velikog iskustva u promatranju različitih životinja. Utvrđeno je posebno da prepletanja razdoblja odmora i aktivnosti životinja (dan i noć) se također odnosi na cirkadijurni ritmovi. Za njih je važno određivanje vremena ne apsolutno, već relativno. Moraju znati kada se sunce diže i sjedi, budući da dnevna bića koriste lagani dio dana da traže hranu, a noćne - mračne.

Dajmo primjer - razmotrite dnevni ritam pozivajućeg rakova na obali Atlantskog oceana. On mijenja boju, pokazuje dnevni ritam. Biologija je znanost koja poput drugih otkriva obrasce. Zašto rakovica mijenja boju? Shvatimo.

Rak je lakše ujutro, ali kad sunce izdiže iznad horizonta, ona postaje tamnija. Igranje zaštitne uloge, pigment štiti pozivajući rak od užarenih zraka sunca. Ako postoji odljev, pomaže mu tamna boja da ostane neprimjetno na obalnom pijesku. Naime, poslana je rakova koja traži hranu.

Dnevni ritmovi kod ljudi

Oko 300 fizioloških funkcija koje imaju dnevne ritmove promatraju se u ljudskom tijelu. Težina tijela, temeljeno na ljudski cirkadijurni sustava na maksimalno 18-19 sati, disanja - 13-16 sati, srca - 15-16 sati, razina u krvi eritrocita - 11-12 sati leukociti - 21 -23 sata itd.

Mentalni procesi ubrzavaju se navečer i usporavaju ujutro. Ritmovi mentalnih i fizioloških funkcija, zauzvrat, utječu na promjene u budnosti i spavanja, odmora i aktivnosti. Od mnoštva čimbenika, parametri krivulje radne sposobnosti ovise o stupnju motivacije, unosu hrane, općoj situaciji, vrsti osobnosti itd., Za vrijeme budnosti.

Pojam "desinkronoza" označava kršenje ugovora biološki sustav vrijeme naručivanja ritmova. Proučavanje njegovih mehanizama od velike je važnosti u organizaciji rada i rekreacije osoblja u provođenju različitih preventivnih mjera usmjerenih na zaštitu zdravlja. Desinhroz posebno promatrana u pojedincima koji su dali međugradske letove (u 4-5 vremenskih zona), promjenom načina rada iz dana u noć, a astronauti u počinjenju svemirskih letova.

Lunarni biorhythms

Kružni (lunarni) bioritmi - ritmovi, razdoblje prosječno 29,53 dana. Ovi ritmi u biologiji odgovaraju mjesečevom mjesečnom ciklusu, tj. Ciklusu faza mjeseca.

Mnogi geofizički procesi utječu redovitost Mjesečeve rotacije oko našeg planeta. Na primjer, promjene u osvjetljenju noću, temperatura, tlak zraka, magnetska polja Zemlje, smjer vjetra. Svi ti fenomeni za cirkulacijske ritmove privremeni su pokazatelji.

Marine organizmi imaju najimpresivnije primjere kako ovi ritmi utječu na životne procese. Na primjer, morski crvi Palolo žive na koraljnim grebenima, u listopadu i studenom, konačni deset dana lunarnog ciklusa, te u isto vrijeme na određeno vrijeme dana, voda razdvaja u leđima, koji je ispunjen s proizvodima reproduktivnog sustava. To je nužno za nastavak obitelji.

Lunar ciklusi plodnosti i razdoblja plodnosti mogu biti ne samo sinodični (kao u prethodnom primjeru). Tu su i syzygic s intervalom od 14,7 dana. Dakle, jedna vrsta riba koja živi na obalama kalifornijskog zaljeva, na punom mjesecu i novom mjesecu (tijekom plime) postavlja jaja na plaži. Razvija se 14 dana na obali i ulazi u vodu uz sljedeću plimu.

Mjesečina, kao što smo već spomenuli, uzrokuje razlike u osvjetljenju noću. To pridonosi činjenici da se mijenja aktivnost životinja koje vode večernji ili noćni način života. Čak i ako izuzmete utjecaj mjesečine u laboratorij, čuva se učestalost cirkulirajućih procesa. To može biti uzrokovano drugim čimbenicima povezanim s mjesečevim ciklusom. Na primjer, to je oscilacija magnetskog polja našeg planeta.

Mjesečev ciklus također utječe na rast biljaka. To se može pokazati primjerom fluktuacija prinosa rotkvica, mahunarki i mahunarki. Dugo su vremena upotrebljavali lunarne kalendare kako bi se utvrdilo optimalno vrijeme za agrotehničke mjere i sadnje.

Godišnji biorhythms

Cirkulacijski (godišnji) biorhythms u biologiji imaju oscilacijsko razdoblje od 1 godine ± 2 mjeseca. Povezani su s rotacijom oko Sunca našeg planeta.

Ovi ritmovi se promatraju u svim organizmima, od tropske do polarne zone. Njihov izraz raste kako se širina povećava. Ritam analiza omogućilo istraživačima da zaključiti da su organizmi nastanjuju polarne i umjerenu zonu, u kojoj su najuočljivije sezonske razlike, to je jasno očituje. Godišnje bioritmove sadrže, kao prvo, adaptivna reakcija se javlja kao odgovor na promjene u najvažnijim parametrima okoliša (mod vode, kvantitativnom i kvalitativnom sastavu hrane, temperatura).

Drugo, to je odgovor tijela na signalne čimbenike okoliša (na primjer, promjene intenziteta geomagnetskog polja, fotoperiod, pojava određenih kemijskih komponenti). Postoje godišnji bioritmi, na primjer, u fenomenima migracija, migracija, ljetne i zimske hibernacije, reproduktivnih procesa itd.

Za mnoge životinje, hibernacija pomaže preživjeti nepovoljno razdoblje. Iznenađujuće, životinje određuju vrijeme za to. Medvjed, na primjer, uvijek se drži u svom brlogu uvijek uoči snijega. I nakon toga spava do travnja, sve dok temperatura ne bude 12 ° C (tj. 5,5 mjeseci). U ovom trenutku, postoji na račun masti nakupljenih od jeseni. Njegova zaliha je gotovo trećina ukupne tjelesne težine životinje. Temperatura tijela medvjeda tijekom hibernacije smanjuje za približno 10 ° C, a frekvencija disanja smanjuje se 3 puta. To pomaže u spašavanju životnih resursa akumuliranih u toplom vremenu. Ovo je ritam medvjedskog organizma. Ako je ritam slomljen, a zvijer ne leži u šupljini iz nekog razloga ili se odjednom budi usred zime, gotovo je osuđeno na propast. Štap će prevladati puno parazita, koji se brzo razvijaju u oslabljenom organizmu, koji pati od gladi.

Dakle, brojni primjeri ritmičnosti prikazani su u ovom članku. Oni potvrđuju da je to univerzalna pojava u životinjskom svijetu. Biorhythms, štoviše, su odlučujući čimbenik postojanja živih organizama. Princip ritmičnosti se nalazi na svim razinama organizacije biosustava. Služi za prilagodbu tijela za bolje funkcioniranje u okolišu.

faktor

Zato smo razmotrili ritam u biologiji, što je to, sada znate. Ipak, koncept interesa za nas nije pronađen samo u ovoj znanosti. Konkretno, ekonomisti su zaključili da se to također promatra u sektoru proizvodnje. Nakon što su to otkrili, uveli su pojam "koeficijent ritma". Uvijek je sklon jedinstvu. U pravilu, ritmički koeficijent određuje se za jedan dan, deset godina, mjesec, itd. Pomoću nje se osobito može karakterizirati stupanj korištenja radnog vremena u proizvodnom procesu. Što je stopa ritma veća, to je proizvodni ciklus sve gušći, a gospodarski resursi (uglavnom radno vrijeme) troše više racionalno.