 |
Космос и биологические ритмы
|
|
|
|
Взаимосвязь "живых организмов и живого вещества" (В.И. Вернадский) с космогелиогеофизическими факторами известна эмпирически давно, но получила научное обоснование лишь в XX веке. Известны классические работы А.Л.Чижевского об одиннадцатилетней цикличности эпидемических процессов на Земле, что связывается с 11-летними циклами солнечной активности (Чижевский А.Л. 1976; Ягодинский В.Н. 1975). Гелиобиосферные связи в последние десятилетия стали предметом междисциплинарных исследований (Казначеев В.П. 1977; Агаджанян Н.А. 1977; Фролов В.А. 1987; Комаров Ф.И. 1989). Получены важные результаты, подтверждающие экологическое значение гелиогеофизических факторов. Каков же механизм их биотропного действия? Обратимся к периодам и циклам гелиогеофизических факторов.
Из таблицы 25 видно очень большое разнообразие природных ритмических явлений. Была выдвинута концепция принудительной синхронизации биоритмов организмов колебаниями внешней среды. Сейчас ясно, что гелиогеофизические факторы являются существенными при синхронизации ритмики биологических систем в мезо- и макродиапазонах. Для понимания указанных взаимодействий существенное значение имеет теория об информационной роли естественных электромагнитных полей.
Табл. 3. Периоды и циклы гелиогеофизических факторов
| Диапазон биоритмов | Природа ритмических явлений | Основные периоды | ||
| Микроритмы | Собственная частота ионосферного волновода | 0.1 с | ||
| Микропульсация геомагнитного поля класса Рс | 0.2 – 1000 с | |||
| Инфразвук, генерируемый полярными сияниями | 20 – 100с | |||
| Мезоритмы | Пульсация Солнца | 60мин; 2ч 40мин | ||
| Вращение Земли | 24ч | |||
| Секторная структура межпланетного магнитного поля | 7дн; 13 – 14 дн | |||
| Вращение Солнца | 27 дн | |||
| Обращение Луны, лунные приливы | 7 дн; 9дн; 14дн; 27дн; 29.5дн | |||
| Макроритмы
| Обращение Земли вокруг Солнца | 0.5г; 1г | ||
| Циклы солнечной активности | 2г; 3г;5 лет; 11 лет; 22г;35 лет | |||
| Долгопериодические компоненты лунного прилива | 18.6г | |||
| Циклы большой длительность | Циклы солнечной активности | 80 лет; 170 лет; 400 лет; 600 лет | ||
| Вариации напряжённости геомагнитного поля | 350 лет; 500 лет; 1000 лет; 7000 лет |
Суточные ритмы
Они являются предметом наиболее многочисленных исследований. Отражая циркадную организацию функций организма, эти ритмы характеризуются многообразными изменениями проявлений жизнедеятельности. Существенное значение имеет характер активности — дневной или ночной (табл. 26).
Фазы максимума для основных проявлений суточной периодичности у человека мышевидных грызунов (крысы, мыши), как представителей млекопитающих с дневной и ночной активностью (Деряпа Н.Р., Мошкин М.П., Поеный B.C., 1985).
Из нее видно, что циркадные ансамбли человека, активного в дневные часы, и лабораторных грызунов (крыс, мышей), активных ночью, демонстрируют полную идентичность, если за точку отсчета взять определенную фазу в цикле сон-бодрствование, а не геофизическое время. Это однозначно свидетельствует о ведущем значении ритмов поведения животных или ритмов трудовой деятельности человека в организации суточных колебаний всего комплекса внутренних процессов. Условно суточный цикл можно разделить на три части, отличающиеся преобладанием определенных эндокринных и метаболических процессов.
1. Фаза восстановления, охватывающая у человека и животных первую половину сна.
2. Фаза подготовки к активной деятельности разворачивающаяся во второй половине сна.
3 Фаза активности по нейрофизиологическим критериям характеризующаяся высоким уровнем бодрствования, что выражается в преобладании высокочастотных ритмов ЭЭГ.
|
|
|
Табл. 4 Суточные ритмы
| Показатель | Время максимума | |
| Человек | Крысы, мыши | |
| Уровень бодрствования по ЭЭГ | День | Ночь |
| Физическая работоспособность | День | Ночь |
| Температура тела | День | Ночь |
| Уровень энергообмена | День | Ночь |
| Углеводный обмен: - накопление гликогена -использование в биоэнергетических процессах_ | - День | Ночь Ночь |
| Липидный обмен: - синтез липидов -использование в бионергетических процессах | День Ночь | Ночь День |
| Белковый обмен: -интенсивность катаболических процессов | День | Ночь |
| Водно – электролитный обмен: Экскреция воды, натрия, калия, кальция | День | Ночь |
| Эндокринная система: -малатонин -катехоламин -СТГ -ТТГ -тироксин -АКТГ -глюкокортикоиды -альдостерон -тестостерон | Половина Ночь День Ночь Ночь Утро Ночь Утро День утро | Половина Ночь Ночь День Вечер Вечер Вечер Вечер Ночь вечер |
Сезонные ритмы
Их существование подтверждено многочисленными исследованиями экспериментального и клинического характера. Отметим некоторые основные особенности.
В основе сезонных биоритмов признается изменение по сезонам года климатических и других природных факторов (фотопериодизм, температура воздуха, влажность, ЭМП Земли). Указанные факторы способствуют развитию адаптивных ритмов, что особенно характерно для флоры и фауны. Каковы побудительные причины возникновения этих ритмов?
Во-первых, сезонные ритмы необходимы для синхронизации биологических явлений с годовым циклом внешних условий, что особенно важно в умеренных и северных широтах с резкой годовой изменчивостью климата.
Во-вторых, сезонные ритмы необходимы для взаимной синхронизации биологических процессов, свойственных разным особям одной популяции, что облегчает половое размножение животных и растений, стайное поведение, эмиграцию животных.
В-третьих, сезонные ритмы создают разобщенность во времени несовместимых физиологических процессах и, наоборот, согласуют совместимые процессы, протекающие внутри одного организма. Например, у позвоночных животных несовместимы по времени размножение и линька, наращивание биомассы и зимовка.
|
|
|
Наиболее универсальной основой сезонной цикличности во всех группах живых организмов является последовательная смена биологических состояний, адаптированных к разным сезонам года.
1. Адаптивные изменения функционального состояния организма, направленные на компенсацию годичных колебаний основных параметров окружающей среды и прежде всего температуры, а также качественного и количественного состава пищи.
2. Реакция на сигнальные факторы среды – продолжительность светового дня, напряженность геомагнитного поля, некоторые химические компоненты пищи.
3. Эндогенные механизмы сезонных биоритмов. Их действие является адаптивным, обеспечивая полноценное приспособление организма к циклическим изменениям параметров окружающей среды.
Ю. Ашофф справедливо считает, что: «В настоящее время сезонные ритмы в физиологии человека хорошо документированы, и еще большее их число будет описано в будущем. Есть также данные о том, что и психические функции, в том числе эмоциональные состояния, подвержены от времени года. Поэтому сезонная временная упорядоченность вполне может оказаться столь же фундаментальным явлением, как и циркадианная».
Индивидуальные биоритмы
Применительно к человеку используется биоритмологическая классификация, основанная на индивидуальных различиях по фазам максимальной умственной и физической работоспособности (Доскин В.А., Лаврентьева И.С.). Люди, относящиеся к утреннему типу ("жаворонки") предпочитают работать в первой половине дня, их суточные ритмы, особенно температура тела, имеют максимумы, смещенные на более ранние часы относительно среднестатистических значений. Люди, относящиеся к вечернему типу ("совы"), наоборот, более работоспособны во второй половине дня и даже ночью. Максимум температурного ритма смещен у них на более поздние часы.
Было предпринято исследование изменения биоритмов человека при изменении его местожительства (например, переезд в Норильск). При северном стаже не более 10 лет в обследованных группах имела тенденция к увеличению "жаворонков". С увеличением срока жизни в Норильске обнаружено значительное преобладание "жаворонков".
|
|
|
Какое значение имеют указанные типологические особенности индивидуальных биоритмов с позиций адаптации? Неодинаковая приспособленность лиц "утреннего" и "вечернего" типов представлена на таблицах 5 и 6.
Табл. 5. Распределение людей «утреннего» и «вечернего» типа в зависимости от срока проживания на Крайнем Севере
| Срок проживания, годы | Число обследованных лиц | «Утренний» тип,% | «Вечерний» тип,% | Возможные отклонения |
| 0 – 10 | 31 | 54,8 | 45,2 | - |
| 10 – 20 | 43 | 81,4 | 18,6 | < 0,01 |
| 20 и более | 36 | 75 | 25 | < 0,05 |
Таблица 6. Уровни тревожности (по шкале Тейлора) и невротизма у лиц «утреннего» и «вечернего» типа в зависимости от срока проживания на Крайнем Севере
| Срок проживания, год | «Утренний» тип,% | «Вечерний» тип,% | Возможные отклонения |
Тревожность
| 0 – 10 | 11,5 + 1,1 | 18,3 + 2,1 | < 0,01 |
| 10 – 20 | 15,3 + 1,3 | 15,9 + 2,2 | - |
| 20 и более | 15,2 + 1,1 | 19,8 + 1,5 | < 0,05 |
Невротизм
| 0 – 10 | 9 + 0,9 | 13 + 1,3 | < 0,05 |
| 10 – 20 | 11 + 0,8 | 7,8 + 2,1 | - |
| 20 и более | 9,2 + 0,7 | 15,1 + 1,2 | < 0,01 |
Видно, что уровни тревожности и невротизма в первые 10 лет проживания на Крайнем Севере выше у «сов», чем у «жаворонков». Эта закономерность сохраняется при северном стаже 20 лет и более. Обнаруженные различия свидетельствуют о большем психическом дискомфорте у лиц «вечернего» типа и возможной причине их обратной миграции в первые годы проживания за Полярным кругом. Это можно предполагать и при стаже более 20 лет. Учет индивидуальных биоритмов имеет важное значение для профессионального отбора лиц, работающих в экстремальных условиях.
|
|
|
