Факультет

Студентам

Посетителям

Биологические часы

Изучая ритмы физических и химических явлений организма, исследователи пришли к заключению, что все живые организмы имеют некий внутренний временной синхронизатор, или пейсмейкер, который получил общее название «биологические часы».

То, что у человека и животных имеется чувство времени, не требует доказательств. Еще Аристотель в IV в. до н. э. описал данное качество. Способность привязывать биологически значимые действия к определенному времени суток замечена у пчел, птиц и всех домашних животных. Любому крестьянину была известна способность коров приходить на дойку в установленное время. Гуси, индейки, куры, овцы, козы просыпаются, а вечером в определенное время возвращаются домой. Домашние собаки и кошки с точностью до минут знают время, когда их кормят и выводят на прогулку.

Биологические часы имеются и у растений. Большое количество растений синхронизируют свою активность с определенным временем суток. Так, в начале-середине лета цикорий «просыпается» раньше других — в 4.00, одуванчик — в 6.00, белая кувшинка, картофель, колокольчик открывают свои цветки в 7.00. Есть растения, которые «спят» долго и распускаются в середине дня: кислица — в 10.00, торица еще позже — в 11.00.

Закрываются цветки разных видов растений тоже в разное, но строго определенное время. Например, осот закрывает свои цветки уже в полдень, картофель и одуванчик — к 14.00, кульбаба и маки — в 15.00. В 16.00 засыпает календула, в 17.00 — ястребинка, в 20.00 — шиповник.

Подобную пунктуальность проявляют и ночные растения. Энотера и душистый табак раскрываются в 20.00. В 21.00 распускается горицвет.

Точно работают биологические часы и у птиц. Каждый деревенский петух поет свою песню несколько раз за ночь в строго фиксированные часы. Интересно, что вторая песня всех петухов звучит в районе 2.00. Дикие птицы в летнее время также имеют свой строгий временной режим. Так, жаворонки начинают петь очень рано — примерно в 2.00. Кукушка, иволга подают первый голос в 3 часа утра. Первые полеты у скворцов и трясогузок приурочены к 4.00. Домовый воробей в июне-июле просыпается позже всех, но в одно и то же время — около 6 часов утра.

Вероятно, биологические часы не имеют прямой зависимости от смены дня и ночи. Доказательством этого утверждения служит цикличность поведения животных за полярным кругом в период полярного (24-часового) дня и ночи. Полярные птицы в летнее время, когда солнце не садится за горизонт, имеют максимум активности в строго определенные часы суток: в 14-15 часов и 22-23 часа. Несмотря на одинаковую круглосуточную освещенность, у птиц тем не менее наблюдается четкое чередование сна и бодрствования. Причем сон приурочен к строго определенному времени суток. Циклы поведения животных, привязанные к суточному ритму, принято называть циркадными ритмами, что происходит от латинского circa diem (около дня).

У домашних животных пробуждение совпадает с рассветом. Но у них легко вырабатываются условные рефлексы на время. Так, городские собаки, живущие с людьми, синхронизируют свое пробуждение с пробуждением людей. И в этом отношении активация поведения собаки является более надежным инструментом по сравнению с будильником. Собака никогда не проспит и вовремя разбудит хозяина.

В сельской местности домашние животные также прилежно выполняют функцию живого будильника. Корова начинает беспокоиться и тревожно мычать, если хозяйка не выходит ее доить в установленное время. Свиньи, утки и гуси начинают истошно кричать, когда задерживают их утреннее кормление.

Да и у человека чувство времени развито очень сильно. Многие люди устанавливают будильник на определенное время, но самостоятельно пробуждаются за несколько секунд до звонка. В строго определенное вечернее время у человека появляется сонливость. Причем человек обладает способностью перестраивать установки своих биологических часов. Многие люди, изменяя свой режим, легко перепрограммируют время пробуждения и просыпаются без посторонней помощи.

У человека обнаружено более 100 биологических ритмов, которые синхронизируются внутренним пейсмейкером.

Наличие биологических часов у человека в изящном эксперименте подтвердил один из классиков ритмобиологии американец J. Aschoff. Студентов-добровольцев поместили в специальные условия. Обычную квартиру переоборудовали так, что в нее не проникали никакие стимулы из внешнего мира (свет, звук, запахи). У испытуемых не было часов или каких бы то ни было иных источников временной информации. В условиях такой изоляции от внешнего мира студентам предлагалось самим организовывать свой ритм жизни: спать, просыпаться, есть, штудировать конспекты и т. д. Таким образом, их жизненный ритм мог задаваться только внутренними потребностями.

На основании наблюдений за поведением студентов с учетом результатов круглосуточных инструментальных измерений различных аспектов их физиологии (температура тела, диурез, режим питания, ритм сна и бодрствования) была рассчитана цикличность жизнедеятельности испытуемых. Суточный ритм активности студентов оказался равным 25 часам, т. е. их внутренние биологические часы «спешили» на 1 час в сутки.

Наблюдения за белкой-летягой показали, что внутренние часы могут отставать.

Наблюдения за белкой-летягой проводили в лабораторных условиях. В природе белка-летяга ведет ночной образ жизни. Она проявляет активность только с наступлением сумерек и на рассвете прекращает активные действия.

В лаборатории создавали полное круглосуточное затемнение на протяжении почти месяца. Активность белки оценивали по времени ее спонтанного движения в колесе. В предварительный период режим освещения в лаборатории составлял: 12 часов освещение, 12 часов темнота. При этом активность белки всегда приурочивалась к темному периоду. Однако в условиях 24-часовой темноты животное продолжало чередовать цикл активности и отдыха с регулярностью, характерной для нормального светового дня. Но длительность цикла у белки составляла не 24 часа, а на час меньше — 23 часа. Каждые последующие сутки белка-летяга начинала активное движение в колесе на 1 час раньше, т. е. ее биологические часы «отставали» на 1 час.

Другие исследования показали, что внутренний суточный ритм человека находится под влиянием интенсивности и продолжительности внешнего освещения. В условиях яркого освещения (1500 лк) сутки человека сокращаются до 19 часов. При слабом освещении жизненного пространства суточный ритм человека изменяется до 26,6 часа.

В одном уникальном эксперименте человек был изолирован от внешнего мира и оставался под землей в течение 205 дней. Оказалось, что пик активности человека в условиях изоляции синхронизирован со светлым временем суток на поверхности. В отдельные периоды эксперимента происходила временная десинхронизация суточных ритмов. При этом человек испытывал недомогание, похожее на то, что люди переживают при трансконтинентальных перелетах (мед. десинхроз). Десинхроз, по данным медицинских экспертов, продолжается у большинства людей от 2 суток до 2 недель. Десинхроз является причиной снижения результативности спортсменов при смене часовых поясов.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.



Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: