Что такое биологические ритмы. Что такое биологические ритмы и в чем их значение для живых организмов. Биологические ритмы в жизни

В ходе многочисленных научных опытов было доказано, что смена ночи и дня тесно связана с режимами бодрствования и отдыха. Самой природой предусмотрены определенные биологические ритмы организма, которые человек не в силах самостоятельно изменить без ущерба для здоровья и жизни. Природные изменения в сутках представляют собой основу магнитного поля всей Земли.

Биологические ритмы - значение для жизни

Суточный ритм, состоящий из 24 часов, предполагает, что днем люди должны бодрствовать, а ночью - спать и восстанавливать свои силы и запас энергии. Еще на заре эпох человек укрывался в своем жилище ночью, которая несла опасность и риск для жизни. Когда заходило солнце, он начинал заниматься домашними делами, готовился ко сну. С появлением электричества мы изменили свое отношению, ведь теперь стало возможным продлевать активность и ложиться спать позже обычного. Биологические ритмы и работоспособность тесно связаны, а потому зачастую решение заняться важными делами ночью оказывается неэффективным. Природу не обманешь, и человек только днем способен активно работать.

Большинство физиологических функций нашего организма имеют свои собственные биологические ритмы. Именно поэтому выработка мочи и крови характеризуется самыми высокими показателями днем и низкими - ночью. Биологические ритмы человека, находясь в неблагоприятном положении в период с полуночи до 6-ти часов утра, определяют тот факт, что абсолютное большинство смертей происходит именно в это время.

Суточный ритм органов

Биологические ритмы человека — это изменения уровня активности жизненно важных процессов, повторяющихся с определенной периодичностью. Мудрые китайцы издавна считали, что жизненная энергия ци в разное время перетекает по различным частям нашего тела, а потому видели немалую пользу в воздействии на организм в определенное время (строго обозначенный ритм). Для стимуляции того или иного органа они применяли воздействие в активной фазе, для снижения энергии ци в органе - процедуры в период покоя. Биологические ритмы организма служат своеобразными часами, которые указывают на суточные колебания подъема энергии и спада. Такие наблюдения оказались необычайно полезными в медицине, так как помогают определить, когда в одно и то же время тот или иной орган работает более эффективно, а когда переходит на стадию релаксации (отдыха и восстановления). Как говорил Станиславский, природа биологических ритмов составляет всю основу человеческой жизни.

Ритмы желудка, поджелудочной железы и селезенки

Выполнив свою основную работу, кишечник остается в спокойном состоянии, а вот желудок всегда требует дополнительной энергии, так как трудится на самых высоких оборотах утром. Поэтому полноценно завтракать так полезно. Питаться утром можно любой, даже самой калорийной пищей, это не повредит самой стройной фигуре. Важно при этом обеспечить себе спокойную обстановку, иметь возможность отдохнуть.

С 9 до 11 часов наша поджелудочная и селезенка активно работают, а желудок уже отдыхает. Именно поэтому позже 9 утра слишком плотный завтрак однозначно вызовет отягощение и сонливость. Всем известно, что поджелудочная железа призвана осуществлять контроль сахара в человеческой крови. Решив съесть что-то сладенькое в этот период, мы запускаем этот орган, который стремится снизить уровень сахара в крови. Этим объясняется то, что сладкое только немного утоляет голод, но не надолго, и вместе с ненасытностью к нам приходит упадок сил и усталость. Стоит отметить, что пить сладкий кофе с целью "перекусить" и набраться сил - это замкнутый круг.

В эти часы человек наиболее чувствителен к осуждению, иронии и равнодушию. Наша селезенка в период с 9 до 11 активно производит кровяные шарики, которые во многом помогают обновлению и самолечению организма, а потому активная борьба с инфекцией и вирусами идет до самого полудня. Биологические ритмы в этом случае помогают наладить здоровье.

Ритмы мочевого пузыря и почек

Призванный проводить очистку всего организма, мочевой пузырь активно работает с 15 до 17 часов дня. В случае некоторых проблем с этим органом, рекомендуется проводить лечение до 19 часов вечера, так как именно в этот период происходит смена активных периодов работы мочевого пузыря и почек.

Почки лучше всего функционируют с 17 до 19 часов вечера. Очень полезно проводить рефлексогонные массажи в это время для их очищения и разгрузки. Пить вечером нужно поменьше, особенно вредными будут молоко и какао — наши почки не справляются с переработкой этих продуктов до сна. Научно доказано, что вреда от заурядного теплого молочка перед сном намного больше, чем реальной пользы. Ведь молоко — это пища, а вовсе не напиток, а потому может спровоцировать плохой сон и неприятные сновидения.

Ритмы сердца, кровообращения и аккумуляция общей энергии

Между 11 и 13 следует не переедать, так как это вредно для сердца, наиболее активно работающего в этот период. В этой фазе важно не перегружать организм перееданием — достаточно лишь немного притупить чувство голода, полное насыщение при этом наступает примерно через 5 мин. после приема пищи. Самую напряженную работу рекомендуется перенести на более позднее время.

Дети, которых успели уложить между 19 и 21 часами вечера, хорошо засыпают без проблем. После 21 часа родители могут часами спорить с малышами, пытаясь их отправить в кровать. Детей можно понять - ведь в этот период они думают обо всем, только не о сне. Это объясняют биологические ритмы, заложенные природой, так как активное кровообращение происходит именно в период с 7 до 9 часов вечера. Кроме того, в это время дети хорошо поддаются обучению, тянутся к новым знаниям. Мозг человека в этой фазе работает отлично.

Между 21 и 23 часами энергия человеческого тела аккумулируется. Нехватка равновесия в духовном и физическом плане может выражаться в том, что нам холодно и неуютно в прохладном помещении, когда человек чувствует себя некомфортно и не может заснуть. В это время наша энергия активизируется.

Ритмы желчного пузыря, печени

Оптимальное время для отдыха и очищения печени и желчного пузыря — ночь (примерно с 23 до 01). Непроизвольный подъем в данные часы говорит о проблемах с этими органами. Жирную пищу вечером употреблять не стоит, а лучше вообще отказаться от ужина. Оптимально функционировать печень и желчный умеют при отсутствии нагрузки со стороны желудка. Работа в ночную смену является просто ядом для людей с болезнями этих органов, ведь они не могут расслабиться и восстановиться.

Процесс очистки печени возможен только во время отдыха ночью, где-то между часом и 3-мя ночи. Не зря существует даже система лечения заболеваний этого органа при помощи сна. Перегружать ее в этот период крайне опасно, так же как и перегреваться во время ночного отдыха. Особенный вред наносит употребление алкоголя и курение ночью.

Ритмы легких, толстого и тонкого кишечника

Самый активный период работы человеческих легких приходится на 3-5 часов утра. Именно этот факт объясняет, что курильщики начинают кашлять под утро, тем самым очищаясь от ядовитой мокроты. Регулярно просыпаясь в то или иное время ночью (под утро), можно делать выводы о неполадках в своем организме.

Потребляемая человеком пища находится в тонком кишечнике примерно 2 часа, а в толстом - целых 20. Так, жидкий стул свидетельствует о проблемах в первом органе, а запор говорит о недостаточно активной работе второго. Самый лучший период очищения толстого кишечника — это 5-7 часов утра. Для стимулирования процесса дефекации можно использовать несложные приемы: 1 стакан теплой воды или сухофрукты в небольшом количестве.

Примерно в 13 часов многие из нас замечают, что накатывается внезапная усталость и вполне естественная лень — это результат ослабевания кровообращения и деятельности нашего сердца. В этот период большую часть нагрузки получает тонкий кишечник, активно переваривая пищу. Наша вегетативная нервная система в этот момент управляет процессом пищеварения, абсолютно не контролируясь сознанием. Именно поэтому так полезен в это время полуденный отдых и ограничение стрессов, чтобы предотвратить блокирование правильной деятельности кишечника.

Биологические ритмы и работоспособность

Имея представление о правильной работе того или иного органа и особенностях, которые мы рассмотрели выше, человек может четко распознать на основе своих личных ощущений несоответствие общепринятых норм действительности. Таким образом, своеобразные «внутренние часы» объясняют биологические ритмы и их влияние на организм. При этом не всегда тот образ жизни, который традиционно представляется нам полезнм и нормальным, соответствует норме. Суточные биологические ритмы объясняют наше немного странное поведение в течение дня. Именно поэтому теперь мы точно знаем, что чувство усталости, которое возникает в 13-15 часов дня, - это естественное физическое явление нашего организма. Так что не стоит терзаться, считая себя отъявленным лентяем.

Примером практического применения знаний о биологических ритмах служат научные исследования, проведенные среди рабочих одной фабрики. После ночной смены, ранним утром, медики сделали забор крови у сотрудников. Несмотря на то что все эти люди были абсолютно здоровы, результаты исследования показали значительное нарушение нормы в показателях. Влияние биологических ритмов на работоспособность объясняет тот факт, что именно в связи с нагрузкой в ночную смену они нарушаются и приводят к ухудшению общего состояния организма. Когда же провели подобный анализ у тех же сотрудников, отработавших несколько смен в дневное время, когда люди ночью нормально высыпались и приступали к труду отдохнувшими, показатели вполне соответствовали нормам. Таким образом, было научно доказано, что самая эффективная работа достигается в периоды с 8 до 10 утра и с 16 до 21 часа вечера. Снижение активности и, соответственно, производительности наблюдается с 13 до 15 часов дня. Работа в ночное время чрезвычайно вредна для человека, к тому же после 22 часов вечера самоотдача любого работника резко снижается, достигая своего минимума в период с 2 до 3 часов ночи. Такие утверждения относятся примерно к 60% людей, принимавших участие в эксперименте.

Значение сна и отдыха

Нельзя не принимать во внимание, что существуют такие индивидуумы, которые активизируются только к вечеру, плодотворно трудятся до поздней ночи, а потом спят допоздна. Или, наоборот, «ранние пташки», укладывающиеся спать рано и максимально активно работающие с утра. Каждой из таких групп людей характерен вечерний или утренний тип суточной активности. Такие особенности встречаются у 20% всего населения. Медицина труда активно использует эти знания, проводя специальные тесты среди потенциальных сотрудников перед приемом на работу в ночную или дневную смену.

В области паранауки (теоретические изыскания, не имеющие научного доказательства) довольно часто при рассмотрении биологического ритма человека берется во внимание разделение его на определенные типы:

Физический — повторяющийся каждые 23 дня.

Эмоциональный — через 28 дней.

Интеллектуальный — с интервалом в 33 дня.

В каждом из этих ритмотипов случаются положительные и отрицательные фазы. Так, при совпадении негативных периодов всех трех в одно время, речь идет о так называемых критических днях.

В попытке изменить суточные ритмы в ущерб их структуре и длительности проводилось немало научных опытов. Основным результатом таких экспериментов стало выделение понятия «дробные сутки». Например, речь идет о тихом часе в больницах, санаториях, детских садах и домах отдыха. В жарких странах население также часто пытается дробить сутки, складывая свои периоды активного времяпрепровождения и отдыха, сна из нескольких частей: работать в самое прохладное время (рано утром и вечером), а спать в жару. Яркий пример такого приспособления — дневная сиеста в ряде стран мира.

Дробные сутки были выработаны на протяжении веков, а потому они максимально комфортны для человека в тех или иных условиях проживания, в отличие от так называемых экспериментальных. В отличие от вышеназванных житейских суток, последние создаются для того, чтобы изучить, как организм может перестраиваться на изменения суточного режима и насколько быстро это может происходить. Смещение фазы сна и бодрствования в ходе опытов происходит легче, когда этот способ применяется плавно, с небольшими изменениями. Но в любом случае слаженность естественных процессов в организме нарушается, а потому человек в любом случае чувствует себя некомфортно. Причины биологических ритмов заложены самой природой, и нам неподвластно их изменить искусственно, без вреда для собственного здоровья и общего самочувствия.

В ходе опытов по перестройке организма на 48-часовые сутки было выявлено естественное противостояние: низкая работоспособность, быстрая утомляемость, внешние проявления усталости на лице. Таким образом, без вреда для своего здоровья человек не способен перестроиться на другой ритм суток, отличный от природного, когда день можно проводить активно, а ночью отдыхать, проводя во сне не меньше положенного минимума - 8 часов. Биологические ритмы и сон тесно связаны между собой.

Заключение

Не выспавшись как следует, мы плохо себя чувствуем, быстро устаем. Накопленная несколькими днями или неделями усталость может стать причиной замедления всех ритмов жизнедеятельности. Биологические ритмы и работоспособность человека тесно взаимосвязаны. Как ни старались ученые искусственно изменить естественный распорядок суток, им так это и не удалось. Суточные биологические ритмы всегда возвращались, благодаря невидимой наследственной генетике, в свой нормальный режим, заложенный природой. Яркий пример такого утверждения — научные опыты Колина Питтендрая, когда при помещении дрозофил в условия жизни, отличные от естественной среды их обитания, они стали быстрее умирать. Это в очередной раз доказывает то, что биологические ритмы в поддержании полноценного существования играют ведущую роль.

Биологические ритмы представляют собой периодически повторяющиеся изменения интенсивности и характера биологических процессов и явлений. Они в той или иной форме присущи всем живым организмам и отмечаются на всех уровнях организации: от внутриклеточных процессов до биосферных. Биологические ритмы наследственно закреплены и являются следствием естественного отбора и адаптации организмов. Ритмы бывают внутрисуточные, суточные, сезонные, годичные, многолетние и многовековые.

Примерами биологических ритмов являются: ритмичность в делении клеток, синтезе ДНК и РНК, секреции гормонов, суточное движение листьев и лепестков в сторону Солнца, осенние листопады, сезонное одревеснение зимующих побегов, сезонные миграции птиц и млекопитающих и т.д.

Биологические ритмы делят на экзогенные и эндогенные. Экзогенные (внешние) ритмы возникают как реакция на периодические изменения среды (смену дня и ночи, сезонов, солнечной активности). Эндогенные (внутренние) ритмы генерируются самим организмом. Ритмичность имеют процессы синтеза ДНК, РНК и белков, работа ферментов, деление клеток, биение сердца, дыхание и т.д. Внешние воздействия могут сдвигать фазы этих ритмов и менять их амплитуду.

Среди эндогенных различают физиологические и экологические ритмы. Физиологические ритмы (биение сердца, дыхание, работа желез внутренней секреции и др.) поддерживают непрерывную жизнедеятельность организмов. Экологические ритмы (суточные, годичные, приливные, лунные и др.) возникли как приспособление живых существ к периодическим изменениям среды. Физиологические ритмы существенно варьируют в зависимости от состояния организма, экологические - более стабильны и соответствуют внешним ритмам.

Экологические ритмы способны подстраиваться к измениям цикличности внешних условий, но лишь в опреденных пределах. Такая подстройка возможна благодаря тому, что в течение каждого периода имеются определенные интервалы времени (время потенциальной готовности), когда организм готов к восприятию сигнала извне, например яркого света или темноты. Если сигнал несколько запаздывает или приходит преждевременно, соответственно сдвигается фаза ритма. В экспериментальных условиях при постоянном освещении и температуре этот же механизм обеспечивает регулярный сдвиг фазы в течение каждого периода. Поэтому период ритма в этих условиях обычно не соответствует природному циклу и постепенно расходится по фазе с местным временем. Эндогенный компонент ритма дает организму возможность ориентироваться во времени и заранее готовиться к предстоящим изменениям среды. Это так называемые биологические часы организма. Многим живым организмам свойственны циркадные и цирканные ритмы. Циркадные (околосуточные) ритмы - повторяющиеся изменения интенсивности и характера биологических процессов и явлений с периодом от 20 до 28 ч. Цирканные (окологодичные) ритмы - повторяющиеся изменения интенсивности и характера биологических процессов и явлений с периодом от 10 до 13 месяцев. Циркадные и цирканные ритмы регистрируются в экспериментальных условиях при постоянной температуре, освещенности и т.д.

Ритмический характер имеют физическое и психологическое состояния человека. Нарушение установившихся ритмов жизнедеятельности может снижать работоспособность, оказывать неблагоприятное воздействие на здоровье человека. Изучение биоритмов имеет большое значение при организации труда и отдыха человека, особенно в экстремальных условиях (полярных условиях, в космосе, при быстром перемещении в др. часовые пояса и т. д.).

Несовпадение во времени между природными и антропогенными явлениями часто приводит к разрушению природных систем. Например, при проведении слишком частых рубок леса.

Биологические ритмы — периодически повторяющиеся изменения характера и интенсивности биологических процессов и явлений в живых организмах. Биологические ритмы физиологических функций столь точны, что их часто называют «биологическими часами».

Есть основание полагать, что механизм отсчета времени заключен в каждой молекуле человеческого тела, в том числе в молекулах ДНК, хранящих генетическую информацию. Клеточные биологические часы называют «малыми», в отличие от «больших», которые, как считают, расположены в головном мозге и синхронизируют все физиологические процессы в организме.

Классификация биоритмов.

Ритмы , задаваемые внутренними «часами» или водителями ритма, называются эндогенными , в отличие от экзогенных , которые регулируются внешними факторами. Большинство биологических ритмов являются смешанными, т. е. частично эндогенными и частично экзогенными.

Во многих случаях главным внешним фактором, регулирующим ритмическую активность, служит фотопериод, т. е. продолжительность светового дня. Это единственный фактор, который может быть надежным показателем времени, и он используется для установки «часов».

Конкретная природа «часов» неизвестна, но нет сомнений, что здесь действует физиологический механизм, который может включать как нервные, так и эндокринные компоненты.

Большинство ритмов формируются в процессе индивидуального развития (онтогенеза). Так, суточные колебания активности различных функций у ребенка наблюдаются до его рождения, их можно зарегистрировать уже во второй половине беременности.

Биологические ритмы реализуются в тесном взаимодействии с окружающей средой и отражают особенности приспособления организма к циклично изменяющимся факторам этой среды. Вращение Земли вокруг Солнца (с периодом около года), вращение Земли вокруг своей оси (с периодом около 24 ч), вращение Луны вокруг Земли (с периодом около 28 дней) приводят к колебаниям освещенности, температуры, влажности, напряженности электромагнитного поля и т. п., служат своеобразными указателями, или датчиками, времени для «биологических часов».
Биологические ритмы имеют большие различия по частотам или периодам. Выделяют группу так называемых высокочастотных биологических ритмов, периоды колебаний которых находятся в пределах от доли секунды до получаса. Примерами могут служить колебания биоэлектрической активности головного мозга, сердца, мышц, других органов и тканей. Регистрируя их с помощью специальной аппаратуры, получают ценную информацию о физиологических механизмах деятельности этих органов, которая используется также для диагностики заболеваний (электроэнцефалография, электромиография, электрокардиография и др.). К этой же группе можно отнести ритм дыхания.
Биологические ритмы с периодом 20-28 ч называются циркадианными (циркадными , или околосуточными), например, периодические колебания на протяжении суток температуры тела, частоты пульса, артериального давления, работоспособности человека и др.
Выделяют также группу биологических ритмов низкой частоты; это околонедельные, околомесячные, сезонные, окологодовые, многолетние ритмы .

В основе выделения каждого из них лежат четко регистрируемые колебания какого-либо функционального показателя.

Например: Околонедельному биологическому ритму соответствует уровень выделения с мочой некоторых физиологически активных веществ, околомесячному — менструальный цикл у женщин, сезонным биологическим ритмам — изменения продолжительности сна, мышечной силы, заболеваемости и т. д.

Наиболее изучен циркадианный биологический ритм, один из самых важных в организме человека, выполняющий как бы роль дирижера многочисленных внутренних ритмов.

Циркадианные ритмы высокочувствительны к действию различных отрицательных факторов, и нарушение слаженной работы системы, порождающей эти ритмы, служит одним из первых симптомов заболевания организма. Установлены циркадианные колебания более 300 физиологических функций организма человека. Все эти процессы согласованы во времени.

Многие околосуточные процессы достигают максимальных значений в дневное время каждые 16-20 ч и минимальных — ночью или в ранние утренние часы.

Например: Ночью у человека самая низкая температура тела. К утру она повышается и достигает максимума во второй половине дня.

Основной причиной суточных колебаний физиологических функций в организме человека являются периодические изменения возбудимости нервной системы, угнетающей или стимулирующей обмен веществ. В результате изменения обмена веществ и возникают изменения различных физиологических функций (рис.1).

Например: Частота дыхания днем выше, чем ночью. В ночное время понижена функция пищеварительного аппарата.

Рис. 1. Суточные биологические ритмы в организме человека

Например: Установлено, что суточная динамика температуры тела имеет волнообразный характер. Примерно к 18 ч температура достигает максимума, а к полуночи снижается: минимальное ее значение между часом ночи и 5 ч утра. Изменение температуры тела в течение суток не зависит от того, спит человек или занимается интенсивной работой. Температура тела определяет скорость биологических реакций , днем обмен веществ идет наиболее интенсивно.

С суточным ритмом тесно связаны сон и пробуждение. Своеобразным внутренним сигналом для отдыха ко сну служит понижение температуры тела. На протяжении суток она изменяется с амплитудой до 1,3°С.

Например: Измеряя через каждые 2-3 ч на протяжении нескольких суток температуру тела под языком (обычным медицинским термометром), можно довольно точно установить наиболее подходящий момент для отхода ко сну, а по температурным пикам определить периоды максимальной работоспособности.

Днем растет частота сердечных сокращений (ЧСС), выше артериальное давление (АД), чаще дыхание. Изо дня в день к моменту пробуждения, как бы предвосхищая возрастающую потребность организма, в крови повышается содержание адреналина — вещества, которое увеличивает ЧСС, повышает АД, активизирует работу всего организма; к этому времени в крови накапливаются биологические стимуляторы. Снижение концентрации этих веществ к вечеру — непременное условие спокойного сна. Недаром нарушения сна всегда сопровождаются волнением и тревогой: при этих состояниях в крови нарастает концентрация адреналина и других биологически активных веществ, организм длительное время находится в состоянии «боевой готовности». Подчиняясь биологическим ритмам, каждый физиологический показатель в течение суток может существенно менять свой уровень.

Распорядок жизни, акклиматизация.

Биологические ритмы являются основой рациональной регламентации распорядка жизни человека, так как высокая работоспособность и хорошее самочувствие могут быть достигнуты только в том случае, если ритм жизни соответствует свойственному организму ритму физиологических функций. В связи с этим необходимо разумно организовать режим труда (тренировок) и отдыха, а также прием пищи. Отклонение от правильного режима питания может привести к существенному увеличению веса, который в свою очередь, нарушая жизненные ритмы организма, вызывает изменение обмена веществ.

Например: Если принимать пищу общей калорийностью 2000 ккал только по утрам, вес снижается; если ту же пищу принимать в вечерние часы, увеличивается. Для того, чтобы сохранить вес тела, достигнутый к 20-25 годам, пищу следует принимать 3-4 раза в день в точном соответствии с индивидуальными суточными затратами энергии и в те часы, когда появляется заметное чувство голода.

Однако эти общие закономерности иногда скрывают многообразие индивидуальных особенностей биологических ритмов. Не всем людям свойственны однотипные колебания работоспособности. Одни, так называемые «жаворонки», энергично работают в первой половине дня; другие, «совы», — вечером. Люди, относящиеся к «жаворонкам», вечером испытывают сонливость, рано ложатся спать, но, рано просыпаясь, чувствуют себя бодрыми и работоспособными (рис.2).

Легче переносит акклиматизацию человек, если он принимает (3-5 раз в сутки) горячее питание и адаптогены, витаминные комплексы, а физические нагрузки увеличивает постепенно, по мере адаптации к ним (рис.3).

Рис. 2. Кривые ритма трудоспособности в течение суток

Рис. 3. Суточные ритмы протекания жизненных процессов при неизменных внешних условиях жизни (по Графу)

При несоблюдении этих условий может наступить так называемый десинхроноз (своеобразное патологическое состояние).

Явление десинхроноза наблюдается и у спортсменов, особенно у тренирующихся в условиях жары и влажного климата или среднегорья. Поэтому спортсмен, вылетающий на международные соревнования, должен быть хорошо подготовлен. Сегодня существует целая система мероприятий, направленных на сохранение привычных биоритмов.

Для биологических часов человека важен правильный ход не только в суточных, но и в так называемых низкочастотных ритмах, например в околонедельном.

В настоящее время установлено, что недельный ритм выработан искусственно: убедительных данных о существовании врожденных семидневных ритмов у человека не обнаружено. Очевидно, что это эволюционно закрепленная привычка. Семидневная неделя стала основой ритма и отдыха еще в древнем Вавилоне. За тысячелетия сформировался недельный социальный ритм: человек продуктивнее работает в середине недели, чем в начале или в конце ее.

Биологические часы человека отражают не только суточные природные ритмы, но и имеющие большую продолжительность, например сезонные. Они проявляются в повышении обмена веществ весной и в снижении его осенью и зимой, в увеличении процента гемоглобина в крови и в изменении возбудимости дыхательного центра в весеннее и летнее время.

Состояние организма в летнее и зимнее время в какой-то степени соответствует его состоянию днем и ночью. Так, зимой по сравнению с летом снижалось в крови содержание сахара (аналогичное явление происходит и ночью), увеличивалось количество АТФ и холестерина.

Биоритмы и работоспособность.

Ритмы работоспособности, подобно ритмам физиологических процессов, по своей природе эндогенны.

Работоспособность может зависеть от многих факторов, действующих по отдельности или совместно. К этим факторам относятся: уровень мотивации, прием пищи, факторы внешней среды, физическая готовность, состояние здоровья, возраст и другие факторы. По-видимому, на динамику работоспособности влияет и утомление (у элитных спортсменов — хроническое утомление), хотя не вполне ясно, каким именно образом. Утомление, возникающее при выполнении упражнений (тренировочных нагрузок), трудно преодолевать даже достаточно мотивированному спортсмену.

Например: Утомление снижает работоспособность, а повторная тренировка (с интервалом в 2-4 ч после первой) улучшает функциональное состояние спортсмена.

При трансконтинентальных перелетах циркадианные ритмы различных функций перестраиваются с разной скоростью — от 2-3 дней до 1 месяца. Для нормализации цикличности до перелета необходимо каждый день сдвигать на 1 ч отход ко сну. Если это делать в течение 5-7 дней до отлета и ложиться спать в темной комнате, то удастся быстрее пройти акклиматизацию.

При прибытии в новый временной пояс необходимо плавно входить в тренировочный процесс (умеренные физические нагрузки в те часы, когда будут производиться соревнования). Тренировки не должны носить «ударный характер».

Следует отметить, что естественный ритм жизнедеятельности организма обусловлен не только внутренними факторами, но и внешними условиями. В результате исследований был выявлен волновой характер изменения нагрузок на тренировке. Прежние представления о неуклонном и прямолинейном наращивании тренировочных нагрузок оказались несостоятельными. Волнообразный характер изменения нагрузок в процессе тренировок связан с внутренними биологическими ритмами человека.

Например: Различают три категории «волн» тренировок: «малые», охватывающие от 3 до 7 дней (или несколько более), «средние» — чаще всего 4-6 недель (недельные тренировочные процессы) и «большие», продолжающиеся несколько месяцев.

Нормализация биологических ритмов позволяет осуществлять интенсивные физические нагрузки, а тренировки при нарушенном биологическом ритме приводят к различным функциональным расстройствам (например, десинхронозу), а иногда и к заболеваниям.

Источник информации: В.Смирнов, В.Дубровский (Физиология физического воспитания и спорта).

Наука, изучающая ритмичность в биологии, возникла в конце XVIII века. Ее основателем считается немецкий врач Христофор Вильям Гуфелянд. С его подачи длительный период организма считались зависимыми исключительно от внешних цикличных процессов, в первую очередь от вращения Земли вокруг Солнца и собственной оси. Сегодня хронобиология пользуется популярностью. Согласно доминирующей в ней теории, причины биоритмов лежат как вне, так и внутри конкретного организма. Причем повторяющиеся во времени изменения свойственны не только отдельным особям. Они пронизывают все уровни биологических систем — от клетки до биосферы.

Ритмичность в биологии: определение

Таким образом, рассматриваемое свойство является одним из фундаментальных характеристик живой материи. Ритмичность в биологии можно определить как колебания интенсивности процессов и физиологических реакций. Она представляет собой периодические изменения состояния среды живой системы, возникающие под действием внешних и внутренних факторов. Также их называют синхронизаторами.

Биоритмы, не зависящие от внешних (действующих на систему снаружи) факторов, являются эндогенными. Экзогенные, соответственно, не откликаются на воздействие внутренних (действующих внутри системы) синхронизаторов.

Причины

Как уже отмечалось, на первых этапах формирования новой науки ритмичность в биологии считалась обусловленной лишь внешними факторами. На смену этой теории пришла гипотеза внутреннего детерминирования. В ней внешним факторам отводилась незначительная роль. Однако достаточно быстро исследователи пришли к пониманию высокого значения обоих типов синхронизаторов. Сегодня считается, что биологические эндогенные по своей природе, подвержены изменениям под воздействием внешней среды. Эта идея стоит в центре мультиосцилляторной модели регуляции подобных процессов.

Суть теории

Согласно этой концепции, эндогенные генетически запрограммированные колебательные процессы испытывают воздействие со стороны внешних синхронизаторов. Огромное число внутренних ритмических колебаний многоклеточного организма выстроено в определенном иерархическом порядке. В основе его поддержания лежат нейрогуморальные механизмы. Они согласовывают фазовые взаимоотношения различных ритмов: однонаправленные процессы протекают синхронно, а несовместимые работают в противофазе.

Всю эту деятельность трудно себе представить без некоего осциллятора (координатора). В рассматриваемой теории выделяют три взаимосвязанные регулирующие системы: эпифиз, гипофиз и надпочечники. Эпифиз считается наиболее древним.

Предположительно у организмов, стоящих на низких ступенях эволюционного развития, эпифиз играет главную роль. Выделяемый им мелатонин вырабатывается в темноте и распадается на свету. Фактически он сообщает всем клеткам о времени дня. При усложнении организации эпифиз начинает играть вторую роль, уступая первенство супрахиазматическим ядрам гипоталамуса. Вопрос о соотношении в деле регуляции биоритмов обеих структур до конца не решен. В любом случае, согласно теории, у них существует «помощник» — надпочечники.

Виды

Все биоритмы делятся на две основные категории:

физиологические представляют собой колебания в работе отдельных систем организма;

экологические, или адаптивные необходимы для приспособления к постоянно меняющимся условиям окружающей среды.

Также распространенной является классификация, предложенная хронобиологом Ф. Хальбергом. За основу разделения биологических ритмов он взял их длительность:

колебания высокой частоты — от нескольких секунд до получаса;

колебания средней частоты — от получаса до шести дней;

колебания низкой частоты — от шести дней до года.

Процессы первого типа — это дыхание, сердцебиение, электрическая активность головного мозга и другая аналогичная ритмичность в биологии. Примеры колебаний средней частоты — это изменения в течение дня обменных процессов, режима сна и бодрствования. Третий включает сезонные, годичные и лунные ритмы.

Внешние по отношению к человеку синхронизаторы делятся на социальные и физические. Первые — это распорядок дня и различные нормы, принятые на производстве, в быту или обществе в целом. Физические синхронизаторы представлены сменой дня и ночи, напряженностью электромагнитных полей, колебаниями температур, влажности и так далее.

Десинхронизация

Идеальное состояние организма возникает тогда, когда внутренние биоритмы человека работают в соответствии с внешними условиями. К сожалению, так бывает не всегда. Состояние, когда происходит рассогласование внутренних ритмов и внешних синхронизаторов, называют десинхронозом. Он также существует в двух вариантах.

Внутренний десинхроноз — рассогласование процессов непосредственно в организме. Распространенный пример — нарушение ритмов сна и бодрствования. Внешний десинхроноз — это рассогласование внутренних биологических ритмов и условий среды. Подобные нарушения возникают, например, при перелете из одного часового пояса в другой.

Десинхроноз проявляется в виде изменения таких физиологических показателей, как артериальное давление. Часто он сопровождается повышенной раздражимостью, отсутствием аппетита, быстрой утомляемостью. По мнению хронобиологов, как уже говорилось выше, любая болезнь — результат рассогласования тех или иных колебательных процессов.

Суточные биологические ритмы

Понимание логики колебаний физиологических процессов позволяет оптимально выстраивать деятельность. В этом смысле особенно велико значение биологических ритмов длительностью около суток. Их используют как для определения эффективного так и для медицинской диагностики, лечения, и даже выбора дозы препаратов.

В человеческом организме сутки — период колебания огромного числа процессов. Одни из них изменяются существенно, другие — минимально. Важно при этом, что показатели и тех, и других не выходят за рамки нормы, то есть не становятся угрожающими здоровью.

Температурные колебания

Терморегуляция — залог постоянства внутренней среды, а значит, правильной работы организма для всех млекопитающих, в том числе и человека. Изменение температуры происходит в течение суток, при этом диапазон колебаний совсем невелик. Минимальные показатели характерны для периода от часа ночи до пяти утра, максимальные регистрируются около шести часов вечера. Амплитуда колебаний составляет при этом чаще всего меньше одного градуса.

Сердечно-сосудистая и эндокринная системы

Работа главного «мотора» человеческого организма также подвержена колебаниям. Существуют две временные точки, в которые снижается активность сердечно-сосудистой системы: час дня и девять вечера.

Свои ритмы свойственны и всем органам кроветворения. Пик активности костного мозга приходится на раннее утро, а у селезенки — на восемь часов вечера.

Секреция гормонов тоже непостоянна на протяжении дня. Концентрация адреналина в крови возрастает ранним утром и достигает своего пика к девяти часам. Такая особенность объясняет бодрость и активность, которые чаще всего свойственны людям в первой половине дня.

Акушеркам известна любопытная статистика: родовая деятельность в большинстве случаев начинается около полуночи. Это также связано с особенностями работы К этому времени активизируется задняя доля гипофиза, вырабатывающая соответствующие гормоны.

Утром — мясо, вечером — молоко

Для приверженцев правильного питания будут любопытны факты, связанные с пищеварительной системой. Первая половина дня — время, когда усиливается перистальтика желудочно-кишечного тракта, увеличивается выработка желчи. Печень утром активно расходует гликоген и отдает воду. Из этих закономерностей хронобиологи выводят нехитрые правила: тяжелую и жирную пищу лучше есть в первой половине дня, а после обеда и вечером идеальны молочные продукты и овощи.

Работоспособность

Не секрет, что биоритмы человека влияют на его активность в течение дня. Колебания у разных людей имеют особенности, однако можно выделить и общие закономерности. Три «птичьих» хронотипа, связывающие биологические ритмы и работоспособность, пожалуй, известны всем. Это «жаворонок», «сова» и «голубь». Первые два — крайние варианты. «Жаворонки» полны сил и энергии с утра, легко встают и рано ложатся спать.

«Совы», как и их прототип, ведут ночной образ жизни. Активный период для них начинается примерно в шесть вечера. Ранний подъем им бывает очень трудно перенести. «Голуби» способны работать как днем, так и вечером. В хронобиологии их называют аритмиками.

Зная свой тип, человек может более эффективно управлять собственной деятельностью. Впрочем, существует мнение, что любая «сова» может стать «жаворонком» при желании и настойчивости, а разделение на три типа обусловлено, скорее, привычками, нежели заложенными особенностями.

Постоянное изменение

Биоритмы человека и других организмов не являются жесткими, навсегда закрепленными признаками. В процессе онто- и филогенеза, то есть индивидуального развития и эволюции, они изменяются с определенными закономерностями. Что отвечает за подобные сдвиги, до конца еще непонятно. Существует две основные версии на этот счет. Согласно одной из них, изменениями руководит заложенный на клеточном уровне механизм — его можно назвать

Другая гипотеза основную роль в этом процессе отводит геофизическим факторам, которые еще предстоит изучить. Приверженцы этой теории объясняют различия биоритмов особей их положением на эволюционной лестнице. Чем выше уровень организации, тем интенсивнее обмен веществ. При этом характер показателей не меняется, но увеличивается амплитуда колебания. Саму же ритмичность в биологии и ее синхронизацию с геофизическими процессами они рассматривают как результат работы естественного отбора, приводящий к превращению внешнего (например, смена дня и ночи) во внутреннее (период активности и сна) колебание ритма.

Влияние возраста

Хронобиологам удалось установить, что в процессе онтогенеза, в зависимости от проходимой организмом стадии, меняются околосуточные ритмы. Каждому развития соответствуют свои колебания внутренних систем. Причем изменение биологических ритмов подчинено определенной закономерности, описанной российским специалистом Г.Д. Губиным. Ее удобно рассмотреть на примере млекопитающих. У них подобные изменения связаны в первую очередь с амплитудами околосуточных ритмов. С первых этапов индивидуального развития они нарастают и достигают максимума в молодом и зрелом возрасте. Затем амплитуды начинают уменьшаться.

Это не единственные изменения ритмов, связанные с возрастом. Меняются также последовательности акрофаз (акрофаза — точка времени, когда наблюдается максимальное значение параметра) и величины диапазона возрастной нормы (хронодезма). Если учитывать все эти изменения, становится очевидным, что именно в зрелом возрасте биоритмы прекрасно согласованы и организм человека способен противостоять различным внешним влияниям, сохраняя свое здоровье. С течением времени ситуация меняется. В результате рассогласования различных ритмов запас здоровья постепенно заканчивается.

Хронобиологи предлагают использовать подобные закономерности для прогнозирования болезней. На основе знания об особенностях колебаний околосуточных ритмов человека на протяжении жизни теоретически возможно построение некоего графика, отражающего запас здоровья, его максимумы и минимумы во времени. Подобное тестирование — дело будущего, по мнению большинства ученых. Однако существуют теории, позволяющие построить нечто подобное такому графику уже сейчас.

Три ритма

Приоткроем немного завесу тайны и расскажем о том, как определить свои биоритмы. Расчет в них делается на основе теории психолога Германа Свобода, врача Вильгельма Фисса и инженера Альфреда Тельчера, созданной ими на рубеже XIX и XX веков. Суть концепции в том, что существует три ритма: физический, эмоциональный и интеллектуальный. Они возникают в момент рождения и на протяжении всей жизни не меняют своей частоты:

физический — 23 дня;

эмоциональный — 28 дней;

интеллектуальный — 33 дня.

Если построить график их изменений с течением времени, он примет вид синусоиды. Для всех трех параметров часть волны над осью Ох соответствует подъему показателей, под ней располагается зона спада физических, эмоциональных и умственных возможностей. Биоритмы, расчет которых можно произвести по подобному графику, в точке пересечения с осью сигнализируют о начале периода неопределенности, когда сильно падает устойчивость организма к воздействиям внешней среды.

Определение показателей

Расчет биологических ритмов на основе этой теории можно произвести самостоятельно. Для этого необходимо подсчитать, сколько вы уже прожили: умножить возраст на количество дней в году (не забудьте, что в високосном их 366). Полученную цифру нужно разделить на частоту того биоритма, график которого вы строите (23, 28 или 33). Получится некоторое целое число и остаток. Целую часть снова умножьте на продолжительность конкретного биоритма? f полученное значение вычтите из количества прожитых дней. Остаток будет числом дней периода в настоящий момент.

Если полученное значение не превышает одной четвертой от продолжительности цикла, — это время подъема. В зависимости от биоритма оно предполагает бодрость и физическую активность, хорошее настроение и эмоциональную устойчивость, творческое вдохновение и интеллектуальный подъем. Значение, равное половине продолжительности периода, символизирует время неопределенности. Попадание в последнюю треть длительности любого биоритма означает нахождение в зоне спада активности. В это время человеку свойственно быстрее уставать, возрастает опасность болезней, если речь идет о физическом цикле. В эмоциональном плане наблюдается снижение настроения вплоть до депрессии, ухудшение способности сдерживать сильные внутренние порывы. На уровне интеллекта период спада характеризуется трудностью в принятии решений, некоторой заторможенностью мысли.

Отношение к теории

В научном мире концепция трех биоритмов в таком формате, как правило, критикуется. Отсутствуют достаточные основания для предположения, что в организме человека нечто может быть настолько неизменным. Об этом говорят все обнаруженные закономерности, которым подчиняется ритмичность в биологии, характеристики внутренних процессов, свойственные разным уровням живых систем. Поэтому описанную методику расчета и всю теорию чаще всего предлагается рассматривать как интересный вариант времяпрепровождения, но не серьезную концепцию, на основе которой стоит планировать свою деятельность.

Биологический ритм сна и бодрствования, таким образом, не единственный, существующий в организме. Колебаниям подвержены все системы, составляющие наше тело, причем не только на уровне таких крупных формирований, как сердце или легкие. Ритмичные процессы заложены еще в клетках, а потому свойственны живой материи в целом. Наука, изучающая подобные колебания, пока достаточно молода, но уже стремится объяснить многие закономерности, существующие в человеческой жизни и во всей природе. Уже накопленные данные позволяют предположить, что потенциал хронобиологии на самом деле очень высок. Возможно, в ближайшее время ее принципами станут руководствоваться и врачи, назначая дозы лекарств в соответствии с особенностями фазы того или иного биологического ритма.