Биологические часы

Жизнь во всех ее проявлениях на Земле многогранна и раз­нообразна. Это и жизнь одноклеточного организма, и жизнь такого высокоразвитого существа, как человек. Однако, несмотря на резкие различия по форме проявления, она едина по своей сущности.

Жизнь – это непрерывный хи­мический процесс образования и разрушения органиче­ских веществ в клетках, осуществляемый благодаря обме­ну веществ между организмом и внешней средой. Поэто­му без внешней среды живой организм существовать не может.

Великий русский физиолог И. М. Сеченов писал, что организм без внешней среды, поддерживающей его существование, невозможен. Поэтому в научное определе­ние организма должна входить и среда, влияющая на него. В понятие внешней среды входит все, что окружает живые организмы, оказывает влияние на их состояние, жизнедеятельность, развитие и гибель. Внешняя среда мо­жет иметь различный химический состав и разнообразное физическое состояние: температуру, влажность, атмосферную давление и т. Д. Взаимодействуя с окружающей сре­дой, живой организм получает необходимые для своего существования вещества, отдавая ей продукты обмена.

Внешняя среда оказывает постоянное воздействие па живой организм, поэтому далеко не безразлична интенсив­ность этого воздействия. Существуют максимальные и минимальные границы, за пределами которых в живом орга­низме могут возникнуть функциональные нарушения, иногда приводящие к гибели. В пределах этих границ имеются оптимальные условия. В качестве примера можно привести температурное воздействие на организм. Высокая или слишком низкая температура окружающей среды гу­бительна для живого организма. Для человека, например, наиболее благоприятна температура в пределах от 18 до 22°С. Даже небольшой перегрев или охлаждение (на 5-10°С) будет отрицательно сказываться на общем состоянии.

Физиологические процессы в живых организмах тесно связаны с факторами среды. Из них первостепенную роль играют свет, температура, атмосферное давление и содер­жание кислорода в воздухе. Главный среди них – свет. Он определяет периоды активности животных и растений, ритмичность их жизнедеятельности.

Повторяемость процессов – один из признаков жизни. При этом важное значение имеет способность живых орга­низмов чувствовать время. С ее помощью устанавливаются суточные, сезонные, годовые, лунные и приливно-отливные ритмы физиологических процессов. Как показали иссле­дования, почти все жизненные процессы в живом организме ритмичны.

Ритмы физиологических процессов в организме, как и любые другие повторяющиеся явления, имеют волно­образный характер. Расстояние между одинаковыми поло­жениями двух колебаний называется периодом, или цик­лом. Каждый цикл обычно состоит из двух фаз: в одной из них процесс достигает максимума, в другой – миниму­ма. Амплитуда определяет максимальное и минимальное от­клонения от среднего значения. В одной из фаз цикла име­ется спад волны колебаний, что соответствует ослаблению процесса, в другой – подъем волны, что сопровождается его усилением.

По длительности циклов биологические процессы, как правило, в какой-то степени совпадают с геофизическими циклами. Так, например, многие физиологические функ­ции в организмах обусловлены суточной цикличностью внешних факторов среды, непосредственно связанных с суточной периодичностью вращения Земли.

Исследования показали, что внутренние суточные рит­мы растений и животных не точно соответствуют 24-ча­совой периодичности земных суток. Они немного отли­чаются в большую или меньшую сторону (чаще в мень­шую). Так, для растений они лежат в пределах 23- 28 час., для животных -23-25 час. Такие внутренние суточные ритмы живых организмов называются циркадными (в переводе с латинского «цирка» означает около, «диес» -день, сутки).

Благодаря биологическим ритмам живой организм го­раздо легче приспосабливается к условиям внешней среды, которые регулируют длительность циклов и отдельных их фаз.

Такое действие внешних условий на живой организм принято называть синхронизирующим, а сами факторы воздействия – синхронизаторами. К их числу относятся свет, шум, запахи, время кормления и т. Д. В дальнейшем будет показано, что синхронизация биологических ритмов с геофизическими ритмами природы имеет большое приспособительное значение.