Глава 21

БИОЛОГИЧЕСКИЕ РИТМЫ

21.1. ПОНЯТИЕ О БИОЛОГИЧЕСКИХ РИТМАХ

Почти все физиологические процессы в орга­низме протекают ритмично, образуя пра­вильные циклы, например дыхательный, сер­дечный, цикл возбуждения (потенциал дей­ствия). Цикличность проявляется в ритми­ческих сокращениях голодного желудка, в возникновении потенциалов действия клеток водителя ритма сердца, основных ритмов ЭЭГ. Интенсивность протекания многих процессов в организме ритмично изменяется в зависимости от времени суток, года. Так, продукция катехоламинов надпочечниками интенсивнее протекает в дневные часы, а мужского полового гормона тестостерона — в утренние. Часто можно наблюдать взаимо­связь жизненных процессов с лунными цик­лами.

Циклические изменения деятельности клеток, органов, систем, организма в целом, а также циклические изменения его резис-тентности, миграции, размножения, сформи­рованные под влиянием геофизических и со­циальных изменений среды обитания, полу­чили название биологических ритмов. Оказа­лось, что цикличность — одно из основных проявлений жизнедеятельности.

Биоритмология — это раздел науки, изу­чающий биоритмы. Хронобиология — научное направление в биологии, исследующее при­роду и основные закономерности периоди­чески повторяющихся биологических про­цессов, жизнедеятельность организмов в ус­ловиях непрерывно изменяющегося (боль­шей частью ритмически) пространственно-временного континуума внешней среды [Анохин П.К., 1968J. Некоторые авторы в рамках хронобиологии выделяют такие на­правления, как хронофизиология — раздел физиологии, изучающий механизм генерации биологических ритмов отдельными клетка­ми, органами, тканями, организмом, хроно-фармакология, хрономедицина и др.

Основные структурные показатели био­ритмов: период — продолжительность одного цикла какого-либо проявления жиз­недеятельности организма; частота — число циклов соответствующего биоритма, совершающихся в единицу времени; м е-з о р — среднее значение параметров ритми­ческого колебательного процесса; ампли­туда— размах колебаний между двумя пре­дельными значениями ритмически изменяю-

щейся величины, т.е. величина отклонения исследуемого показателя в обе стороны от средней (мезора); фаза-— любая отдельно выделенная часть цикла; акрофаза— момент в периоде, когда отмечается наиболь­ший подъем параметров биоритма; б а т и-фаза — спад параметров биоритма.

21.2. ФАКТОРЫ, ФОРМИРУЮЩИЕ БИОРИТМЫ

Эволюция. В процессе эволюции живые орга­низмы (растения и животные) вынуждены постоянно приспосабливаться к меняющим­ся условиям внешней среды. В частности, се­зонные и суточные колебания параметров среды обитания способствовали выработке организмом адаптивных реакций, направлен­ных на компенсацию возникающих при этом сдвигов. В процессе эволюции живые суще­ства приспособились к чередующимся воз­действиям высоких и низких температур, кислородному голоданию, недостатку пиши и воды, сформировав защитные реакции, на­правленные на поддержание гомеостазиса. Подобные адаптивные реакции формируются также и в онтогенезе: например, поведение, связанное с изменением освещенности в пределах дня и ночи. Человек и большинство животных демонстрируют наибольшую ак­тивность днем, при этом усиливаются дея­тельность сердца, дыхательной системы, обмен веществ и др. Ночью наблюдаются противоположные изменения. В конечном итоге циклические изменения работы орга­нов и систем организма в фило- и онтогенезе становятся устойчивыми.

Имеется большое число различных факто­ров, обеспечивающих формирование биоло­гических ритмов. Главными из них являются следующие:

• фотопериодика (смена света и темноты), влияющая на двигательную активность;

• циклические колебания геомагнитного поля;

• цикличность режимов питания;

• цикличность изменений температуры ок­ ружающей среды (день—ночь, зима—лето) в связи с вращением Земли вокруг своей оси, а также вокруг Солнца;

• цикличность фаз Луны;

• циклические изменения (хотя и незначи­ тельные) силы притяжения Земли.

553

Социальные факторы. Особо важную роль в формировании биоритмов человека играют социальные факторы; в основном это цик­личные режимы труда, отдыха, общественной деятельности. Однако главным (первичным) фактором формирования биоритмов челове­ка является геофизический фактор (фотопери­одизм) — чередование светлого и темного времени суток, предопределяющее двига­тельную и творческую активность человека в составе цикла день—ночь. Биоритмы, обу­словленные фотопериодикой, изучены наи­более полно, так как они легко идентифици­руются.

Гравитация. Важное место в становлении биоритмов и самой жизни имеет гравитация. Жизнь развивалась на Земле в условиях дей­ствия силы тяготения. Гравитация постоянно действует на организм, часто выступая как значимый фактор многих процессов. Напри­мер, нормальное считывание генетической информации осуществляется при определен­ной ориентации хромосом, которая в назем­ных условиях обеспечивается действием при­тяжения Земли, но нарушается в условиях невесомости. Хотя на протяжении неболь­ших промежутков времени сила тяжести ос­тается неизменной, она все же подвержена небольшим периодическим изменениям, обусловленным воздействиями со стороны Луны и Солнца. Вследствие этого гравита­цию можно рассматривать как один из фак­торов (раздражителей) внешней среды, фор­мирующих биоритмы. Обширные медико-биологические исследования, выполненные в условиях невесомости, свидетельствуют о бесспорной роли гравитации в эволюции ор­ганов равновесия. Наиболее убедительным примером реакции растительных организмов на силу тяжести служит геотропизм расте­ний — рост корней вниз, стебля — вверх под влиянием земного притяжения. Это явление также объясняют ориентацией хромосом, ко­торая обеспечивается действием притяжения Земли. Именно поэтому жизнь растений на­рушается в космосе: корни растут в различ­ных направлениях, а не в землю.

Магнитное поле Земли. Напряженность его невелика, но магнитосфера Земли в целом обладает колоссальным запасом энер­гии, поэтому влияние колебаний магнитного поля Земли на различные процессы оказыва­ется значимым для ритмических процессов, протекающих в живых организмах. Напри­мер, человеческий мозг генерирует альфа-, бета-ритмы, характеристики которых весьма близки некоторым разновидностям волн, ре­гистрируемых в атмосфере в результате коле-

баний магнитного поля Земли. Если интен­сивность этих колебаний переходит в пертур­бации — возмущения, их последствия могут сказываться на самочувствии человека в ре­зультате изменения характеристик физиоло­гических ритмических процессов, о чем мож­но судить по изменениям ЭЭГ, ЭКГ, кровя­ного давления, изменениям времени рефлек­торных реакций испытуемых.

Воздействия, исходящие из космоса, обла­дают слабой энергией, но они также способ­ны изменить активность человека, иногда в значительной степени. К ним относятся лун­ная гравитация, радиоволны и магнитные поля солнечного происхождения.