Биологические ритмы женского организма. Роль биоритмов в гомеостазе
Обновлено: 04.06.2024
На протяжении миллионов лет существования планеты Земля все живое развивается в условиях периодических ритмичных изменений окружающей среды. Именно соответствие биологических процессов определенному ритму является обязательным качеством для живых систем.
Биологические ритмы в живой природе
Каждую весну распускается зеленая листва, каждую зиму выпадает снег. С восходом солнца растения раскрывают свои цветы, первый луч падает на зеленый лист и запускает процессы фотосинтеза. Перелетные птицы осенью собираются в теплые края, белка запасает спелые орехи, а медведь и еж ищут укрытие поудобнее, чтобы пережить неблагоприятное холодное и голодное зимнее время.
Изучая поведение животных в природе, внимательный наблюдатель замечает, что птицы начинают готовиться к перелету с первыми признаками приближающейся осени. Хозяин таежных лесов медведь начинает искать место для спячки еще до того, как ударят первые морозы и снегопады заметут лесные тропы.
И горе тому животному, которое не успеет до холодов. Без помощи человека оно обречено на гибель, как Серая шейка в одноименной детской сказке. Медведь, поднятый среди зимы из берлоги, получает прозвище медведь-шатун. Злой, голодный, ходит по лесу, нагоняя страх на охотников, но и он обречен на мучительную гибель от голода. Мясом такого погибшего зверя брезгуют даже падальщики.
Можно заметить, что еще до появления первых признаков смены сезона, поведение животных меняется. И это не зря. Таким образом природа позволяет живым организмам заблаговременно подготовиться к грядущим переменам в природе и предупредить стресс, связанный с перестройкой сложных биохимических процессов и физиологических функций во время действия неблагоприятного фактора с помощью биологических ритмов организма.
Рабочая тетрадь разработана к учебнику «Биология. 6 класс» (авт. И.Н. Пономарева, О.А. Корнилова, В.С. Кучменко), входящему в систему «Алгоритм успеха». Содержит проблемные и тестовые задания, позволяющие учителю организовывать дифференцированную практическую работу шестиклассников, формировать основные биологические понятия, эффективно осуществлять контроль знаний, привлекая учащихся к самооценке учебной деятельности.
Определение понятия биоритмы
Биоритмы — сформированная в ходе эволюции модель приспособления, проявляющаяся в виде повторяющихся изменений характера и степени выраженности биохимических и физиологических реакций, характеризующая способность живых существ выживать в периодически изменяющихся условиях среды.
Способность организма изменять процессы жизнедеятельности под влиянием условий внешней среды генетически обусловлена и характерна всем живущим организмам. Она характерна не только отдельным клеткам, но и целым популяциям.
Биологические ритмы организма человека сформировались за миллионы лет эволюции и определяются движением планеты Земля.
- годовые циклы — обусловленные движением планеты вокруг Солнца;
- месячные — зависящие от движения Луны вокруг Земли и их совместным вращением вокруг Солнца;
- суточные — привязанные к вращению планеты Земля вокруг собственной оси.
Влияние этого ритмического рисунка накладывается на всех обитателей (растения, домашние и дикие животные, многоклеточные и одноклеточные организмы) на нашей удивительной планете. И человек - не исключение. Испокон веков он живет в сложной системе биоритмов, от изменяющихся за несколько секунд молекулярных, происходящих в живой клетке и обеспечивающих процессы энергетического обмена, до длительных годовых, связанных с движением Земли вокруг Солнца.
Хронобиология
Исследование ритмических колебаний биохимических и физиологических процессов в живых организмах в зависимости от суточных, годовых, либо лунных циклов продолжаются со Средневековья до наших дней. Прорывом в исследованиях стали опыты Е.А. Форсгрена, шведского физиолога, который в уникальных опытах на лабораторных кроликах выявил суточные колебания в клетках печени уровня гликогена — сложного полисахарида, участвующего в энергетическом обмене.
Лишь в 1960 году на симпозиуме в Cold Spring Harbor Laboratory, после того, как доклады исследователей, представляющих различные отрасли науки, были заслушаны, выяснилось, что ученые из разных областей физиологии, биологии, генетики, биохимии описывали одни и те же феномены, связанные с изменением активности процессов во времени, и приняли решение выделить хронобиологию как отдельную науку.
Исследование биохимических процессов продолжается. В настоящее время ученые выделяют около 300 различных биохимических и физиологических процессов в организме человека, активность которых изменяется на протяжении времени и регулярно чередуется, имея свои минимумы и максимумы значений.
Классификация биоритмов
Согласно классификации советских ученых-медиков Н.И. Моисеевой и В.Н. Сысуева (1961), в зависимости от периода — промежутка времени между двумя максимальными или минимальными значениями — биологические ритмы делятся на:
- высокочастотные ритмы (длительность от миллисекунды до 30 мин);
- среднечастотные (длительность от получаса до 28 часов). В эту категорию входят ультрадианные ритмы, продолжительностью до 20 часов, и циркадные, продолжительностью около суток;
- низкочастотные ритмы (длительностью от 28 часов). В этой категории дополнительно выделяют:
- мезоритмы (инфрадианные - от 28 часов до шести дней и циркасептанные — длительностью около семи суток);
- макроритмы (длительностью от двадцати дней до одного года);
- мегаритмы (длительностью в десять и более лет).
Высокочастотные ритмы длятся от миллисекунды до получаса. К этой категории относятся сердечные сокращения, дыхательные движения, волны перистальтики в кишечнике. Медицинская аппаратура позволяет зафиксировать ритмы и получить сведения о функции различных систем человеческого организма. Электроэнцефалография регистрирует периодическую активность головного мозга, электромиография — мышечную активность, электрокардиография — сердечные сокращения, и данные используются не только в научных целях, но и для диагностики патологии.
К среднечастотным относятся биоритмы с продолжительностью от 30 минут до 6 дней. В эту группу входят циркадианные или циркадные (суточные) ритмы: повышение температуры тела к восемнадцати часам и снижение до минимума к полуночи, цикл «сон-бодрствование», о котором подробно рассказано на странице 22 учебника «Биология 10 класс» под редакцией В.И.Сивоглазова. Изменения некоторых показателей можно зафиксировать при суточном исследовании — холтеровском мониторировании ЭКГ или артериального давления. И такие исследования широко применяются в медицине для подбора необходимого лечения.
В группу низкочастотных ритмов относят колебания с периодичностью от 28 часов до десятилетий. В данный раздел входят менструальный цикл у женщин, а также годовые ритмы. Так, зимой по сравнению с летом, снижается в крови содержание сахара, увеличивается количество АТФ и холестерина.
Сборник тестовых заданий по биологии предназначен для учащихся 6 класса и призван помочь школьникам в изучении ботаники. Тестовые задания дают возможность проверить свои знания и облегчают запоминание учебного материала. Книга будет полезной учителям, так как позволяет проконтролировать усвоение материала учащимися. Учителя могут использовать сборник как в текущем обучении, так и для организации проверочных и контрольных работ по курсу биологии 6 класса.
Ранее считали, что как таковых, недельных ритмов у живых организмов нет, а деление на недели пошло от чередований фаз луны еще со времен Древнего Вавилона. И только в последнее время, когда биохимия сделала гигантский шаг вперед, и появилась возможность определить концентрацию биологически активных веществ не только в крови, но и в моче, ученые выявили колебания гормональных показателей, выделяемых надпочечниками, с примерным семидневным циклом.
В ходе астрономических наблюдений установлено, что за время оборота Солнца вокруг своей оси, который составляет двадцать семь суток, регистрируются различные значения магнитного поля между планетами Солнечной системы. Положение Земли изменяется с периодичностью в 6,75 суток. Планета оказывается в разнообразных секторах солнечного магнитного поля, что вызывает изменения планетарного геомагнитного поля, которое влияет на климатические условия, а также жизнедеятельность живых организмов.
В последние десятилетия ритмы современной жизни с ночными клубами, предприятиями, работающими круглосуточно, путешествиями на другую сторону земного шара значительно влияют на биологические ритмы человека. Учитывая влияние социальной жизни на физиологию человека, выделяют:
- физиологические ритмы;
- геофизические ритмы;
- социальные ритмы.
Физиологические биоритмы — непрекращающаяся работа биохимических процессов в каждой клетке организма, для обеспечения чередования циклов вдоха-выдоха, непрерывного сокращения сердца, для бесперебойной работы системы кровообращения и других систем. Они обеспечивают жизнедеятельность организма независимо от условий среды обитания. Способность физиологических ритмов к изменениям обеспечивает адаптационный резерв человека к существованию в экстремальных условиях от архипелагов Арктики до жаркой пустыни Каракум.
Вращение Луны вокруг нашей голубой планеты, и Земли вокруг Солнца приводит к смене сезонов года в окружающей природе и формированию геофизических биоритмов, которые обеспечивают перестройку физиологических биоритмов под сезонные климатические изменения.
Социальные биоритмы формируются под влиянием условий жизни, принятых в обществе, где человек обитает: сменная работа, чередование труда и пассивного отдыха, активная клубная жизнь у молодежи или приверженность ЗОЖ. Через некоторое время стабильных чередований физических нагрузок, труда и отдыха у человека формируются автоматические колебания, близкие к его обычному циклу труд-отдых. Наличие социальных биоритмов подтверждает высокую способность человека адаптироваться к окружающей его среде.
Подводя итоги, отметим, что к сегодняшнему дню хронобиология достигла определенных успехов и позволила сделать ряд выводов, касающихся живой природы:
- Биоритмы характерны не только высокоорганизованным многоклеточным организмам, а всем уровням организации живой природы — от одноклеточных организмов и отдельных клеток многоклеточного организма, до популяций, биогеоценозов и биосферы в целом. Это доказывает, что наличие биоритмов — общее свойство живых систем. О ритмичности, как свойстве биосферы подробно рассказано в учебнике «Биология 11 класс» под редакцией В.И.Сивоглазова.
- Поддержание постоянства внутренней среды организма (гомеостаза), динамическое равновесие и приспособление организма к изменяющимся условиям внешней среды обеспечиваются благодаря регуляторным механизмам биоритмов.
- Влияние на биоритмы происходит на эндогенном, генетически обусловленном уровне, а также тесно связано с модифицирующим влиянием внешних или социальных факторов. Что подтверждает связь живого организма со средой обитания.
- Выявлены периодические изменения чувствительности организмов к различным химическим и биологическим веществам, а также к физическим воздействиям. Так ученые доказали, что наименьшая болевая чувствительность в период около 18 часов, а прием некоторых препаратов наиболее эффективен в утренние часы. Эти знания дали толчок для развития на стыке медицины, хронобиологии и математики молодой науки хрономедицины, изучающей влияние лекарственных воздействий на организм человека в связи с биоритмами.
- Изменяя условия внешней среды искусственно, человек поставил зависимость биоритмов от внешних условий себе на службу. Искусственно изменяя температуру, влажность и продолжительность освещенности в теплицах, получают урожай тропических плодов круглый год или регулируют яйценоскость птицы на протяжении всего года.
Исследования биоритмов не прекращаются, и в 2017 году группа ученых из США получили Нобелевскую премию за открытие молекулярных механизмов, управляющих циркадными ритмами.
Биологические ритмы женского организма. Роль биоритмов в гомеостазе
Всей живой природе, а также человеку свойствен определенный ритм обмена веществ и физиологических процессов как в течение суток, так и в различные времена года. Циклические процессы выявлены на всех уровнях организации живой системы — от молекулярного до центральной нервной системы. Периодичность возникновения и прекращения, усиления и ослабления различных процессов в организме называют биологическим ритмом. Различают суточный и сезонный ритмы. Суточные (или околосуточные) ритмы Chalberg назвал циркадными (от греч. circa — вокруг, около и dies — день, сутки).
Таковы, например, суточные колебания секреции щитовидной железы и связанное с этим снижение основного обмена, ночное уменьшение уровня сахара в крови, изменение в течение суток секреции кортизона (максимум выделения от 6 до 9 ч утра и минимум — около полуночи), наиболее высокое содержание пролактина во время сна и через 2—3 ч после засыпания. Суточный ритм физиологических функций у человека весьма устойчив и изменяется значительно труднее, чем у животных. Это объясняется наличием у человека второй сигнальной системы и социальной среды.
Сезонные изменения биологического роста наиболее четко выражены у растений и животных. Однако они наблюдаются и у человека. Так, например, отмечены изменения, связанные с сезонными метеорологическими циклами: повышение основного обмена весной и снижение его осенью и зимой, изменение содержания гемоглобина и эритроцитов, а также возбудимости дыхательного центра весной и летом, снижение летом артериального давления и цветового показателя крови по сравнению с зимой.
![биологические ритмы женского организма]()
Интеграция и синхронизация всех ритмов человека происходят в центральной нервной системе на уровне гипоталамо-гипофизарной области. Коре головного мозга принадлежит создание суточного ритма [Павлов И. П.]. Женскому организму свойственны своеобразные 3—4-недельные циклические изменения частоты пульса, артериального давления, температуры тела, мышечной силы, жизненной емкости легких и так называемый менструальный цикл. Наличие этих сдвигов в женском организме Д. О. Отт назвал законом «волнообразной периодичности физиологических отправлений женского организма».
Периодичность физиологических функций человека и высших млекопитающих следует рассматривать как условно-рефлекторный динамический стереотип, сложившийся под влиянием факторов внешней среды.
Наличие биологических ритмов у живых существ и в том числе у человека является одним из элементов гомеостаза. Термин «гомеостаз» ввел Cannon. В современной медицинской литературе под этим термином обычно понимают постоянство внутренней среды. Однако подобное определение термина не раскрывает его биологической значимости и особенно роли в патологии. Другими словами, одним из основных условий существования организма является его способность восстанавливать равновесие, непрерывно нарушаемое воздействием факторов внешней и внутренней среды. Большую роль в регуляции гомеостаза играют нервная и эндокринная системы.Вместе с тем необходимо учитывать, что процессы адаптации нередко сопровождаются изменениями деятельности многих систем или органов. Так, в этом процессе принимают участие, кроме нервной и эндокринной систем, происходящие в организме биохимические реакции, структурные изменения в тканях и клетках, генетические и иммунологические механизмы, микроциркуляторные, гомостатические, тепловые, и физико-химические процессы. Одновременное наступление всех перечисленных выше сдвигов координируется общим регулирующим центром — гипоталамической областью промежуточного мозга. Эта область является центром висцеральных функций, в том числе эндокринных и вегетативных отделов нервной системы.
Вместе с тем организм обладает способностью приспособления, адаптации к временным и постоянным воздействиям, выходящим за пределы «нормы» путем изменения функциональной активности, механизмов компенсации, возникновения викарных функций, регенерации. Таким образом, процесс адаптации может быть кратковременным и длительным.
В течение многих миллионов лет живые организмы жили и живут в условиях ритмических изменений гео-физических параметров среды. Адаптация к окружающей среде шла не только в направлении совершенствования структурной организации биологических систем. В ходе эволюции у живых организмов выработано гармоническое согласование собственных ритмических процессов с таковыми во внешней среде. Это лежит в основе нашего бесконфликтного сосуществования и взаимодействия.
Считается, что влияние гео-физических ритмов (освещенности, температуры, влажности, геомагнитного поля и других параметров окружающей среды, обусловленных движением Земли и Луны вокруг Солнца) постоянно многие миллиарды лет, что позволило клеткам живых организмов приспособиться к этому и закрепить информацию в структуре ДНК, выработать стабильные и устойчивые к внешним воздействиям временные программы, проявлением которых и служат биоритмы.
Биологические ритмы признаны важнейшим механизмом регуляции функций живого организма, обеспечивающим его гомеостаз, процессы адаптации и динамическое равновесие. Иными словами, они обеспечивают эффективное выживание организма.
Биологические ритмы обнаружены на всех уровнях организации живой природы - от простейшего одноклеточного до глобального биосферного. Говоря про человека, биоритмические колебания можно обнаружить и на уровне клетки (ткани, органа, систем органов), и целостного организма.
Предложено несколько классификаций биоритмов, некоторые из них:
по продолжительности периода (от долей секунды до макро- и мега-ритмов продолжительностью до нескольких десятилетий)
по уровню организации биологической системы (клеточные, тканевые, органные, организменные, популяционные…)
по функции ритма (дыхательный, сердечный, гормональный…)
по кислотности — формирующие кислую и щелочную среду…
по зависимости от экзогенных колебаний (самостоятельные или зависимые -солнечные, лунные…)
Для человека неизбежно наложение физиологических и гео-физических ритмов на социальные, которые определяются жизнью в обществе себе подобных.
Организм человека - это «коллекция» многочисленных ритмов с разными характеристиками. Наиболее заметны в жизни человека суточные (циркадные) ритмы и месячные ритмы, связанные с колебаниями женских половых гормонов.
По некоторым данным только суточных ритмов описано около 400, вот некоторые из них:
![Биоритмы кожи 2]()
в ранние утренние часы отмечается максимальная чувствительность к болевым раздражителям, при этом анестетики максимально эффективны в дневное время около 15 часов;
![Биоритмы кожи 3]()
чувствительность организма к аллергенам максимальна в 14‑15 часов;
максимальная интенсивность кожного зуда фиксируется с 19 до 23 часов;
![Биоритмы кожи 5]()
в первую половину менструального цикла (доминирование эстрогенов) кожа выглядит молодой и свежей, во вторую половину (доминирование прогестагенов) - усталой и более «сальной»…
Клетки кожи являются минимальной биологической структурой ритмических процессов в коже. Биоритмы кожи формируются в том числе на основе цикла жизни каждой клетки. Например, максимальная митотическая активность клеток отмечается в период суток с 0 до 4 часов. Именно в этот промежуток времени кожа восполняет популяцию молодых активных клеток и быстрее всего растут волосы.
Биоритмы кожи подчинены совокупности гео-физических и социальных ритмов. Днем коже необходимо «выжить» в условиях непрерывной агрессии неблагоприятных факторов внешней среды, ночью - восстановить накопленные повреждения клеток и матрикса. Днем кожа «вооружена» более эффективным эпидермальным барьером, выше содержание воды, сильнее продукция кожного сала, с 8 до 12 часов отмечено выраженное усиление кровоснабжения кожи. Именно днем зафиксированы максимумы выработки шоковых протеинов (HSP), репаративных белков, антиоксидантов и других средств защиты.
Соответственно, современные подходы по уходу за кожей и за волосами сформированы с учетом особенностей ее биоритмов.
Косметические средства (особенно anti-age) лучше наносить утром (желательно до 10 утра), когда эпидермальный барьер еще не столь эффективен как днем, и около 19-22 часов - когда он уже не столь эффективен как днем. Считается, что после 23 часов усвоение кожей активных веществ косметического средства минимально - в коже в это время уже протекают процессы, сопровождающиеся расходованием необходимых и предварительно накопленных веществ.
Эффект масок на лицо минимален ранним утром до 8 ч утра.
17-20 часов — оптимальное время для интенсивных профессиональных процедур. В это время и болезненность манипуляций минимальная
Ежемесячные колебания половых гормонов в женском организме вносят свои корректировки. Во вторую половину цикла уход за кожей может отличаться от такового в первую половину. Часто требуется более тщательное очищение кожи, профилактика воспалительных процессов. Хуже переносятся косметические салонные процедуры.
Биоритмы - это важная часть жизни нашего организма и кожи, как его части. Понимание и следование биоритмам способно улучшить состояние кожи и повысить эффективность средств по уходу за ней.
Читайте также:
