БИОЛОГИЧЕСКИЕ РИТМЫ

БИОЛОГИЧЕСКИЕ РИТМЫ, циклич. колебания интенсивности и характера биологич. процессов и явлений. Б. р. наблюдаются почти у всех животных и растений, как одноклеточных, так и многоклеточных, у нек-рых изолированных органов и отдельных клеток. Одни Б. р. (биение сердца, частота дыхания и т. д.) относительно самостоятельны (см. Физиологические ритмы), другие - собственно Б. р.- дают возможность организмам приспосабливаться к циклич. изменениям окружающей среды (суточным, сезонным и др.).

Солнечно-суточный (24 ч) ритм свойствен большинству физиологич. процессов (частоте деления клеток, колебаниям темп-ры тела, интенсивности обмена веществ и энергии у животных и человека и др.). Он проявляется в состоянии и поведении живых организмов (см. Активности цикл); при этом меняется двигательная активность животных, положение листьев и цветочных лепестков у растений, расходование гликогена в печени млекопитающих и др. биохимич. процессы (рис. 1, 2). У животных обнаружены нейро-гуморальные центры, координирующие суточную периодичность физиологич. процессов. В зависимости от количества периодов активности в течение суток различают монофазный и полифазный суточные ритмы. В течение индивидуального развития (онтогенеза) многих животных и человека происходит переход от полифазного ритма к монофазному (так, для грудных детей характерно многократное чередование бодрствования и сна в течение суток).

1. Суточные изменения положения листьев бобовых растений при нормальном чередовании дня и ночи (А) и при постоянной темноте (В). 2. Суточный цикл изменения окраски у манящего краба в нормальных условиях (А) и при постоянной темноте (Б).

Лунно-суточный (24,8 ч), или приливный, ритм типичен для большинства животных и растений прибрежной морской зоны и проявляется совместно с солнечно-суточным ритмом в колебаниях двигательной активности, периодичности открывания створок моллюсков, вертикальном распределении в толще воды мелких морских животных и т. п. Солнечно- и лунно-суточный ритмы, так же как и звёздно-суточный (23,9 ч), имеют большое значение в навигации животных (напр., перелётных птиц, мн. насекомых), "использующих" астрономич. ориентиры.

Лунно-месячный ритм (29,4 сут) соответствует периодичности изменения уровня мор. приливов и проявляется в ритмичности вылупления из куколок насекомых, выплаживающихся в прибрежной зоне, в цикле размножения червя палоло, нек-рых водорослей и мн. др. животных и растений. Близок лунно-месячному ритму и менструальный цикл женщин.

Годичный (сезонный) ритм изменения численности и активности животных, роста и развития растений широко известен. Годичные ритмы у животных и растений во мн. случаях регулируются изменениями длины светового дня (см. фотопериодизм), темп-ры и др. клима-тич. факторов.

Б. р.- не только непосредств. реакция на изменения внеш. условий. Он сохраняется в искусств, условиях - при постоянном освещении, темп-ре, влажности и атм. давлении, причём продолжительность каждого периода Б. р. в таких условиях почти не зависит от интенсивности обменных процессов. Напр., на суточный ритм спорообразования нек-рых водорослей не влияют химич. вещества, тормозящие обменные процессы; массовое вылупление мух дрозофил повторяется в темноте через каждые 24 ч и не зависит от темп-ры (при колебаниях её в пределах от 16 до 26°С); в аквариуме длительно сохраняется лунная периодичность открывания створок морских моллюсков; всхожесть семян, хранящихся в темноте и при постоянной темп-ре (в пределах от -22 до +45°С), отчётливо меняется соответственно сезону. В постоянных условиях солнечно-суточный ритм обычно превращается в т. н. циркадный ритм с периодом, типичным для каждого объекта и несколько отличающимся от 24 ч. Циркадная периодичность возникает у выращенных в постоянных условиях организмов после кратковрем. изменения этих условий, что доказывает врождённую предрасположенность к такому ритму. Так, близкая к обычной ритмич. активность возникает у дрозофил, выращиваемых в темноте, после одной вспышки света длительностью 0,5 мсек.

Существуют 2 точки зрения на природу Б. р.: 1) Б. р. основаны на происходящих в организме строго периодич. физ.-химич. процессах - "биологических часах". Изменения внешних условий служат сигналами времени, к-рые могут сдвигать фазы ритма. При постоянстве условий ритмичность полностью спонтанна, что доказывается несовпадением циркадного ритма с колебаниями геофизич. факторов. 2) Организм воспринимает циклы проникающих геофизич. факторов (геомагнитное поле, космич. лучи и т. д.). Собственная система измерения времени, если она имеется, играет вспомогат. роль. Изменения освещения и температуры могут сдвигать фазу Б. р. по отношению к геофизич. циклу. Под влиянием неестественных для организма, но постоянных условий может возникнуть регулярный сдвиг фазы Б. р.

Лит.: БюннингЭ., Ритмы физиологических процессов, пер. с нем., М., 1961; Биологические часы. Сб. ст., пер. с англ., М., 1964. В. Б. Чернышёв.