Здесь можно найти образцы любых учебных материалов, т.е. получить помощь в написании уникальных курсовых работ, дипломов, лабораторных работ, контрольных работ и рефератов. Так же вы мажете самостоятельно повысить уникальность своей работы для прохождения проверки на плагиат всего за несколько минут.

ЛИЧНЫЙ КАБИНЕТ 

 

Здравствуйте гость!

 

Логин:

Пароль:

 

Запомнить

 

 

Забыли пароль? Регистрация

Повышение уникальности

Предлагаем нашим посетителям воспользоваться бесплатным программным обеспечением «StudentHelp», которое позволит вам всего за несколько минут, выполнить повышение уникальности любого файла в формате MS Word. После такого повышения уникальности, ваша работа легко пройдете проверку в системах антиплагиат вуз, antiplagiat.ru, etxt.ru или advego.ru. Программа «StudentHelp» работает по уникальной технологии и при повышении уникальности не вставляет в текст скрытых символов, и даже если препод скопирует текст в блокнот – не увидит ни каких отличий от текста в Word файле.

Результат поиска


Наименование:


Реферат Биологические ритмы.Общие понятия биоритмологии.Циркадные ритмы

Информация:

Тип работы: Реферат. Добавлен: 25.2.2014. Сдан: 2011. Страниц: 229. Уникальность по antiplagiat.ru: < 30%

Описание (план):


СОДЕРЖАНИЕ
1. Введение 3
2. Общие понятия биоритмологии 4
3. Циркадные ритмы 7
4. Явления с годичным циклом 15
5. Ритмы человека 19
6. Обзор биологических ритмов 20
7. Циркадианные системы: общая перспектива 26
8. Свободнотекущие и захваченные циркадные ритмы 51
9. Циркадные системы: захватывание 64
10. Ритмы поведения у беспозвоночных 97
11. Ритмы поведения у позвоночных 111
12. Ежедневные приспособительные стратегии поведения 133
13. Ориентация в пространстве с помощью часов 157
14. Циркадианная система человека 166
15. Ритмы работоспособности 186
16. Биосфера. Структурно-функциональная характеристика. Глобальные биосферные ритмы 201
17. Циркуляция атмосферы. Ритмические явления в мировом океане 205
18. Ритмы и циклы экосистем 208
19. Циклические процессы на организменном уровне. Репродуктивная ритмичность и механизмы ее регулирующие 212
20. Ритмичность физиологической деятельности человека. Ритмичность функционирования сердца 217
21. Лунные и солнечные циклы. К вопросу о влиянии солнечных и лунных ритмов на жизнедеятельность человека. Цикл Метона 221
22. Заключение 223
23. Источники информации 224
ВВЕДЕНИЕ
Интерес к регулярному повторению физиологических процессов организма человека прослеживается на протяжении многих веков. Древнегреческий поэт Архилах два с половиной тысячелетия назад написал: "Познай, какой ритм владеет людьми". Великий Гиппократ указывал на необходимость рассмотрения времен года и их воздействия на человека. На периодичность как основное свойство живых организмов обратили внимание в средневековой науке в эпоху Возрождения. Исследования Роджера Бэкона, Иогана Кеплера, были основаны на знании законов ритмичности.
Одно из фундаментальных свойств живой природы - это цикличность большинства происходящих в ней процессов. Между движением небесных тел и живыми организмами на Земле существует связь.
Живые организмы обладают различными механизмами, точно определяющими положение Солнце, реагирующими на ритм приливов, фазы Луны и движение нашей планеты. Они растут и размножаются в ритме, которой приурочен к продолжительности дня и смены года, обусловленном в свою очередь движением Земли вокруг Солнца. Совпадение фаз жизненного цикла с временем года, к условиям которого они приспособлены, имеет решающее значение для существование вида. В процессе исторического развития циклические явления, происходящие в природе, были восприняты и усвоены живой материей, и у организмов выработалось свойство периодически изменять свое физическое состояние.


2. ОБЩИЕ ПОНЯТИЯ БИОРИТМОЛОГИИ.
Современная биоритмология - это наука, рассматривающая ритмические процессы от самого их зарождения в глубинах клетки до таких сложных и крупномасштабных явлений, как лунные и сезонные ритмы в жизни природы.
По проблемам биоритмологии написана масса книг и учебников. Но это вовсе не говорит о том, что ученые, наконец, разобрались в эмоциональных, физических и интеллектуальных биоритмах человеческого организма. И дело отнюдь не в слабости современной биологии, а в принципе, согласно которому организована природа. [Агаджанян Е.В., 1967 г.]
Любой биоритм - это не предписание, данное свыше, не устав и даже не бесцеремонный будильник. Мы настолько привыкли к жестким связям, что ищем подобное и в природе, и в самих себе. Однако, организация природы куда более сложнее.

Для большинства проявлений жизнедеятельности характерна правильная повторяемость, периодичность. Мы считаем вполне естественным и ничуть не удивляемся, когда, например, ощущаем вечером сонливость и отправляемся спать, подчиняясь по существу своим биологическим часам. Еще более понятным и не требующим особых пояснений кажется нам появление с наступлением темноты ощущения усталости, которое собственно и вызывает сонливость. Но если человек на протяжении нескольких недель находится ничего, не делая в полутемном помещении, куда не проникают никакие звуки, то и тогда он будет засыпать и просыпаться примерно каждые 24 часа, как бы отмеряя сутки за сутками. [Максимов Е.В., 2005 г.]

В процессе эволюции животного и растительного мира, длившейся миллиарды лет, выжили те организмы, которые сумели наилучшим образом, приспособится к окружающей среде. К неживым компонентам биосферы относятся температура, ветер, свет и т.д. Так, от Солнца зависят освещенность и температура. Луна, создавая своим притяжением, приливы и отливы дважды в сутки движет воды морей и океанов. Солнечные лучи падают то более, то менее отвесно на какую-либо часть Земли и поэтому весну меняет лето, лето - осень и т.д. Живые существа, несомненно, не могут не воспринимать тем или иным образом перемены в окружающей среде. [Агаджанян Е.В., 1967 г.]

Таким образом, мы подходим к определению, что же такое биоритм?

Биоритм - повторение некоторого события в биологической системе через более или менее регулярные промежутки времени.
В простейшем случае растения или животное лишь реагирует на поступающие из внешней среды и регулярно повторяющиеся сигналы. Если сигналов не будет, не появится и реакция - это экзогенные или внешние ритмы, для осуществления которых не требуется особого внешнего механизма. К числу таких ритмов относят так называемые “птичьи часы”: на рассвете птицы начинают петь в определенной последовательности, вид за видом. Если небо на рассвете внезапно затянется тучами, т.е. изменится яркость, то птичье пение в той же последовательности раздастся дважды. [Ю. Ашофф, 1984 г.]

На другом конце шкалы биоритмов находятся эндогенные или внутренние ритмы, т.е. ритмы, периодичность которых не зависит от внешних сигналов. К числу процессов, проявляющих внутренние ритмы, среди прочих, относятся биение сердца, дыхание и т.д. Повторяемость явлений в этих случаях устанавливают исключительно внутренние механизмы.

Кроме того, может наблюдаться сочетание внешнего и внутреннего ритмов, возникающее под действием периодически повторяющихся внешних сигналов и не исчезающее после прекращения их действия. Для ориентации в пространстве и по временам года, безусловно, желательно, чтобы животное не только различало выделенные моменты времени, но и ощущало ход времени. Например, если вылезет из укрытия краб и не почувствует наступления прилива, то он может погибнуть. Летучие мыши, спящие днем в пещерах, не могли бы постоянно выглядывать наружу, чтобы узнать, не наступил ли вечер.

Прежде, чем подробно познакомится со свойствами биологических ритмов и их практическим значением, рассмотрим основные понятия, необходимые для их понимания.

Цикл - однократное проигрывание всех событий, для которого всегда необходимо одно и то же время.

Период - продолжительность одного цикла, т.е. длина промежутка времени до первого повтора.

Частота ритма - число циклов, совершающихся в единицу времени.

Амплитуда - размах колебаний между двумя предельными значениями ритмически изменяющейся величины. Например, в случае движения часовых стрелок, определить амплитуду не возможно. Но можно установить размах колебаний между максимальной и минимальной температурой за сутки на протяжении года.

Фаза ритма - относится к любой отдельно выделенной части цикла. Этим термином пользуются, описывая связь одного ритма с другим. Например, пик активности грызунов совпадает по фазе с темным периодом цикла свет-темнота если 2 выделенных отрезка времени не совпадают, то вводится термин разность по фазе.


период



амплитуда


Разность

фаз

[Максимов Е.В., 2005 г.]

Опережение или отставание по фазе означает, что событие произошло раньше или позже ожидаемого срока.

Биологические часы - это механизм, который задает биологические ритмы. Относительно природы биологических часов существует два представления. Биологические часы с “внешним заводом”, подобно солнечным часам, только передают полученные из вне периодические сигналы. Часы же с “внутренним заводом” действуют на основе своего внутреннего цикла, внешние раздражители только точную периодичность и фазу.
Если речь идет о биологических часах с “внутренним заводом”, то всегда есть синхронизирующие, или устанавливающие “правильное” время факторы, которые позволяют нам сверять ход часов по какому-нибудь внешнему циклу. Существующая ныне служба единого времени не обеспечивает точную синхронизацию всех часов: при определенных обстоятельствах стрелки могут отставать или, наоборот, уходить вперед. [Агаджанян Е.В., 1967 г.]


3. ЦИРКАДНЫЕ РИТМЫ.

В ритмах, наблюдаемых у живых организмов, синхронизирующие их факторы можно разделить на несколько групп по длине периода. Наиболее распространены суточные ритмы с 24-часовым периодом. Обитателям прибрежной полосы моря важно учитывать приливные ритмы, синхронизируемые следующими один за другим с интервалом в 12,5 часа приливами. Лунно-суточные или лунно-месячные циклы связаны с ритмом восхода Луны (24,8 часа) или смены ее фаз (29,5 суток). Наконец, не редки явления, повторяющиеся ежегодно, то есть с периодом, равным году; это годичные циклы. Эти ритмы характерны тем, что после искусственного выключения синхронизирующего фактора, то есть при постоянных условиях, они сохраняются в течение более или менее продолжительного времени. Однако, периоды таких свободнотекущих ритмов, как правило, все же несколько отличаются от исходных значений, поэтому они получили название циркадных (от лат. circa - приблизительный).
[Ю. Ашофф, 1984 г.]

Название ритма Временной интервал периода
Циркадные (суточные) 24 ч
Циркаприливные 12,4 часа
Циркалунные 24,8 часа и 29,5 суток
Циркагодичные 1 год

3.1. СУТОЧНЫЕ РИТМЫ.

Среди биологических ритмов наиболее известны суточные. Они наблюдаются почти у всех живых организмов и их проще наблюдать из-за небольшой продолжительности.

Отправляясь в азиатские походы. А. Македонский взял с собой естествоиспытателей. Один из них, Андротений, обратил внимание на ритмическое движение листьев рожкового дерева, которые ночью утомленно повисали, а утром снова поднимались. Более чем через 2000 лет фран. Астроном де Мэран установил, что такие же движения совершает содержащаяся в темноте мимоза - в абсолютной темноте она днем поднимает листья.

Сегодня многое известно о механизме движения листьев, но остается неясным то, как растения узнают время?

3.1.1. СВЕТ - КАК ГЛАВНЫЙ СИНХРОНИЗИРУЮЩИЙ ФАКТОР.

Свет является наиболее синхронизирующим фактором не только для суточных движений листьев, но и для других биологических ритмов. Искусственно изменяя фазу внешнего цикла свет - темнота, можно произвольно сдвигать у подопытных растений и животных ритмы по фазе, то есть добиваться наступления определенной части цикла в любое заданное время суток. Удается изменять и период, но лишь в достаточно жестких пределах. [Максимов Е.В., 2005 г.]
Пределы синхронизации ритма изменяются от вида к виду и даже от особи к особи. Мыши и хомяки не могут приспособиться к суткам, продолжительностью менее 21 часа или более 26 часов, но при внешнем цикле с периодом около 24 часов ведут активный образ жизни. Ритм с периодом около 24 часов сохраняется и при отсутствии синхронизирующих факторов.
Способность внешнего светового цикла к синхронизации биоритма зависит от интенсивности света. Более сильный свет позволяет изменять период цикла в более широких пределах, более сильный свет позволяет изменять период цикла в более широких пределах, более слабое освещение может изменить период лишь на малую долю от 24 часов. [Ю. Ашофф, 1984 г.]
Каким образом ритмы согласуются с циклом внешнего освещения?
Если проследить в темноте или в более удобной для наблюдения полутьме за каким-нибудь животным, активным в ночное время, например за крысой или мышью, то окажется, что почти все 24 часа животное сохраняет активность: шевелит усами, исследует пищу, умывается - хотя в его деятельности и прослеживается циркадный ритм. Но стоит в то или иное определенное время суток начать систематически включать на 1 час свет, как суточный ритм изменится. Создается впечатление, что животное стремиться использовать короткий светлый период как своего рода временную веху. Если свет пришелся на начало активности, то на следующие сутки животное “встает” позже: вести тайный образ жизни удобнее не при свете. Наоборот, если включение света приходится на конец “рабочего дня”, когда животное отправляется на покой, то в следующий раз оно примется за работу пораньше, чтобы успеть спрятаться в нору к тому моменту, когда ожидается включение света.
Разумеется, такое поведение не является результатом сознательно принятого решения. Речь идет просто о механизме приспособления к внешней периодичности, которым наделены все живые существа, и о том, что свет способен сдвигать биологические ритмы по фазе. Этот механизм сам обладает циклическим действием, тесно связанным с другим ритмом: освещение, включаемое в одну часть суток, приводит к опережению по фазе, в другую часть - к отставанию по фазе, а во все остальное время не изменяет фазу биологических ритмов.
У сухопутных позвоночных лучше всего изучен периодический процесс, состоящий в правильном чередовании периодов активности и покоя. Наблюдать его нетрудно. Ритм, о котором идет речь, связан с ритмом сон - бодрствование, но не полностью совпадает с последним. Между интенсивностью постоянного освещения и длительностью периода активности животных была установлена интересная зависимость. Период активности ночных животных увеличивается с увеличением интенсивности освещения, а дневных - сокращается. Но с увеличением интенсивности освещения изменяется не только длина периода. От интенсивности света зависит общая активность животного, отношение продолжительностей активной фазы и фазы покоя. Это и есть правило Ашоффа.
[Ю. Ашофф, 1984 г.]

3.1.2. ВТОРОСТЕПЕННЫЕ СИНХРОНИЗИРУЮЩИЕ ФАКТОРЫ.

Видимое движение Солнца по небосводу приводит не только к сменам дня и ночи, но и к периодическим изменениям температуры - факторам, играющим основную роль в приспособлении организмов к окружающей среде.
На изменение температуры особенно сильно реагируют те организмы, у которых недостаточно развита терморегуляция.
При круглосуточном постоянном освещении движение листьев фасоли синхронизируется с периодическими колебаниями температуры от 25 до 30оС. Листья приподнимаются в более теплое время суток и опускаются в более холодное. Еще чувствительнее движение лепестков каланхоэ: достаточно температуре снизится на 10С, как движение начинает замедляться.
Столь же высокую чувствительность мы обнаруживаем у животных. Двигательная активность таракана синхронизируется с изменениями температуры в 50С, ящериц - в 10С, слизней - всего в 0,10С. Возможно, что тепловые сигналы воздействуют на биологические часы не прямо, а через нервные окончания в коже. [Ю. Ашофф, 1984 г.]

Помимо света и температуры на биологические ритмы влияют и многие другие факторы окружающей среды. Однако, их воздействие в целом менее эффективно. Они лишь дополняют более важные синхронизирующие факторы. К числу таких второстепенных факторов относятся, например, влажность воздуха, шум, общественные взаимосвязи и др. для организмов, обитающих в приливно-отливной зоне, затопление берега и отступание воды являются гораздо более важными экологическими факторами, чем чередование темноты и света. Их двигательная активность приспособлена к колебаниям уровня моря: сигналы, связанные с приливами и отливами, имеют для них большее значение, хотя у многих обитателей прибрежной полосы можно обнаружить суточный ритм, синхронизированный с изменениями освещенности.
Совершенно особое место занимает такое социальное существо, как человек. Цивилизация настолько изменила среду его обитания, что социальные связи превратились в синхронизирующие факторы первостепенного значения.
[Ю. Ашофф, 1984 г.]
3.1.3. ТЕОРИЯ ВНЕШНИХ И ВНУТРЕННИХ ЧАСОВ.

Существуют 2 различных представления о регуляции ритмических процессов - теория внешних и теория внутренних часов; каждое из них пытается представить объяснение этому явлению.
Сторонники теории внешних часов отрицают существование самостоятельных внутренних колебаний и утверждают, что периодическая информация поступает извне, а роль биологических часов сводится лишь к тому, чтобы воспринять эту информацию и передать ее дальше. Иначе говоря, сторонники внешней теории уподобляют биологические часы солнечным. Выдвигаются 2 основных аргумента в пользу этой теории.
Представление о биологических часах как о солнечных позволяет весьма легко объяснить устойчивость ритмов по отношению к экспериментальным воздействиям.
Несмотря на многолетние упорные поиски внутренних часов, до сих пор не удалось найти такой механизм, который бы удовлетворял всем требованиям и позволил объяснить весь круг явлений.
Дополнительным аргументом в пользу внешних часов служит их экономичность: они позволяют обходится гораздо более простым приемно-передающим устройством, чем, если бы живой организм содержал механизм, измеряющий время. [Максимов Е.В., 2005 г.]

Разумеется, на самом деле внешние часы - “устройство” заведомо более сложное, чем биологический аналог солнечных часов. Для солнечных часов, например, не существенно, с какой скоростью Солнце движется по небосводу с востока на запад. Если бы промежуток от восхода до захода Солнца длился бы всего 2 часа, солнечные часы по-прежнему показывали бы правильное время. Если же мы обратимся к биологическим ритмам, то отличаться от 24-часовых циклов они могут лишь в узких пределах. Это обстоятельство получает удовлетворительное объяснение в рамках теории внутренних часов. [Агаджанян Е.В., 1967 г.]
Сторонники этой теории предполагают, что внутри живых организмов существуют часы со своим автономным внутренним механизмом, порождающим колебательные явления, а внешние циклические раздражители лишь регулируют точность хода внутренних часов, задавая им 24-часовой ритм. В пользу сторонников теории внутренних часов свидетельствуют веские доводы. Из наблюдений давно известно, что у организмов, помещенных в постоянные условия, развиваются циркадные ритмы, причем у каждого ритма свои. Более того, периоды различных циклических процессов, протекающих в одном и том же организме, могут не совпадать.
Существование автономных внутренних часов отнюдь нельзя считать доказанным. С помощью предположения о биологических часах, точно выдерживающих суточный ритм, и “стрелках”, указывающих для любого цикла величину сдвига фазы, сторонникам теории внешних часов удается если не сделать очевидным, то, по крайней мере, объяснить циркадный ритм. Следовательно, фазу цикла им необходимо вычислять лишь при так называемых постоянных условиях.
Более проблематична теория внутренних часов. Если их собственный, внутренний период не равен 24 часам, а чуть меньше или чуть больше суток, то при нормальных условиях часы необходимо ежесуточно подводить. Известно, однако, что при дальних путешествиях и экспериментально создаваемых сдвигах ритма возникают неприятные субъективные ощущения, поскольку нарушается согласованность ритмических процессов, протекающих с различными скоростями. [Максимов Е.В., 2005 г.]
Разногласия между сторонниками двух лагерей легко можно было бы уладить, если бы удалось установить, где находятся внутренние часы, и разгадать механизм их действия. Для этого следовало, прежде всего, попытаться выделить ритмично функционирующие органы, а затем, расчленяя их, искать местонахождение биологических часов.
Наблюдая движение листьев у растений, ботаники заметили, что если обнажить среднюю жилку листа, продолжающую жилку черешка, то растение впадет в “сон” и совершает соответствующие движения. Аналогичные результаты были получены и при наблюдении над цветками одного вида жасмина, произрастающего в субтропиках бассейна Карибского моря. Это весьма мощное растение с благоухающими цветками приспособилось к опылению насекомыми. В темноте лепестки его цветов раскрываются, их аромат приманивает наделенным тонким обонянием насекомых, которые и опыляют цветки. Если срезанные ветки жасмина поставить в воду, то характерный ритм раскрывания и закрывания цветков сохранится и в постоянной темноте, и на постоянном свету. Даже лепестки жасмина, если их срезать и опустить наполовину в воду, издают аромат, но только ночью. Следовательно, периодичность издавания аромата у жасмина вызвана не раскрыванием и закрыванием цветка, а заключена в механизме самого выделения запаха.
Не удалось локализовать внутренние часы и у животных. Так, сегмент кишки, вырезанной из организма млекопитающего, на протяжении долгого времени сохраняет способность совершать ритмические движения с суточным периодом. Сердце хомяка, помещенное в соответствующую среду, еще долго пульсирует с четко выраженным суточным ритмом, следы которого обнаруживаются даже в изолированных клетках. Итак, не вызывает сомнений, что в многоклеточных организмах имеется множество часов, нередко действующих на клеточном уровне. [Ю. Ашофф, 1984 г.]

3.1.4. ЦЕНТРАЛЬНЫЕ ЧАСЫ ЖИВОТНЫХ.

Следуя дальше в поисках местонахождения часов, можно было бы разделить на части клетку, но такое дробление не имеет смысла. Если биологические часы умолкнут при разрушении какого-то крошечного органа клетки, то нам было бы трудно решить, поврежден ли механизм, измеряющий время, или остановлен один из промежуточных процессов, управляющих наблюдаемым ритмом, то есть ось, на которой сидят стрелки. Можно считать доказанным, что механизм, поиском которого мы занимаемся, находится в клетке, поэтому многоклеточные организмы располагают множеством часов. Ясно и то, что их ход необходимо согласовывать. У растений эту функцию, по-видимому, обеспечивают в первую очередь внешние синхронизирующие факторы. Но у животных, по крайней мере, у крупных, у которых регуляцию различных физиологических процессов осуществляют нервная и гормональная системы, аналогичную функцию, скорее всего, выполняют биологические ритмы. Следовательно, должны существовать какие-то центральные часы, которым при нормальных условиях подчиняются колебания всех ритмических процессов, идущих в органах, тканях и клетках организма. Логично предположить, что центральные часы должны располагаться в таком месте, куда особенно легко проникает самый сильный из всех синхронизирующих факторов - свет. [Максимов Е.В., 2005 г.]

3.2. РИТМЫ, ЗАДАВАЕМЫЕ ДВИЖЕНИЕМ ЛУНЫ.

Из всех небесных тел Луна, по-видимому, была первым после Солнца светилом, которое с незапамятных времен привлекало внимание человека. Свет и создаваемое массой Луны притяжение действительно оказывают влияние на жизнь на Земле. И этот факт неоспорим.
Луна совершает один оборот вокруг Земли примерно за 29,5 суток. Это лунный месяц. Из-за вращения Земли Луна каждый день восходит на 50 минут позже, чем накануне: пока Земля вращается вокруг своей оси, Луна продолжает путь, и для того, чтобы снова взойти над горизонтом, ей требуется 50 минут на доворот. Именно поэтому лунные сутки длятся не 24 часа, а 24,8 часа. [Ю. Ашофф, 1984 г.]

3.2.1. ЦИРКАПРИЛИВНЫЕ РИТМЫ.

На Землю попадает не только разгоняющий ночную тьму свет полной Луны. Сила лунного притяжения приводит в движение воды морей и океанов. Поэтому уровень воды в большей части морей подвержен ритмическим изменениям. Во время прилива вода затопляет полоску суши, во время отлива снова отступает.
Животные, обитающие в прибрежной полосе, дважды в течение суток затопляемой морем, должны были приспособиться к исключительным условиям. Не все организмы могут перебираться в безопасную зону с наступлением неблагоприятного периода: во время прилива они прячутся в укромном месте и выходят из своего убежища, лишь когда опасность минует. [Максимов Е.В., 2005 г.]
Для обитателей прибрежной полосы жизненно важно заранее знать о приближении неблагоприятного периода. Поэтому в их двигательной активности всегда наблюдается 12,4-часовой ритм, а там, где за сутки происходит всего один прилив, - 24,8-часовой ритм, обладающий такими же свойствами, как уже рассмотренный нами суточный ритм. При постоянных условиях этот ритм сохраняется с периодом, весьма близким к естественному. По аналогии с циркадным ритмом ритм, о котором идет речь, стали называть циркаприливным.
Приливный ритм относится к ритмам внешне-внутреннего типа: точность хода какого-то внутреннего осциллятора регулируется колебаниями внешних синхронизирующих факторов, обеспечивающих соответствующий сдвиг фазы. Тем не менее, в поведении организмов, обитающих в полосе, затопляемой во время приливов, наблюдается и суточный ритм. Связь суточного и приливного ритмов осуществляется разными способами. Когда взаимодействие отсутствует. Оба ритма идут параллельно, независимо друг от друга. Влияние приливного ритма заметно даже у обитающих на суше крабов. Но в активности сухопутных крабов всегда есть ночной максимум (около 23 часов), поэтому в лабораторных условиях в их двигательной активности наблюдаются три пика: 2 совпадают с наступлением приливов, а 3-й ночной максимум. То есть, параллельно циркаприливному циклу устанавливаются и циркадные колебания. [Агаджанян Е.В., 1967 г.]
В связи с механизмом этого явления возникают 2 вопроса: что связывает между собой часы, регулирующие ритмы с двумя независимыми частотами, и существует ли двое часов, или точнее, внешних сигналов, играющих роль синхронизирующих факторов в процессе приспособления к колебаниям уровня моря?
Результаты многих исследований наводят на мысль, что 2 ритма с различными периодами регулируются одинаковыми часами. Однако, в их механизме должны быть “зубчатые передачи”, позволяющие преобразовывать частоты. А поскольку ни сами часы, ни их “ зубчатые передачи ” не известны, представить себе, как они действуют, весьма трудно.
Наиболее убедительным доводом в пользу общих часов было бы такое воздействие, которое одинаково влияло бы на 2 процесса. [Максимов Е.В., 2005 г.]
Манящие крабы - обычные обитатели приливно-отливной зоны Южных морей. Во время отлива манящие крабы выходят на сушу из своих норок и отправляются на поиски съедобного в слое ила. При постоянных лабораторных условиях у манящих крабов наблюдается циркаприливный ритм с периодом несколько продолжительнее 24,8 часа. При правильных 24-часовых чередованиях света и темноты продолжительность цикла составляет ровно 24,.8 часа. Если продолжительность суток искусственно увеличить до 24,8 часа, то точность циркаприливного ритма от этого не улучшится, а ухудшиться: период увеличится на 0,8 часа и станет равным 25,6 часа. Фаза суточного ритма немного сдвинута относительно цикла светового сигнала, точнее относительно циклических изменений свет - темнота. Аналогичный сдвиг наблюдается и у приливного ритма.
В рассмотренном примере между двумя колебаниями существует тесная связь. Это позволяет предположить, что в действительности всеми процессами управляют одни часы. Логически такое предположение вполне приемлемо - природе не выгодно создавать и запускать двое часов с периодами, отличающимися всего на 3%, и способных в отсутствие синхронизирующих факторов воспроизводить характерный период друг друга. [Ю. Ашофф, 1984 г.]

3.2.2. ЛУННО-МЕСЯЧНЫЕ ЦИКЛЫ.

Помимо процессов, связанных с приливным ритмом, существуют и такие процессы, которые приспосабливаются к более продолжительным циклам, также связанным с Луной. Эти циклы, имеющие основополагающее значение для выбора времени размножения морских организмов, играют важную роль и в жизни других групп животных.
Определить наступление нужного момента лунного месяца организм может с помощью нескольких механизмов. Так, синхронизирующим фактором вполне может быть лунный свет в полнолуние. Обитатели морских вод и прибрежной зоны могут регулировать свои циклы по наступающим в новолуние и полнолуние приливам. [Ю. Ашофф, 1984 г.]
В качестве наиболее известного примера приспособления момента массового размножения к лунному циклу обычно приводят тихоокеанского палоло. Этот морской червь, светло-зеленого цвета, обитающий в лагунах коралловых атоллов в районе острова Самоа, достигает 40 см в длину и состоит в отдаленном родстве с дождевым червем. Весьма примечателен их способ размножения. Половые клетки, созревающие в задних сегментах тела червя, изменяют их форму. В брачную ночь задняя часть тела червя отделяется, всплывает к поверхности океана и, разрываясь, выделяет сперму и происходит оплодотворение. Размножается палоло всегда в ноябре или декабре, когда Луна находится в третьей четверти, поскольку червь съедобен, туземцы заранее вычисляют великий день и устраивают по истине всеобщее празднество. Несмотря на систематический отлов, избранный палоло способ размножения благоприятно сказывается на численности червя.
К сожалению, механизм, заставляющий задние части тела палоло всплывать на поверхность океана, не известен. Возможно, в основе его лежит взаимодействие годичного, лунно-месячного и суточного ритмов. [Максимов Е.В., 2005 г.]



4. ЯВЛЕНИЯ С ГОДИЧНЫМ ЦИКЛОМ.

И в мире растений, и в мире животных есть великое множество событий, происходящих один раз в году. В зонах умеренного климата такие события, так или иначе, связаны со сменой времен года, но аналогичные явления наблюдаются и в тропиках, расположенных недалеко от экватора, где эта смена не столь заметна.
Ни для кого не секрет, что разные растения цветут в разное время. К концу зимы, когда только появляются первые проталины, расцветают подснежники. Позднее, когда основательно потеплеет, луга покрываются желтыми цветками лютичного чистяка, весеннего адониса. Среди лета цветков самой различной окраски не сосчитать.
К чередованиям тепла и холода на протяжении года приспособились не только растения, но и животные. С наступлением весны вылезают из своих нор и берлог те, кто провел зиму в спячке, возвращаются перелетные птицы. В жизни многих животных с весенними месяцами совпадает брачный период, а лето уходит на то, чтобы вырастить потомство. [Ю. Ашофф, 1984 г.]

4.1. РЕГУЛЯЦИЯ ГОДОВОЙ РИТМИЧНОСТИ.

Каким образом происходит регуляция процессов с годичным ритмом? Одни ученые полагали, что из внешних факторов, регулирующих, например, начало цветения растений, решающее значение имеет температура. На это можно привести контрпример - ирис, который растет всю зиму в одинаково натопленной оранжерее, но расцветает только в мае. По мнению других, время наступления той или иной стадии репродуктивного цикла определяется скоростью созревания растения. На самом же деле скорость достижения той или иной стадии в развитии растения при всей своей важности не имеет решающего значения. Например, если посеять семена одного и того же сорта сои тремя партиями (ранней весной, в июне и июле), то к осени соя весеннего посева вырастет гораздо выше, но цветение во всех 3 партиях наступит одновременно - в сентябре.
Много гипотез было и опровергнуто прежде, чем удалось доказать, что решающим фактором в наступлении той или иной стадии в репродуктивном цикле у растений служит относительная продолжительность дня и ночи.
Это заключение весьма логично, поскольку относительная продолжительность дня и ночи - такой внешний фактор, который всегда изменяется в зависимости от времени года. Вместе с тем он устойчивее температуры, например, которая может быть подвержена сильным колебаниям даже в последовательно взятые годы. [Максимов Е.В., 2005 г.]
В начале нашего века американские исследователи В. Гарнер и Х. Аллард проводили опыты с новым сортом табака, растения которого достигали почти трехметровой высоты и давали очень много листьев. С экономической точки зрения такая культура обладала бы несомненными преимуществами, хотя у этого мутанта был один недостаток - в поле он не успевал дать семян до наступления морозов. Но если его перед первыми морозами высаживали в теплице. Поздней осенью у него созревали семена. Значит, предположили ученые, цветение табака начинается не раньше чем, поскольку растения росли в теплице. Для проверки этого предположения несколько горшков с растением в июле стали ежедневно помещать в полную темноту на 14 часов - с 18 часов вечера до 8 часов утра, а на остальные 10 часов выставляли на солнечный свет. Вскоре подопытные растения табака действительно зацвели.
После того, как Гарнер и Аллард открыли у растений способность реагировать на продолжительность дня, аналогичные эксперименты были проведены на многих других растениях. Т.о. стало понятно, что решающим фактором для перехода растений в стадию цветения и плодоношения является продолжительность дня, и растения были поделены на растения длинного и короткого дня, а сам ответ организма на относительную продолжительность дня и ночи назвали фотопериодизмом. Скоро, однако, выяснилось, что некоторые растения не реагируют на продолжительность дня и цветут независимо от нее. [Максимов Е.В., 2005 г.]
Первые опыты над животными, которые должны были дать ответ на вопрос, проводились так же в начале века. Зоолог Роуэн провел наблюдение над зябликами, пойманными осенью в то время, когда они готовились к отлету на юг. Птицы содержались в клетках, но с помощью электрического освещения продолжительность дня была постепенно доведена до такой, какой она бывает весной. Как показали вскрытия птиц (проводившиеся с ноября по март), яичники их по уровню развития соответствовали периоду размножения, обычно наступающему весной. Зяблики, которых Роуэн выпустил из клетки, без колебаний полетели на север: по своему физиологическому состоянию птицы ощущали весну, когда наступает время возвращаться в родные места.
[Ю. Ашофф, 1984 г.]

4.2. ОРГАНИЗМЫ КОРОТКОГО И ДЛИННОГО ДНЯ.

Изменение относительной продолжительности дня и ночи точно извещает организм, причем заранее, о предстоящей смене времен года, о наступлении холодов или тепла. Но, пожалуй, самое удивительное заключается в том, что растения и животные по своему образу жизни делятся на организмы короткого и длинного дня, и, возможно, организмы смешанного типа.
Изменяющаяся в зависимости от времени года продолжительность дня регулирует процессы размножения. Размножение растений и животных в средних широтах, как правило, подвержено фотопериодической регуляции. У растений это означает зависимость времени вступления в цветение и плодоношение от относительной продолжительности дня и ночи. Самое важное для растения, чтобы хватило времени до полного созревания семян. У животных время появления на свет нового потомства определяется практически теми же факторами. У большинства птиц и млекопитающих половые железы достигают полного развития только к весне.
[Ю. Ашофф, 1984 г.]
Весьма интересно размножение косуль. Спаривание у них происходит в июле - августе, но оплодотворенная яйцеклетка не внедряется в слизистую оболочку матки и не развивается. То и другое совершается лишь во второй половине декабря, и потомство появляется на свет в мае, когда вокруг в изобилии свежие зеленые листья. Часть тех косуль, которые в разгар брачного периода остались без партнера, спариваются в декабре, и развитие яйцеклетки у них начинается сразу же после оплодотворения: период беременности таких косуль сокращается на 3 месяца. [Ю. Ашофф, 1984 г.]
С изменением продолжительности дня происходят и другие изменения в жизни животных. Значительная часть обитающих в средней полосе птиц отправляется на юг. Растениям, а также тем животным, которые не могут летать или иным способом преодолевать большие расстояния, приходится переносить зимние холода другим образом. Весьма часто с наступлением холодов жизнедеятельность организмов понижается, что находит свое выражение у млекопитающих в спячке, у насекомых в диапаузе, а у многих многолетних растений в так называемом периоде зимнего покоя. [Максимов Е.В., 2005 г.]

4.3. ГОДИЧНЫЕ РИТМЫ ВНУТРЕННЕЙ РЕГУЛЯЦИИ.

Механизм приспособления к годичному интервалу времени настолько прост и логичен, что можно было бы его придумать лучше. Будучи приспособленными, к определенной длине светового дня, организм может легко выделить этот момент времени в течение года. Следовательно, организм может заранее ощутить ожидаемые сезонные изменения погоды и приспособится к ним. Кроме того, организм может использовать для измерения времени часы с 24-часовым циклом, полезные для других целей, поэтому необходимость в полностью независимом механизме отпадает. Существуют, однако, и такие организмы, которые не могут использовать наглядный и простой механизм фотопериодизма, и такие, у которых, несмотря на то, что они обладают фотопериодической реакцией, наиболее четко проявляется их внутригодичный ритм.
[Ю. Ашофф, 1984 г.]
В экваториальных и приполярных областях нет столь заметных изменений продолжительности дня, как в умеренных широтах. Тем не менее у большинства тропических растений наблюдается 12-месячный жизненный цикл. Происходит ли регуляция этого ритма и может ли он исчезнуть под действием каких-то других внешних факторов, неизвестно. Не может использовать информацию, содержащуюся в продолжительности дня, ни одна из перелетных птиц, пересекающих по пути к местам зимовки или гнездования экватор: отношения дня и ночи в Северном и Южном полушариях противоположны. Поэтому считается, что существуют внутренние, очень точно идущие, биологические часы с годичным ритмом. [Максимов Е.В., 2005 г.]
Можно утверждать, что у организмов, обитающих в зонах умеренного и холодного климата, годичные ритмы обычно регулируются сдвигом в относительной продолжительности дня и ночи. Восприятие изменений в большинстве случаев осуществляется с помощью фотопериодической чувствительности с 24-часовым ритмом, возникающем на основе биологических часов. Кроме того, у некоторых видов, в основном у млекопитающих, развивается эндогенный годичный ритм, который при постоянных условиях переходит в остаточный годичный ритм. [Агаджанян Е.В., 1967 г.]


5. РИТМЫ ЧЕЛОВЕКА
Почти с каждым процессом, происходящим в человеческом организме, связан тот, или иной 24-часовой цикл. Очень трудно, почти невозможно решить, какой из этих циклов связан с биологическими часами непосредственно, а какой - через какой - либо иной периодический процесс.
Чередование сна и бодрствования - процесс жизнедеятельности человека с наиболее выраженным 24 - часовым ритмом. В экспериментах, проводимых при постоянных условиях, чередование сна и бодрствования, как правило, обладало весьма стабильным периодом, который почти без исключений оказывался чуть более 24 часов.
[Ю. Ашофф, 1984 г.]
Изучение сезонной ритмичности физиологических процессов у человека началось на рубеже веков, когда один из пионеров в этой области - Маллинг - Хансен (1886) впервые описал периодические изменения скорости роста у детей, а Лихард (1917) в течение года измерял показатели дыхания, включая содержание СО2 в альвеолярном воздухе у себя самого в условиях Арктики. Лихард пришел к выводу, что обнаруженная им периодичность чувствительности дыхательного центра к СО2 была «обусловлена, прежде всего, изменениями интенсивности солнечного света». Затем были работы Дорно, измерявшего сезонные колебания ультрафиолетовой радиации, и Раддера (1952), который подробно рассмотрел развитие скелета и сопутствующих процессов метаболизма в связи с влиянием ультрафиолетовых лучей на организм. Десятью годами позже Хильдебрант уже смог перечислить более 30 физиологических показателей, у которых были описаны сезонные ритмы. Так, например, отмечено, что повышение скорости роста детей наблюдается весной и в начале лета, на основании чего был сделан вывод, что на скорость роста влияют в первую очередь свет и температура, однако важная роль при этом отводится и питанию, образу жизни и заболеваниям.
Если у человека, как у животных, есть окологодовая система ритмов, все равно остается вопрос о природе внешних факторов, управляющих системой. [Ю. Ашофф, 1984 г.]
В настоящее время сезонные ритмы в физиологии человека хорошо документированны, и еще большее число их будет описано в будущем. Есть так же данные о том, что и психические функции, в том числе эмоциональные состояния, подвержены закономерным колебаниям в зависимости от времени года. Поэтому сезонная временная упорядоченность вполне может оказаться столь же фундаментальным явлением, как и циркадная. Трудно что-нибудь возразить против гипотезы о том, что такие ритмы играют важную роль в сезонных колебаниях смертности, самоубийств и зачатий и что, с другой стороны, должны существовать внешние природные факторы, управляющие этими ритмами. Уменьшение сезонных различай - это «отдаление от природы» в результате индустриализации и урбанизации, т. е. повышения уровня жизни. Но каковы те природные факторы, от которых мы все больше изолируем себя, еще предстоит выяснить. [Максимов Е.В., 2005 г.]


6. ОБЗОР БИОЛОГИЧЕСКИХ РИТМОВ

Повторение некоторого события в биологической системе через более или менее регулярные промежутки времени можно рассматривать как биологический ритм. Понятие ритм достаточно расплывчато (т. е. не определено в физических терминах), чтобы быть применимым к разнообразным явлениям, которые могут отражать совершенно разные внутренние механизмы. При попытке классифицировать ритмы появляется необходимость в более строгих определениях, которые зависят от выбранных критериев. Ритмы можно подразделять 1) по их собственным характеристикам, таким как период, 2) по биологической системе (пример: популяция), в которой наблюдается ритм, 3) по роду процесса, порождающего ритм, или 4) по функции, которую ритм выполняет. Некоторые из этих моментов кратко рассмотрены в последующих разделах.
[Ю. Ашофф, 1984 г.]
6.1. Спектр ритмов
Биологические ритмы охватывают широкий диапазон периодов- от миллисекунды до нескольких лет. Их можно наблюдать в отдельных клетках, тканях и органах, в целых организмах или только в популяциях. Рис. 1 дает представление о диапазоне частот и разнообразии уровней интеграции, на которых проявляются ритмы. Этот рисунок полезен также для того, чтобы поставить фундаментальный вопрос: отражает ли ритм, наблюдаемый в данной биологической системе, просто реакцию на периодическое воздействие, внешнее по отношению к этой системе (экзогенный ритм), или же он порождается внутри системы (эндогенный ритм)? В понятиях физики - экзогенные ритмы подобны вынужденным колебаниям в пассивных системах, т. е. системах, в которых колебания возможны только под действием внешних периодических возмущений или сигналов (вынуждающих сил) и затухают, когда внешнее воздействие становится постоянным. С другой стороны, эндогенные ритмы часто уподобляют самоподдерживающимся колебаниям (автоколебаниям) в активных системах, т. е. системах, колебания в которых при постоянном поступлении энергии продолжаются не затухая. Более широкое определение эндогенных колебаний включает и свободные затухающие колебания в пассивной системе, для которых в биологии нет специального термина, но которые могут часто встречаться в биологических системах [Ю. Ашофф, 1984 г.].
Такие ритмы, как разряды холодового рецептора при воздействии постоянной температуры 33,2 °С (рис. 1, А) или автономная периодическая активность пейсмейкерной клетки (5), несомненно, относятся к классу эндогенных ритмов. Между тем ритмы с периодами 24 ч (Г) или 1 год (Е) могут быть обусловлены периодическими факторами среды. Для того чтобы доказать их эндогенность, необходимы особым образом поставленные эксперименты. В связи с оставшимися тремя примерами (рис. 1, В, Д и Ж) возникает ряд проблем. Приблизительно 10-летний цикл плотности популяции рыси (Ж) не является, как предполагали раньше, реакцией на цикл изменения солнечных пятен, а представляет собой результат взаимодействия


Рис. 1. Биологические ритмы. Источники данных: А - [20] (фоновый шум исключен); Б - Н. D. Lux, Мюнхен; В- [7]; Г- [231; Д - [261; Е - по данным Institute Nacional de Estadistica, Madrid, 1969; Ж - [H]. [Ю. Ашофф, 1984 г.]

«хищник - жертва». Для того чтобы отнести его к эндогенным ритмам, определение биологической системы должно объединять и хищника, и жертву. Пятидневный эстральный цикл крысы (Д) -это скорее всего эндогенный ритм, подобный овариальным циклам многих других видов, включая человека. Но чтобы строго обосновать это утверждение, необходимо показать, что пятидневный ритм не порождается периодическими суточными воздействиями, а только согласован с ними. Наконец, для чередования активности и покоя с интервалом около 2 ч (В) следует выяснить, действительно ли оно представляет собой «ритм». Подобные картины, напоминающие более или менее регулярное повторение вспышек активности, могут быть результатом чисто стохастических процессов определенного типа. Другие ритмообразные явления, такие, как эпизоды секреции гормонов, могут относиться к только что упомянутой категории, но могут также представлять собой затухающие колебания или результат запрограммированной деятельности центрального нейронного механизма [Максимов Е.В., 2005 г.].
6.2. Четыре «циркаритма»
На протяжении всего спектра ритмы очень сильно различаются по изменчивости периода. Эти различия показаны на рис. 2, где горизонтальными полосками представлена индивидуальная (черные полоски) и межвидовая (белые полоски)
изменчивость. Для большинства ритмов, которые можно наблюдать в центральной нервной системе или в системах кровообращения и дыхания, характерна большая индивидуальная изменчивость. Другие эндогенные ритмы, такие как овариальный



Рис. 2. Спектр биологических ритмов. Белыми полосками показана межвидовая изменчивость у млекопитающих, черными полосками - индивидуальная изменчивость у человека. БДГ - быстрые движения глаз (парадоксальная стадия сна). [Ю. Ашофф, 1984 г.]
цикл, проявляют малую индивидуальную, но значительную межвидовую изменчивость. Наконец, существуют четыре циркаритма (на рис. 2 они отмечены вертикальными линиями), периоды которых в естественных условиях не меняются, так как они синхронны с циклами внешней среды. Эти геофизические циклы - приливы, день и ночь, фазы луны и времена года. С ними связаны приливные, суточные, лунные и сезонные ритмы биологических систем, и, по крайней мере, на нескольких видах показано, что каждый из этих ритмов может поддерживаться в изоляции от соответствующего внешнего цикла. В таких искусственных постоянных условиях период ритма обычно несколько отклоняется от периода соответствующего геофизического цикла. Иными словами, ритм в этих условиях протекает «свободно», со своим собственным, «естественным» периодом. Если может быть показано, что такой свободнотекущий ритм сохраняется на протяжении многих циклов без затухания, то можно говорить, что он принадлежит к классу автоколебаний (эндогенных ритмов в строгом смысле). В качестве характерного примера из области суточных ритмов на рис. 3 представлены записи потребления кислорода двумя зябликами, которых содержали сначала при чередовании света и темноты (СТ), а затем при постоянном слабом освещении (СС). Период t свободнотекущего ритма на верхней записи несколько длиннее 24 ч, а на нижней - короче (об изменчивости t см. гл. 4). Поскольку период свободнотекущего ритма не равен в точности, а лишь близок к периоду соответствующего цикла


Рис. 3. Ритмы потребления кислорода у двух зябликов Fringilla coelebs, которых в течение 6 дней содержали в условиях чередования света и темноты (СТ), а затем при постоянном слабом освещении (СС). (Pohl, неопубликованные данные.) [Ю. Ашофф, 1984 г.]
внешней среды, Халберг ввел префикс «circa-» и назвал суточный ритм циркадианным. Позднее этот префикс был использован и для остальных трех эндогенных ритмов, отвечающих циклам внешней среды: околоприливных, окололунных и окологодовых. Все четыре циркаритма имеют общие черты, характерные для автоколебаний.
Представляется целесообразным применять префикс «цирка-» только к тем ритмам, которые обычно синхронны с циклами среды, а свой собственный период (внутренне присущий системе) проявляют только в особых условиях. Вместо такого строго ограниченного употребления терминов предлагалось, например, называть эпизодическую секрецию гормона циркхоральным (околочасовым) ритмом; последовательное применение подобного словообразования могло бы привести к таким терминам, как «циркасекундный» ритм сердечных сокращений.
6.3. Ультрадианные и инфрадианные ритмы
Ведущая роль циркадианных ритмов послужила основанием для подразделения всего спектра на ультрадианные ритмы (с периодами короче циркадианных) и инфрадианные ритмы (с периодами длиннее циркадианных). Типичным примером ультрадианных ритмов у человека может служить повторение стадии быстрых движений глаз (БДГ) во время сна примерно через 90 минут, а также циклы сходной длительности, наблюдаемые в период бодрствования: ритмы оральной активности, общей двигательной активности, работоспособности, экскреторной функции почек или появления иллюзий движения. Однако значительная изменчивость периода и прогрессирующее удлинение интервалов, наблюдаемые в некоторых из этих ритмов, затрудняют их интерпретацию. У макаков-резусов были обнаружены ультрадианные ритмы поведения с периодами около 45 мин и 90 мин.
Инфрадианные ритмы, помимо тех, что указаны на рис. 2 в правой части спектра, изучены значительно хуже. Недельные ритмы, которые иногда наблюдаются у животных в лабораторных условиях, например ритмы подвижности многоножки, откладывания личинок комаром или ферментативной активности эпифиза у крысы, вероятно, вызываются периодическими возмущениями извне и потому относятся к немногим примерам экзогенных ритмов. У человека инфрадианные ритмы могут быть результатом привычки или следствием режима лечения больных. Труднее объяснить случаи, когда такой ритм напоминает свободнотекущий с периодом около 7 дней, как, например, ритм откладки яиц ногохвосткой Folsomta Candida; однако к интерпретации подобных данных следует подходить с осторожностью. У человека свободнотекущие ритмы с периодом порядка недели, как утверждалось, проявляются в выделении с мочой 17-кетостероидов и эстрона. Другие данные позволяют предположить существование у мужчин 21-дневного ритма экскреции тестостерона и температуры тела. Наконец, следует упомянуть множество циклических явлений, известных в медицине и породивших ряд гипотез, особенно в области психиатрии [Ю. Ашофф, 1984 г.].
6.4. Взаимодействие ритмов и их целесообразность
Ритмы с разными периодами могут быть различным образом взаимосвязаны (рис. 4). Хорошо известна модуляция ритма сердечных сокращений дыханием. Многие ультрадианные ритмы в часовом диапазоне (вспышки активности, выделение гормонов и т. п.) модулируются по частоте на протяжении циркадианного цикла. Циркадианный ритм в свою очередь может зависеть по ряду параметров от окологодового ритма.


Рис. 4. Установленное (сплошные линии) и предполагаемое (пунктир) взаимодействие между ритмами с разными периодами (белые квадратики - млекопитающие, черные квадратики - человек). [Ю. Ашофф, 1984 г.]
Более интересны наблюдения, позволяющие предположить иерархическую организацию ритмов, в которой существование одних колебаний необходимо для нормального протекания других; типичные примеры - взаимодействие циркадианной системы и астрального цикла у хомячков и использование циркадианных ритмов для измерения времени в явлениях фотопериодизма. Вопрос о том, каким образом могут быть взаимосвязаны ультрадианные и циркадианные ритмы, все еще остается открытым. Видимая синхронность эпизодов секреции гормонов в группе обезьян навела на мысль о сопряжении между двумя системами, но как проведенный авторами анализ данных, так и выводы уязвимы для критики. В связи с этим интересно было бы выяснить, действительно ли 90-минутный ритм, установленный для чередования быстрого и медленного сна, продолжается и во время бодрствования; иными словами, существует ли, как полагал Клейтман, фундаментальный цикл активности - покоя (basic rest-activity cycle)?
Для иллюстрации многообразия функций биологических ритмов достаточно нескольких примеров. В нервной системе некоторые рецепторы передают информацию, изменяя частоту разрядов (см. рис. 1, А); пульсации, поддерживаемые ритмоводителями, лежат в основе работы сердца и легких; высокочастотные ритмы могут способствовать стабилизации ритмов более низких частот. Но в то время как эти сравнительно короткопериодные ритмы выполняют важные функции в самом организме, четыре циркаритма служат главным образом для согласования функций организма с окружающей средой. Циркаритмы выработались как приспособления к «нишам во времени», порожденным периодичностью среды. Включая в свою собственную организацию подобия внешних геофизических циклов, организм приобретает устройство для измерения времени, т. е. биологические часы [Максимов Е.В., 2005 г.].


7. ЦИРКАДИАННЫЕ СИСТЕМЫ: ОБЩАЯ ПЕРСПЕКТИВА
7.1. Врожденные периодические программы: биологические часы, согласованные с циклами окружающей среды
Для физической среды, в которой обитают живые организмы, характерны периодические изменения, обусловленные движением Земли и Луны относительно Солнца. Жизнь с момента своего возникновения на протяжении нескольких миллиардов лет должна была приспосабливаться к интенсивным суточным и годовым колебаниям освещенности и температуры. Приливные ритмы стали оказывать влияние на жизнь с того времени, как была заселена прибрежная полоса. На суше к суточным перепадам освещенности и температуры добавились колебания влажности и других факторов. Эти геофизические циклы постоянно бросали вызов живым организмам, что в предельном случае оборачивалось резкой враждебностью пустыни в полдень и Заполярья зимой, и естественный отбор должен был находить на, все это надлежащий ответ. С другой стороны, исключительная стабильность геофизических циклов, основанная на законах небесной механики, предоставила организмам удобную возможность: предсказуемость изменений позволяла использовать в качестве жизненной стратегии упреждающие программы. В результате у эукариотических организмов широкое распространение получили врожденные периодические программы обмена веществ и поведения. Так, например, питание ночных, грызунов приурочено к первой половине ночи; это пищевое поведение продолжается в той же фазе, повторяясь примерно каждые 24 ч, и в условиях постоянной темноты, в отсутствие каких-либо указаний на время суток. У этих животных мобилизация необходимых для пищеварения ферментов в кишечнике и последующих метаболических процессов в печени привязана программой к тому же (или чуть более раннему) времени. У растений фотосинтез, разумеется, может происходить только днем, однако эта явная периодичность - не просто вынужденное следствие внешних воздействий. Зеленые клетки при непрерывном освещении на протяжении недель сохраняют циркадианные колебания выделения кислорода, что отражает запрограммированное угнетение фотосинтеза в период клеточной «субъективной ночи» [Ю. Ашофф, 1984 г.].
Некоторые изоподы литоральной зоны (например, Excirolana) питаются лишь во время прилива, а когда море отступает, они зарываются в песок; напротив, бокоплав Orchestoidea питается только на обнаженном побережье во время отлива и прячется с возвращением воды. В обоих случаях отбор использовал хорошую предсказуемость приливных циклов: приливные ритмы активности запрограммированы и сохраняются в экспериментальных условиях без колебаний уровня воды, при постоянной температуре и освещенности. У особей Orchestoidea, находящих пищу на сыром песке во время отлива, активность, кроме того, ограничена периодом ночной темноты. Здесь, таким образом, время активности задается уже двумя периодическими программами.
Насекомые приливной зоны, метаморфоз которых происходит в воде, вынуждены ограничить время выведения из куколок отливом, когда куколки появляются из-под воды и молодые имаго могут взлететь. В природе это происходит только в те ночи, которые совпадают с самой низкой водой (в квадратурный отлив), т. е. каждые две недели. В лаборатории при постоянных условиях время выведения опять-таки контролируется врожденной периодической программой, одна составляющая которой имеет околосуточный период, а другая - полулунный.
Предсказуемость годовых циклов предоставила естественному отбору отличную возможность запрограммировать сезонные особенности поведения, обеспечив тем самым предвосхищение наступающих перемен. Как теперь установлено, репродуктивные циклы многих млекопитающих и птиц сохраняются и в постоянных лабораторных условиях без каких-либо признаков сезона. У некоторых славок годовые программы задают целый спектр сезонных изменений, в том числе линьку, длительность миграционного беспокойства и даже изменение ориентации по небесным светилам [Агаджанян Е.В., 1967 г.].
Все эти программы - суточные, приливные, лунные и годовые- основаны на самоподдерживающихся, незатухающих биологических осцилляторах, период которых представляет собой закрепленное эволюцией приближение к тем циклам среды, с которыми они согласованы. Во всех исследованных случаях период таких циркаритмов (суточных, приливных и лунных) отличался удивительным свойством - температурной компенсацией: он оставался неизменным в широком диапазоне температур.
Автономность осциллятора, задающего периодическую программу, была показана на примере циркадианного ритма активности грызунов, который продолжался в постоянных условиях без затухания в течение нескольких лет. Зависимость осциллятора от метаболической энергии ясно видна из того факта, что аноксия у дрозофилы вызывает его резкую остановку, а даже спустя 30 ч возвращение к аэробным условиям и восстановление дыхания приводит к быстрому возобновлению колебаний. О врожденном характере (т. е. генном контроле) колебаний свидетельствуют разнообразные факты, в том числе возможность искусственного отбора по периоду и изменение периода в результате химического мутагенеза.
7.2. «Цирка» - осцилляторы в качестве часов
Колебатели, которые задают эти периодические программы, представляют собой особую группу биологических осцилляторов, обладающих рядом свойств, связанных с их функционированием в качестве часов. Это биологические часы для измерения времени в двух разных смыслах: 1) приурочивая каждую стадию программы к наиболее благоприятной фазе средового цикла, они, по существу, распознают местное время; 2) обеспечивая достаточно стабильную последовательность событий в программе, они фактически измеряют промежутки времени [Ю. Ашофф, 1984 г.].
Распознавание местного времени: захватывание колебателя
Полезность программы, соответствующей каким-то циклическим изменениям окружающей среды, зависит, конечно, от поддержания нужной фазы относительно этих циклов. Эта функциональная предпосылка позволяет объяснить, почему эволюция создала программы, задаваемые именно автономными осцилляторами, а не простыми «песочными часами». Подобно всем автономным осцилляторам, колебатели, задающие суточные, приливные, лунные и годовые программы, поддаются захватыванию (синхронизации) внешними периодическими процессами, достаточно близкими по частоте. Эти внешние циклы среды называют времязадателями (Zeitgeber) или принудителями. Для циркадианных ритмов поистине универсальным принудителем служит 24-часовой цикл чередования света и темноты (СТ). В результате захватывания циклом освещения с периодом Т период колебателя (t ) принимает значение t * = Т. Так, циркадианный ритм мыши, период которого в постоянной темноте составляет 23,2 ч, при режиме СТ 12:12 (Т=24) приобретает период ровно 24 ч. Кроме того, в захваченном состоянии устанавливается специфическое соотношение фаз (y) между колебателем и внешним циклом освещения. Именно благодаря устойчивому захватыванию колебателя СТ-циклами на него может быть возложена функция задавать периодические события, например синтез пищеварительных ферментов в период, предшествующий питанию [Агаджанян Е.В., 1967 г.] .
Механизм песочных часов мог бы в принципе обеспечить нужное положение программы во времени, но лишь в том случае, если бы ее начало можно было ежедневно совмещать с получением какого-либо надежного сигнала извне. В этом отношении осциллятор имеет несколько преимуществ, особенно потому, что он может нормально функционировать на протяжении нескольких циклов в полной изоляции. В таких условиях свободный осциллятор сохраняет информацию о местном времени (фазе) от прошлого захваченного состояния. Эта информация надежна, разумеется, лишь в том случае, если собственный период колебателя t близок к Т = 24 ч. В отдельных редких случаях у тех животных, которые в природе часто бывают изолированы от времязадателей на несколько дней (например, у мясной мухи Sarcophaga), свободнотекущий период в среднем действительно не отличается от 24 ч.
В большинстве случаев, однако, средний период колебателя t хотя и находится «около» (отсюда «цирка...») периода Т соответствующего геофизического цикла, но не равен ему. Как это объяснить? Почему эволюция не обеспечила точного совпадения t с Т? Может быть, поскольку феномен захватывания обеспечивает контроль периода =Т), естественному от-
бору достаточно было ограничить значения t окрестностью Т, чтобы стало возможным захватывание. Но нужно еще объяснить закономерное отклонение среднего периода колебателя от 24 ч: у дневных видов животных он, как правило, в среднем длиннее суток, а у ночных - короче суток. Было выдвинуто предположение, что неравенство среднего значения t способствует стабилизации постоянной фазы y программы относительно астрономического времени. Фаза любого осциллятора (по отношению к времязадателю) y всегда зависит от соотношения r = t /Т, причем особенно чувствительна при r=1,0. Поэтому феномен циркадианности ( ) создает некоторое адаптивное преимущество для распознавания астрономического времени. Кроме того, как мы увидим позже, определенное направление отклонения t от Т само по себе имеет приспособительное значение - оно помогает поддержанию определенной фазы программы относительно цикла освещения в разные сезоны, когда длина дня меняется. Таким образом, приблизительность соответствия собственных периодов биологических осцилляторов циклам окружающей среды представляет собой нечто большее, нежели просто допустимое отклонение от длительности этих циклов: она, несомненно, целесообразна, так как стабилизирует y и таким образом повышает надежность распознавания астрономического времени [Агаджанян Е.В., 1967 г.].
Измерение промежутков времени: гомеостаз периода н угловой скорости колебателя
Собственный период t всех колебателей, выполняющих функцию часов, отличается удивительной стабильностью даже при изменении температуры и других параметров среды в широком диапазоне. Этот общий гомеостаз t, разумеется, необходим для поддержания постоянного фазового отношения между программой и циклом освещения, поскольку y чувствительно к вариациям t/tТ, а значит, и t. Но есть еще одно столь же неоспоримое направление естественного отбора, тоже ведущее к гомеостазу t. Дело в том, что успешное задание колебателем стабильных временных рамок для программы основано на поддержании стабильной угловой скорости ? в каждой точке цикла. Последовательные этапы биологической программы (части цикла) должны быть распределены во времени с такой же точностью, что и события в окружающей среде. Далее будет показано, что движение колебателя в каждый момент его цикла действительно столь же мало зависит от температуры, как и весь период t. В принципе гомеостаз t мог бы быть достигнут иначе, без стабилизации угловой скорости: ускорение на одном участке цикла можно было бы компенсировать замедлением где-либо в другом месте. Но тогда осциллятор не мог бы измерять промежутки времени с надежностью часов [Гангнус А.А., 1971 г.].
7.3. Происхождение и дифференциация функции колебателя как биологических часов
Циркадианные программы: от экзогенной упорядоченности к эндогенной организации
Регулярные геофизические циклы (сутки, месяц, год), воздействие которых со временем привело к выработке соответствующих клеточных колебателей, вероятно, оказывали влияние на жизнь с самого ее возникновения. В случае суток, например, внешние циклы освещенности и температуры должны были накладывать на жизнедеятельность клеток чисто экзогенную периодичность. Более того, эта периодичность почти наверняка представляла собой нечто большее, чем просто количественное изменение во всем остальном стационарного состояния: по многим причинам котел метаболизма в разные фазы экзогенного, навязанного извне суточного цикла должен был переходить на качественно различные уровни. Это очевидно в случае фотосинтезирующих автотрофов [Ю. Ашофф, 1984 г.] .
Подобного эффекта можно было бы ожидать и в случае температурных циклов, хотя по иным причинам. В метаболических системах действует множество отрицательных обратных связей, причем нередко их постоянные времени измеряются часами. Все эти петли - потенциальные осцилляторы; поэтому их колебания (даже если они затухающие) могут поддаваться захватыванию стабильными циклами внешних условий, если до них доходит воздействие этих циклов. Температурные циклы окружающей среды в этом смысле, несомненно, эффективны, так как скорость всех биохимических реакций зависит от температуры. Пойкилотермные метаболические системы, по-видимому, неизбежно вовлекались в суточный ритм чередования качественно разных состояний под давлением температурных циклов, которые выступали в роли захватывающего экзогенного колебателя (источника ритма). Такая первоначальная упорядоченность во времени отнюдь не должна была играть какую-либо приспособительную роль: это было лишь проявлением неслучайной временной структуры, но еще далеко не организации. Существенной чертой этой структуры была предсказуемость периодических изменений в некоторых звеньях метаболизма, и ее историческая роль состояла в подкреплении, «вознаграждении» постепенно возникавшего согласования остальных физиологических процессов во времени, происходящего под влиянием внутреннего (эндогенного) колебателя, в соответствии с этой чисто экзогенной упорядоченностью [Бюннинг Э., 1961 г.].
Молекулярные механизмы эндогенных колебателей пока слишком мало изучены, чтобы подробно обсуждать их происхождение, но можно сказать несколько слов об их предполагаемой роли как произвольных «каркасов» для временной организации жизнедеятельности эукариотических организмов. Очень мало вероятно, чтобы возможность репликации ДНК или митоза сама по себе зависела от суточных колебаний внешних условий. Между тем оба события находятся под контролем циркадианного колебателя. И, как отмечал еще в 1965 г. Брюс, время генерации эукариотических клеток в среднем близко к одним суткам. Оно на два порядка длиннее, чем у большинства прокариот. Как объяснить этот факт? Вполне возможно, что темп жизни эукариот определяется не столько их дополнительной сложностью (по сравнению с прокариотами), сколько исторически обусловленной связью с суточными циклами внешней среды как всеобщим принудителем. Когда средовые циклы стали «колебателями» хотя бы для некоторых частей системы, естественный отбор, вероятно, должен был смещать константы скоростей других реакций так, чтобы весь клеточный цикл уместился в суточное окно захватывания. Так как многие циркадианные ритмы сами по себе лишены сколько-нибудь явного приспособительного значения, вряд ли можно игнорировать роль околосуточного колебателя как источника чисто произвольного ритма, организующего жизнедеятельность эукариот во времени. Может быть, именно в этом состоит значение слов Гуфеланда (1789): «24-часовая периодичность - это поистине единство нашей естественной хронологии» [Максимов Е.В., 2005 г.].
Период колебателя и время генерации
Не известно ни одного достоверного случая возникновения биологических часов у организмов, время генерации у которых меньше геофизического цикла, соответствующего этим «часам». Годовые ритмы наблюдаются только у тех животных (чаще всего позвоночных), которые живут дольше года. Здесь к годовому циклу внешних условий должна приспосабливаться каждая отдельная особь, а не популяция в целом, поэтому врожденная годовая программа может быть полезной. У видов с короткой продолжительностью жизни, например у тех насекомых, у которых за год сменяется несколько поколений, на сезонные явления должна реагировать популяция, а для отдельной особи такая реакция необязательна. Точно так же лунные ритмы не встречаются у организмов, время генерации которых меньше месяца. Циркадианные колебатели известны лишь в тех клетках, у которых время генерации обычно превышает 24 ч.
Такое ограничение периода биологических часов временем жизни особи вполне понятно, если фаза часов не может быть передана через недифференцированную цитоплазму. Это, очевидно, справедливо для животных, у которых роль колебателя выполняют высокоспециализированные клетки центральной нервной системы, такие, как супрахиазменные ядра у позвоночных, глаза у моллюска Aplysia или мозг у насекомых. У бабочки Pectinophora циркадианные часы созревают лишь где-то в середине 12-дневного эмбрионального развития; в самих яйцах и ранних зародышах нет колебателя, который мог бы передавать фазу.
Совсем иначе обстоит дело у одноклеточных эукариот. Здесь фаза циркадианных колебателен (в том числе влияющих на само деление) может передаваться от одной генерации клеток к другой. Предположение о том, что «недифференцированная» эукариотическая цитоплазма достаточна для поддержания активности колебателя, получило прямое подтверждение в экспериментах, где части клеток Acetabularia, лишенные ядра, сохраняли циркадианные ритмы фотосинтеза до 30 суток. В связи с этим напрашивается мысль, что видимое отсутствие циркадианных колебателей у прокариот не обусловлено просто малым временем генерации; если бы цитоплазма прокариотической клетки в принципе могла поддерживать циркадианные колебания, то эти колебания передавались бы при ее делении так же, как у эукариот. Другое, весьма привлекательное объяснение отсутствия циркадианных колебателей у прокариот состоит в том, что для работы часов необходима сложная организация клетки, свойственная эукариотам; пока этот вопрос остается неясным.
«Оппортунистическая» эволюция: дифференциация функций колебателя
Циркадианные колебания, несомненно, обязаны своим возникновением тому преимуществу, которое дают эндогенные программы при неизбежных экзогенных суточных изменениях в жизни клеток, которые живут, как правило, дольше 24 часов. Обеспечение периодических программ было исторически первичной и до сих пор остается главной и наиболее распространенной функцией циркадианных колебателей. Это, однако, не единственная их функция. Естественный отбор со свойственным ему «оппортунизмом» использовал возможности температурно-компенсированных циркадианных колебателей и для выполнения других функций, связанных с измерением времени. Две из них- память на время и ориентация по солнечному компасу - встречаются только у животных; для их осуществления нужна достаточно развитая нервная система. Третья функция - фотопериодическая реакция (измерение длины дня)-распространена гораздо шире, но исторически явно вторична по отношению к исходной функции колебателя, т. е. «простому» суточному программированию [Гангнус А.А., 1971 г.].
Память на время (Zeitged?chtnis). Полвека назад И. Белинг показала, что медоносные пчелы, найдя источник пищи, скажем, в 3 часа дня, на следующий день вновь прилетают к тому же месту точно в то же самое время. В некотором смысле они «запоминают» время благодаря памяти, фиксирующей события на строго суточной шкале, период которой, как позднее показал Валь, не зависит от температуры в довольно широком (физиологическом) диапазоне. Память на время у пчел основана на типичном температурно-компенсированном циркадианном колебателе, который в данном случае используется не просто для программирования, а обеспечивает «заучивание» нужного времени дня, которое может не раз меняться на протяжении жизни особи. Явление памяти на время в том смысле, как его понимала Белинг, возможно, гораздо больше распространено в природе, чем это известно из литературы. По существу то же явление было обнаружено у позвоночных. Ряд исследователей (см., например, показал, что если крыс, которые обычно едят в начале ночи, кормить только утром, то упреждающий подъем активности ферментов в тонком кишечнике смещается с вечера на раннее утро и сохраняет затем новую «заученную» «фазу на протяжении нескольких циклов после предоставления животному свободного доступа к пище. Пока не ясно, насколько широко используются циркадианные колебатели в программах, вырабатывающихся путем научения, по сравнению с врожденными [Ю. Ашофф, 1984 г.].
Ориентация по солнечному компасу. Огромное множество животных (позвоночных и членистоногих) способно сохранять неизменное направление движения в пространстве, используя в качестве компаса азимут Солнца, несмотря на то, что этот ориентир непрерывно перемещается. Как давно уже показал в своих классических экспериментах К. Хофман, компенсация времени, необходимая для такого поведения, основана на функции циркадианного колебателя. Птиц, обученных лететь в определенном направлении в поисках пищи, изолировали от обычных суточных времязадателей и содержали до 12 дней при постоянном освещении. На протяжении этого времени регистрировали ритмы активности птиц, и их период оказался циркадианным (t » 23,5 ч). После изоляции накопленный сдвиг фазы вызывал соответствующую ошибку в ориентации птиц, пытавшихся искать пищу в прежнем направлении. Тот же циркадианный осциллятор (с тем же t ), который задает ритм активности и покоя, может обеспечивать точное измерение малых отрезков времени, необходимое для компенсации смещения Солнца.
Фотопериодическая реакция (измерение длины дня). Наиболее обычная стратегия приспособления к годовому циклу среды- более распространенная, чем сами цирканнуальные (годовые) часы,- предполагает использование длины дня (фотопериода) в качестве надежного признака сезона. Каждая из многообразных защитных стратегий (зимняя спячка, эстивация, покой, диапауза) у животных и растений «включается» при определенной длине дня за несколько недель до ожидаемого наступления неблагоприятного сезона. И опять-таки определенная длина дня вызывает начало половой активности незадолго до периода, подходящего для размножения. Неизменное обращение естественного отбора именно к длине дня как признаку сезона, несомненно, отчасти объясняется высокой надежностью этого сигнала, практически свободного от помех, Но есть и другая сторона проблемы. Во многих случаях организмы распознают различие длин дня, измеряемое чуть ли не минутами: здесь они так же, как при ориентации по солнечному компасу, определяют короткие промежутки времени - кусочки суточного цикла. И опять-таки измерение времени почти всегда основано на циркадианных колебаниях. Существование этой особой функции колебателя твердо установлено сейчас не только у растений, но также у многих насекомых, птиц и млекопитающих. Эта функция была предсказана много лет назад в теперь уже классической работе Э. Бюннинга. Вопрос о том, каким образом циркадианные системы эукариот измеряют длину дня, остается важнейшей и до сих пор не решенной проблемой циркадианной физиологии [Бюннинг Э., 1961 г.].
7.4. Колебатель и программа
Одноклеточные системы
Одноклеточная водоросль Gonyaulax polyedra (Dinoflagellata) обладает циркадианной программой, определяющей часы суток, когда может происходить фотосинтез, спонтанное свечение, вызванная люминесценция и клеточное деление. Эти четыре «события» расположены в разных местах программы, которая поддерживается до тех пор, пока популяция клеток остается здоровой (рис. 1). Колебатель, ведущий программу, как обычно, поддается захватыванию циклами освещения. Отдельный световой импульс (скажем, длительностью 1 ч) вызывает резкое смещение фазы свободнотекущего ритма. Величина и направление (опережение или задержка) смещения фазы, вызванного световым импульсом, зависят от того, на какую фазу программы пришлось воздействие. Кривая, описывающая зависимость смещения фазы (Dj) от фазы воздействия (j), называется кривой смещения фазы. Эта кривая удобна для того, чтобы следить за движением колебателя. Световой импульс, вызывающий задержку фазы ритма фотосинтеза (скажем, на 2 ч), приводит одновременно к такой же задержке фаз трех остальных ритмов. Колебатель свечения, вызванной люминесценции и митозов, несомненно, отличен от механизма фотосинтеза (не является его частью), поскольку препарат N1-(дихлорфенил)-N3-диметилмочевина подавляет ритм фотосинтеза, но не затрагивает ритмов трех других функций [21]. Однако дело обстоит так, как если бы один-единственный колебатель в клетке задавал все четыре ритма, хотя максимумы их приходятся на разные фазы цикла.
Рис. 1. У одноклеточной водоросли Gonyaulax polyedra четыре различных цнркадианных ритма дают одну и ту же кривую смещения фазы; вероятно, все они задаются одним общим колебателем. (Из [55], по данным Hastings, Sweeney и др.) [Ю. Ашофф, 1984 г.]
Здесь можно поставить четыре важных вопроса:
Каков молекулярный механизм работы колебателя?
Является ли колебатель в такой же мере обособленным физически, как он выделен теоретически?
Каким образом циркадианный колебатель сопряжен с захватывающими принудителями окружающей среды (световым и температурным циклами), которые приурочивают его ритм (и тем самым - управляемую им программу) к астрономическому времени?
Каким образом колебатель осуществляет контроль над ведомыми клеточными событиями?
Что касается молекулярного механизма, то все большее число данных говорит о том, что замедление синтеза белка на 80S-рибосомах (в цитозоле) растягивает период колебателя. По другим, уже не столь обширным данным факторы, изменяющие свойства мембран, тоже влияют на период колебателя. Такое же действие оказывает тяжелая вода. Но ни одно из этих подтверждений эндогенной природы колебателя не дает ясных указаний на его молекулярный механизм: вряд ли что-нибудь в клетке не зависит от состояния мембран или нечувствительно к резким изменениям скорости белкового синтеза [Доскин В.А., 1991 г.].
Местонахождение колебателя в многоклеточных системах
Поставленные выше вопросы возникают и при анализе многоклеточных циркадианных систем. Главный из них - вопрос о молекулярном механизме ведущего осциллятора, - разумеется, столь же далек от решения, как и прежде, но три остальных вопроса несколько прояснились. Причина этого проста: большие размеры многоклеточных организмов позволяют исследовать локализацию колебателя обычными хирургическими и электро-физиологическими методами. Возможно ли физически локализовать ведущий осциллятор? И если да, то, как он сопряжен с внешними принудителями, во-первых, и с ведомой периодической программой жизнедеятельности всего организма, во-вторых?
Если у таракана хирургически изолировать обе зрительные доли от остального мозга, насекомое утрачивает циркадианный ритм подвижности. Но если хотя бы одна из долей остается связанной со средним отделом мозга, ритмичность сохраняется. Электролитическое разрушение нескольких клеток около проксимального нейропиля зрительных долей приводит к потере ритмичности. Аналогичным образом удаление эпифиза у воробья, а также разрушение супрахиазменных ядер у крыс и хомячков вызывает циркадианную аритмию [Бюннинг Э., 1961 г.].
Самое простое объяснение этих фактов состоит в том, что в результате хирургического вмешательства был разрушен либо сам колебатель, либо проводящий путь от него к остальной системе. Это, разумеется, не единственное из возможных объяснений, но в его пользу имеются и другие, более убедительные данные. У таракана фазу колебателя можно сдвинуть, воздействуя на животное в целом температурными импульсами. Как показал Пейдж, тот же эффект можно получить, прикладывая температурные импульсы в микроскопически малой области, но только вблизи того места, где методом разрушения был обнаружен колебатель. У крыс циркадианные ритмы мультинейронной активности наблюдаются не только в супрахиазменных ядрах, но и во многих других участках головного мозга. Однако полная хирургическая изоляция этих ядер по методу Халаса - Найфа приводит к исчезновению циркадианной периодичности во всем мозгу, хотя и не затрагивает ритмов самих ядер. Очевидно, супрахиазменные ядра содержат автономный осциллятор, а ритмы других отделов зависимы от него.
Пожалуй, самые убедительные данные о локализации колебателя получены в опытах in vitro и с пересадками тканей. Трумен показал, что у бабочек-сатурний циркадианный ритм выхода имаго исчезает после обезглавливания куколок, но восстанавливается, если пересадить куколкам мозг в гемоцель брюшка. При этом время последующего выведения бабочки определяется фазой донорского колебателя в пересаженном мозгу. Циммерман и Менакер получили аналогичный результат у воробьев. Как уже отмечалось, удаление эпифиза вызывает У воробья потерю циркадианного ритма подвижности. Если ему после этого пересадить в переднюю камеру глаза эпифиз от другой птицы, то ритмичность тотчас же восстановится, причем фаза ритма донора будет передана реципиенту. На существование автономного колебателя в эпифизе указывают также его способность поддерживать ритм секреции мелатонина in vitro и сохранение циркадианных ритмов активности ацетилсеротонин-метилтрансферазы в культуре клеток этого органа. Наконец, глаза моллюска Aplysia даже в культуре in vitro сохраняют исключительно стабильный и хорошо выраженный циркадианный ритм частоты электрических разрядов.
Ясно, что ни одно из этих наблюдений, доказывающих физическую обособленность колебателя, не означает, что он свободен от обратных влияний со стороны остальных - ведомых - звеньев системы. У позвоночных свободнотекущий период колебателя в некоторой мере зависит от уровня тестостерона, мелатонина и эстрадиола в крови. Удаление эпифиза у мышей изменяет подверженность колебателя эффектам последействия·.
Однако это лишь небольшие оговорки к тому важному выводу, что в многоклеточных системах колебательная активность может быть локализована в анатомически обособленных участках. Автономность (самодостаточность) отдельного органа в качестве циркадианного колебателя можно считать установленной в том случае, если он поддерживает ритмичность, будучи изолирован в культуре in vitro, или когда его трансплантация ведет к передаче фазы реципиенту [Ю. Ашофф, 1984 г.].
Локализация колебателя и проводящие пути
Суточные циклы температуры среды служат эффективными принудителями для циркадианных колебателей, особенно у пойкилотермных и гетеротермных животных. До сих пор нет указаний на то, что нужны специализированные терморецепторы; изменения температуры влияют на весь организм, поэтому здесь нет ограничений на локализацию колебателя. Однако это не всегда справедливо в отношении света. В двух из пяти хорошо изученных случаев локализации (эпифиз воробья и глаз Aplysia) колебатель находится в самом органе, воспринимающем свет, возможно в самих рецепторных клетках. В двух других случаях - у сверчков и тараканов - он лежит в зрительных долях, вблизи сложного глаза. У млекопитающих колебатель расположен около зрительной хиазмы, где к нему подходят нервные волокна, идущие непосредственно от сетчатки [Агаджанян Е.В., 1967 г.].
Однако во многих случаях циркадианное захватывание циклами освещения может происходить без участия фоторецепторов. Колебатели у Drosophila и бабочки Pectinophora поддаются фазовому контролю светом на ранних стадиях онтогенеза, задолго до дифференцировки каких-либо фоторецепторов на органном уровне. У бабочки-сатурнии колебатель в мозгу, пересаженном в полость тела, реагирует на свет непосредственно. У воробьев и ящериц свет может воздействовать минуя глаз и эпифиз. Трумен отметил, что у насекомых внеглазные пути существуют лишь в тех группах, где имеется, метаморфоз; возможно, такие пути возникают в ходе эволюции лишь при особой необходимости. Однако это соображение не объясняет их существования у позвоночных. У птиц, рептилий и амфибий при наличии глаз есть и иные, не связанные с глазом пути для света как циркадианного времязадателя - и это несмотря на то, что глаза у птиц и ящериц вполне способны опосредовать захватывающее действие света. Известные ныне факты слишком малочисленны и слишком сложны, чтобы можно было делать обобщения, но из примеров с воробьями и ящерицами очевидно, что в циркадианной системе для света существует несколько (у воробья не меньше трех) входных путей, которые могут опосредовать разные эффекты. Интактная ящерица Lacerta sicula подчиняется правилу Ашоффа: ее свободнотекущий период при постоянном освещении сокращается. Ослепленные животные все еще поддаются захватыванию через внеглазные пути, но свободнотекущий период у них уже не зависит от освещенности. Не исключено, что многообразие проводящих путей имеет отношение к множественности колебателей циркадианной системы.
Взаимное сопряжение нескольких колебателей
В ряде случаев уже показано, что многоклеточные системы могут содержать несколько автономных колебателей. У тараканов циркадианные осцилляторы находятся и в левой, и в правой зрительной доле. Каждый из них достаточен для того, чтобы задавать ритмичность. В норме они взаимно сопряжены и поддерживают синхронность. У моллюска Aplysia оба глаза являются автономными колебателями, в лучшем случае лишь слабо сопряженными; синхронность их в природных условиях зависит главным образом от воздействия одного общего времязадателя (принудителя). У жука Blaps gigas оба глаза тоже автономны и притом совершенно не сопряжены: в естественных условиях их синхронность всецело определяется общим принудителем. Двусторонняя избыточность колебателей, вероятно, является правилом. Обеспечение синхронности частично зависит от экологии животного: тесное взаимное сопряжение у тараканов (в отличие от пустынных жуков) может быть следствием того, что они иногда подолгу бывают изолированы от внешних времязадателей.
Множественность колебателей, задающих ритмы подвижности животных, подтверждается целым рядом явлений «расщепления»


Рис. 2. Реакция циркадианных ритмов активности на постоянное освещение у хомячков Mesocriceius auratus. У двух животных (слева и в середине) произошло расщепление ритма на две составляющие - «утреннюю» (У) и «вечернюю» (В), которые продолжали свободный бег, пока не достигли исходного устойчивого состояния (в середине) или нового, в противофазе (слева). Третье животное (справа) стало полностью аритмичным. По прошествии более чем 100 циклов из случайного распределения активности началась «кристаллизация» нового ритма. [Ю. Ашофф, 1984 г.]
ритмов у многих позвоночных. Хомячки (рис. 2) в постоянной темноте на протяжении каждого циркадианного цикла проявляют один, хотя и двувершинный, интервал активности. Так же обстоит дело у тупайи. Если хомячков перевести на постоянный свет или тупайю - в постоянную темноту, произойдет расщепление этого единственного интервала подвижности на две составляющие, которые будут расходиться вследствие разницы в периоде до тех пор, пока не произойдет взаимное захватывание и не установится новый, уже другой общий период; при этом они окажутся в противофазе - будут сдвинуты относительно друг друга на 180°. Первоначальное объяснение этого на основе гипотезы о двух взаимно сопряженных осцилляторах теперь получило математическое подкрепление; действительно, система из двух колебателей, сопряженных непрерывным (Kawato, Suzuki, 1979, личное сообщение) или дискретным образом, имеет два устойчивых состояния: в одном их фазы почти совпадают (0°), а в другом колебатели находятся в противофазе (180°). Особый случай расщепления описал Андервуд у ящериц: разделение суточного интервала активности на две составляющие вызывается у них сочетанием постоянного света с удалением эпифиза. Обе составляющие расходятся с разными периодами и, в отличие от случая с хомячками и тупайей, продолжают совершенно независимый свободный бег на протяжении нескольких недель, совершенно не поддаваясь взаимному захватыванию ни в одном из возможных состояний (ни при 0°, ни при 180°). Очевидно, что эти составляющие зависят от разных осцилляторов [Доскин В.А., 1991 г.].
Не исключено, хотя и мало вероятно, что два колебателя, создающие эффект расщепления, представляют собой просто двусторонне-избыточную пару. В случае ящерицы они не были бы чисто избыточными, поскольку их свободнотекущие периоды различны. Однако более вероятно, что один колебательный участок (например, супрахиазменное ядро) состоит из множества клеток, синхронность которых, объединяющая их в одно функциональное целое, обеспечивается путем взаимного захватывания. Эта гипотеза проще всего объясняет такие явления, как на рис. 2 справа, когда полная аритмия, вызванная постоянным освещением, постепенно переходит в четкий ритм, который возникает путем «кристаллизации» прежде случайно распределенной активности. Все происходит так, как будто в популяции клеточных осцилляторов со случайно распределенными фазами постепенно происходит взаимное захватывание, пока в конце концов синхронная система не начинает задавать единый ритм активности животного [Бюннинг Э., 1961 г.].
Данные Ашоффа о циркадианной системе человека свидетельствуют о множественности колебателей, но совсем в другом смысле. Здесь совершенно разные функции (активность - покой и температура тела) задаются различными колебателями. Примерно у 16% испытуемых эти два ритма в первые дни изоляции от внешних времязадателей протекали с одинаковыми периодами, но затем распадались и продолжали свободный бег уже с совершенно разными периодами. Очевидно, два разных колебателя в первоначальном синхронном состоянии были взаимозахвачены. При этом их совместный период был промежуточным между теми периодами, которые проявились после их расхождения.
Колебатель и подневольные ритмы: иерархия захватывания
Как уже отмечалось, у воробья эпифиз - достаточно автономный колебатель, который не только поддерживает собственную ритмичность, но и накладывает ее на все проявления жизнедеятельности птицы. Однако недавно было показано, что супрахиазменные ядра у воробья тоже необходимы для осуществления нормальной ритмичности: двустороннее повреждение этих ядер вызывает потерю ритмов не менее эффективно, чем удаление эпифиза. У крыс супрахиазменное ядро, несомненно, является автономным колебателем. Может быть, у воробья его функция иная - служить передаточным звеном, опосредующим контроль со стороны эпифиза? Или у воробья, так же как у крыс, это автономный осциллятор? Последнее кажется более вероятным, но в таком случае у воробья супрахиазменное ядро, очевидно, является подневольным осциллятором, фазу которого задает эпифиз как системный колебатель (источник ритма) [Ю. Ашофф, 1984 г.].
В связи с этим существенно то, что после удаления эпифиза у воробья аритмия часто развивается постепенно, в течение многих дней, как если бы оставшийся подневольный осциллятор постепенно затухал или, что более вероятно, как если бы несколько осцилляторов постепенно теряли взаимную синхронность без центрального ведущего колёбателя. Нормальная ритмичность, наблюдаемая у воробьев с удаленным эпифизом при чередовании света и темноты, несомненно, не сводится к прямой реакции на внешние условия: при коротком фотопериоде начало подвижности опережает момент включения света; очевидно, цикл освещения служит принудителем, который захватывает осцилляторы, оставшиеся после удаления эпифиза. Сходные результаты получены у насекомых после удаления предполагаемого центрального колёбателя. У тараканов, утративших ритм в результате удаления обеих зрительных долей, под действием температурного цикла ритмичность восстанавливается. По мере укорочения температурного цикла их ритм подвижности все больше запаздывает по фазе относительно принудителя. И в этом случае внешние циклы не просто «навязывают» ритм насекомому, а захватывают осцилляторы, уцелевшие после удаления главного эндогенного колёбателя [Бюннинг Э., 1961 г.].
Колебатель и подневольные ритмы: периодическая программа
Вполне возможно, что циркадианные программы многоклеточных животных основаны на иерархическом захватывании многочисленных подневольных осцилляторов. Каким образом



Рис. 3. Колебатель и подневольные ритмы [56]. Один и тот же колебатель (пунктирная кривая) захватывает 8 подневольных ритмов (сплошные кривые), которые различаются свободиотекущнми периодами (t B), коэффициентами затухания (Е) и силой связи с колебателем (С). Фаза y подневольного ритма относительно колебателя зависит от всех трех параметров. t B - период колебателя. Когда t Bt A и ритм отстает от колебателя (В, Г), увеличение С и ? приводит, напротив, к увеличению y (опережению фазы). [Ю. Ашофф, 1984 г.]
центральный колебатель (находящийся, например, в супрахиазменном ядре) управляет последовательностью событий в столь различных внутренних органах, как, скажем, печень, почки и кишечник? Возможности, которые открывает иерархическое захватывание, мы проиллюстрируем на примере циркадианной системы дрозофилы. В ее основе лежит температурно-компенсированный колебатель (?-осциллятор с периодом t A), кото рый поддается захватыванию циклами освещения.


Рнс. 4. Путем искусственного отбора на раннее и позднее время выведения имаго были получены две линии Drosophila pseudoobscura с наследственным различием в 5 ч. Отбор затронул фазу ритма выведения относительно колебателя, а сам колебатель остался без изменения: кривые смещения фазы обеих линий (внизу) совпали. [Ю. Ашофф, 1984 г.]
Выход насекомого из куколки зависит от второго осциллятора (B-осциллятора с периодом t B), подневольного относительно колебателя А. Подневольный В-осциллятор не является температурно-компенсированным и не связан прямо с циклами освещения. Он сохраняет суточный период и достаточно постоянную фазу относительно внешнего светового цикла только благодаря тому, что его захватывает колебатель, в свою очередь захваченный циклами освещения. Моделирование на ЭВМ показало (рис. 3), что фаза y?? подневольного осциллятора В относительно колебателя А зависит не только от силы их взаимосвязи (С), но также от величины свободнотекущего периода B-осциллятора (t B) и его коэффициента затухания (eB). [Если затухание подневольных осцилляторов велико, сила связи (С) мало влияет на фазу y??·] Изменение t B или e (а при малом затухании также С) может изменять фазу подневольного ритма относительно колебателя в широких пределах, вплоть до 180°. Столь значительные перестройки фазы возможны при полной неизменности свойств самого колебателя [Агаджанян Е.В., 1967 г.].
Наследуемые отклонения t B или e позволяют выявлять изменение фазы индивидуального ритма относительно колебателя. Так, в результате искусственного отбора в лаборатории были получены две линии дрозофил («ранняя» и «поздняя»), у которых время выведения имаго различалось на 5 ч (рис. 4). Это различие не связано с колебателем, так как его фаза относительно цикла освещения, вычисленная по кривой смещения фазы, у обеих линий совпадает. Очевидно, наследственному изменению подверглась фаза y?? подневольного ритма относительно колебателя. Функционирование двух таких подневольных осцилляторов можно рассматривать как модель последовательности событий в одном или нескольких органах, управляемой центральным колебателем циркадианной системы. Существенный момент состоит в том, что периодическая программа всего организма состоит из отдельных компонентов, каждый из которых может в процессе эволюционной адаптации изменяться независимо от остальных. Кроме того, подневольные осцилляторы в такой иерархии, в отличие от колебателя, вовсе не должны обладать особыми свойствами «часов». В случае дрозофилы, по-видимому, нет нужды в том, чтобы подневольный S-осциллятор был автономным, и он безусловно не обладает механизмом температурной компенсации; для такого осциллятора достаточно, чтобы он поддавался захватыванию колебателем. Правда, высокая чувствительность подневольного ритма к температуре приведет к значительной температурной зависимости всей программы, если только его собственный период t ? не будет существенно отличаться от 24 ч. Здесь мы возвращаемся к важнейшему моменту, о котором мы упоминали, рассматривая происхождение циркадианной организации: любая петля обратной связи представляет собой потенциальный осциллятор, и если сигналы от циркадианного колебателя поступают в такую петлю, то ее ритм становится подневольным, принимает циркадианный период и включается в периодическую программу, которую ведет колебатель. Фаза подневольного осциллятора в этой программе может в ходе эволюции изменяться в результате изменения его собственного периода или коэффициента затухания [Максимов Е.В., 2005 г.].
Искажение периодической программы внешними световыми циклами
Иерархия циркадианной системы, рассмотренная на примере дрозофилы, имеет еще ряд других важных особенностей. Так, она позволяет объяснить переходный процесс при сдвиге фазы, характерный для всех изученных многоклеточных циркадианных систем. Сдвиг фазы всей системы происходит постепенно, на протяжении нескольких циклов, в то время как колебатель перестраивается практически мгновенно. Это установлено сейчас в обоих достаточно исследованных случаях: у дрозофилы и хомячка (Elliott, Pittendrigh, неопубликованные данные, 1980). Медленная перестройка системы отражает постепенное возвращение подневольных осцилляторов в исходное устойчивое состояние с прежней фазой относительно сдвинутого периода колебателя (рис. 5). Время возвращения данного осциллятора в такое состояние зависит от его собственного периода (t b) и коэффициента затухания (e). Если система состоит из нескольких подневольных осцилляторов, имеющих разные t b и e, то сдвиг фазы неизбежно сопровождается искажением исходной



Рис. 5. Природа переходного процесса после сдвига фазы колебателя у Drosophila pseudoobscura. y?? - устойчивая фаза ритма выведения имаго относительно колебателя. За точки отсчета приняты: пик выведения (В) (кружок) а середина кривой смещения фазы колебателя (К) (шестиугольник). Показаны 4 последовательных цикла в устойчивом состоянии (y??=8,5 ч). Затем короткая вспышка света вызывает мгновенный 6-часовой сдвиг фазы колебателя (слева - задержку, справа - опережение). В результате меняется фаза y?? (слева - 2,5 ч, справа - 14,5 ч). На протяжении переходного процесса происходит постепенное восстановление прежней фазы ритма выведения имаго относительно колебателя. [Ю. Ашофф, 1984 г.]



Рис. 6. Модель цнркадианной программы [56]. Девять событий в организме задаются девятью отдельными подневольными осцилляторами, сопряженными с общим колебателем. Подневольные осцилляторы различаются своими свободнотекущимн периодами, коэффициентами затухания и силой связи с колебателем. Они достигают своих пиков в определенной последовательности на протяжении циркадианного цикла. А. После пяти дней устойчивого захваченного состояния при СТ 12 : 12 произошло резкое 6-часовое опережение фазы цикла освещения, а значит, и колебателя. Структура программы претерпела значительное искажение, так как разные осцилляторы возвращались к прежнему состоянию с разной скоростью. Подобное искажение (хотя несколько меньшее) наблюдалось и после 6- часового запаздывания фазы. Б. Программа искажается и тогда, когда период Т цикла освещения отклоняется от 24 ч (здесь: 20 и 28 ч). В. Программа претерпевает сезонные изменения при увеличении длины дня. [Ю. Ашофф, 1984 г.]
программы, так как осцилляторы перестраиваются с разной скоростью, а иногда и в разных «направлениях» (с опережением или с задержкой фазы). В модели, представленной на рис. 6, колебатель захватывает девять подневольных осцилляторов, фазовые отношения которых составляют простую программу. Под влиянием 6-часового опережения, а затем 6-часовой задержки фазы нормальная временная последовательность событий на протяжении нескольких циклов оказывается значительно искаженной. Это искажение служит моделью ныне хорошо известных физиологических нарушений, возникающих при быстром перелете через несколько часовых поясов. Такие нарушения порождают значительный стресс: как сообщают Ашофф и сотр. [4], еженедельный сдвиг фазы на 6 ч приводил к сокращению продолжительности жизни мух на 15% [Ю. Ашофф, 1984 г.].
Как видно из рис. 6, сходные искажения программы, создаваемой девятью осцилляторами, возникают и при захватывании системы циклами освещения с периодом Т, отличным от 24 ч. По мере изменения Т систематически меняется последовательность девяти событий. По данным Уэнта, растения лучше всего растут при 24-часовых циклах освещения; при более длинных и коротких периодах рост замедляется. Аналогичное нарушение нормальной жизнедеятельности проявляется в сокращении продолжительности жизни мух, захваченных циклами освещения с периодами длиннее и короче суток. Параметры подневольных ритмов (t B и e) в процесса эволюции были приспособлены для обеспечения периодической программы при Т=24 ч; всякое изменение Т ведет к искажению программы.
7.5. Фотопериодизм: сезонные изменения периодической программы
Фотопериодическое измерение времени - наиболее распространенная из эволюционно «новых» функций циркадианной организации. Самый простой способ обнаружить циркадианную составляющую в явлениях фотопериодизма впервые применили Нанда и Хамнер. Если содержать растения сои при освещении с периодом (Т) 18 ч и 8-часовым светлым промежутком, то цветение вызвать не удается. Однако по мере удлинения Т за счет увеличения промежутка темноты вероятность цветения возрастает и снова снижается волнообразно в зависимости от Т, с периодом около 24 ч. Аналогичные результаты были получены на многих растениях, насекомых, птицах и млекопитающих, и они не оставляют сомнения в том, что циркадианная организация играет некоторую роль в осуществлении фотопериодической индукции. Однако ни упомянутые опыты на сое, ни другие эксперименты, подтвердившие основной факт........


ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ

1. Биологические ритмы: В 2 т. / Под ред. Ю. Ашоффа; Пер. с англ. А.М. Алпатова и др.; Под ред. Н.А. Агаджаняна.- М.: Мир, 1984.
2. Максимов, Евгений Владиславович < cgi-bin/zgate?ACTION=follow&SESSION_ID=20788&TERM=%D0%9C%D0%B0%D0%BA%D1%81%D0%B8%D0%BC%D0%BE%D0%B2,%20%D0%95%D0%B2%D0%B3%D0%B5%D0%BD%D0%B8%D0%B9%20%D0%92%D0%BB%D0%B0%D0%B4%D0%B8%D1%81%D0%BB%D0%B0%D0%B2%D0%BE%D0%B2%D0%B8%D1%87%5B1,1004,4,101%5D&LANG=rus>. Ритмы на Земле и в Космосе / Евгений Максимов.- Тюмень: Мандр и К, 2005 .- 310, [1] с. : ил., портр.
3. Агаджанян, Николай Александрович < cgi-bin/zgate?ACTION=follow&SESSION_ID=20788&TERM=%D0%90%D0%B3%D0%B0%D0%B4%D0%B6%D0%B0%D0%BD%D1%8F%D0%BD,%20%D0%9D%D0%B8%D0%BA%D0%BE%D0%BB%D0%B0%D0%B9%20%D0%90%D0%BB%D0%B5%D0%BA%D1%81%D0%B0%D0%BD%D0%B4%D1%80%D0%BE%D0%B2%D0%B8%D1%87%5B1,1004,4,101%5D&LANG=rus>. Биологические ритмы / Н.А. Агаджанян.- М.: Медицина, 1967 .- 118 с.
4. Гангнус, Александр Александрович < cgi-bin/zgate?ACTION=follow&SESSION_ID=20788&TERM=%D0%93%D0%B0%D0%BD%D0%B3%D0%BD%D1%83%D1%81,%20%D0%90%D0%BB%D0%B5%D0%BA%D1%81%D0%B0%D0%BD%D0%B4%D1%80%20%D0%90%D0%BB%D0%B5%D0%BA%D1%81%D0%B0%D0%BD%D0%B4%D1%80%D0%BE%D0%B2%D0%B8%D1%87%5B1,1004,4,101%5D&LANG=rus>. Ритмы нашего мира. (О цикличности природных процессов) / А.А. Гангнус.- М. : Мысль, 1971 .- 142 с. : ил., 4 л. ил.
5. Доскин, Валерий Анатольевич < cgi-bin/zgate?ACTION=follow&SESSION_ID=20788&TERM=%D0%94%D0%BE%D1%81%D0%BA%D0%B8%D0%BD,%20%D0%92%D0%B0%D0%BB%D0%B5%D1%80%D0%B8%D0%B9%20%D0%90%D0%BD%D0%B0%D1%82%D0%BE%D0%BB%D1%8C%D0%B5%D0%B2%D0%B8%D1%87%5B1,1004,4,101%5D&LANG=rus>. Ритмы жизни .- М. : Медицина, 1991 .- 172,[4]с. : цв.ил.
6. Бюннинг, Эрвин < cgi-bin/zgate?ACTION=follow&SESSION_ID=20788&TERM=%D0%91%D1%8E%D0%BD%D0%BD%D0%B8%D0%BD%D0%B3,%20%D0%AD%D1%80%D0%B2%D0%B8%D0%BD%5B1,1004,4,101%5D&LANG=rus>. Ритмы физиологических процессов. ("Физиологические часы") / Э. Бюннинг ; Пер. с нем. М.Б. Штернберг; Под ред. И.И. Гунара.- М. : Изд-во иностр. лит., 1961.- 184 с. : ил.
7. Детари А., Карцаги В. Биоритмы. М.,1975.
8. Ердаков Л.Н. Биологические ритмы и принципы синхронизации в экологических системах (хроноэкология). Томск: Томс. Гос. Ун-т, 1991.-214с.
9. Зидерманс А.А. Некоторые вопросы хронобиологии и медицины. Рига, 1988.- 215 с.
10. Максимов Е.В. Ритмы на Земле и в космосе.С.-Пт.:С.-Пт. ун-т,1995.-323 с.
11. Павлова Н.В. Биологические ритмы. 1991.-134 с.
12. Ритмика природных явлений. Л.: Изд-во Географ. О-ва СССР, 1976.-158 с.
13. Ритмичность природных явлений. Л.:Наука, 1973.-255 с.
14. Чернышев В.Б. Суточные ритмы активности насекомых. -М.: Изд-во МГУ, 1984.-218 с.
15. Чижевский А.Л., Шишина Ю.Г. В ритме солнца. М.: Наука, 1989.-112 с.
16. Чижевский А.Л. Вся жизнь. М.,1974
17. Чижевский А.Л. Земное эхо солнечных бурь. М.: Мысль, 1976.-367 с.
18. Уорд Р. Живые часы. М.:, 1974





Перейти к полному тексту работы


Скачать работу с онлайн повышением уникальности до 90% по antiplagiat.ru, etxt.ru или advego.ru


Смотреть похожие работы


* Примечание. Уникальность работы указана на дату публикации, текущее значение может отличаться от указанного.