Rhythm dalam biologi - faktor irama ...

Rhythm dalam biologi - itu adalah fenomena yang sangat menarik. Saat ini banyak ilmuwan yang terlibat dalam penelitian fenomena ini. Rhythm dalam biologi - adalah proses universal yang menyangkut semua organisme hidup. Dalam hal ini Anda akan melihat dengan membaca artikel ini.

Prinsip kesatuan organisme dan lingkungan adalah salah satu prinsip ilmu pengetahuan modern. Semua organisme hidup, serta sistem supraorganismal, akuntansi untuk kesatuan dengan lingkungan di mana mereka tinggal, memiliki ritme semua proses. fungsi vital dari mereka tunduk pada irama periodik yang mencerminkan irama respon seluruh alam semesta secara keseluruhan (termasuk geofisika, astronomi), serta alam.

PY Sokolov, sosiolog Rusia, mencatat bahwa semua hewan dan tumbuhan hidup, dan dengan itu, dan orang-orang terus-menerus dan kekal mengalami efek dari dunia fisik dan memenuhi reaksi berdenyut berirama untuk detak jantung dunia.

Apa bioritme?

Mari kita mempertimbangkan konsep menarik bagi kami. ritme biologis perubahan berulang-ulang periodik dalam karakter dan intensitas fenomena biologis dan proses. batch proses ini memiliki luas rentang frekuensi. Mereka ditemukan pada setiap tingkat organisasi hidup sistem. biosistem yang lebih keras, sehingga memiliki lebih banyak bioritme. Mereka tetap pada tingkat genetik. Rhythm dalam biologi - sebuah fenomena yang sangat penting untuk adaptasi dan seleksi alam organisme.

Keberadaannya adalah karena sinkronisasi proses biokimia. Karena organisme hidup adalah sebuah sistem hirarkis, itu perlu diimbangi dengan fungsi berbagai subsistem dan tingkat waktu tidak hanya dalam waktu tetapi juga di ruang biologis.

Dalam artikel ini Anda akan belajar secara rinci apa irama dalam biologi. Manifestasi, sifat, dan contoh dibahas di bawah ini.

Chronobiology: kemunculan dan perkembangan

Ilmu yang mempelajari ritme biologis, disebut Kronobiologi. Hal ini juga diketahui sejak zaman kuno bahwa kelopak dan daun tanaman, tergantung pada waktu hari untuk melakukan gerakan-gerakan tertentu. Karl Linney kembali pada tahun 1745 menemukan "jam bunga" (digambarkan di bawah) untuk menentukan waktu untuk menjadi longgar dan penutupan bunga.

Pada paruh pertama abad ke-19, studi pertama ritme sirkadian pada manusia telah dilakukan, seperti suhu tubuh, frekuensi buang air kecil dan denyut jantung. Seperti dalam buku teks fisiologi periode ini ditemukan indikasi adanya fungsi ritmis yang endogen, yaitu mereka terjadi di dalam tubuh. Pada tahun 1936 itu akhirnya didirikan ritme sirkadian endogen tanaman dan bunga. Untuk tujuan ini pengaruh eksternal pada mereka dikeluarkan.

tonggak lain dalam pengembangan ilmu Kronobiologi - pembukaan orientasi burung dan lebah dalam penerbangan oleh matahari, konfirmasi keberadaan tubuh manusia ritme sirkadian endogen. Sebuah dorongan baru diberikan kepada ilmu ini sebagai hasil dari penelitian ruang angkasa. Seperti sebelumnya, kepentingan utama para ilmuwan dalam studi ritme biologis adalah studi tentang irama tahunan, bulan dan diurnal.

Irama dan adaptif fisiologis

Mengalokasikan berikut klasifikasi mereka dalam hal interaksi antara lingkungan dan organisme.

1. Irama adaptif (Biorhythm) - osilasi ini periode yang dekat dengan siklus geofisika kritis. Peran mereka adalah untuk beradaptasi organisme yang berbeda untuk perubahan lingkungan yang terjadi secara berkala. frekuensi mereka stabil.
2. irama fisiologis (bekerja) - getaran yang mencerminkan aktivitas sistem fisiologis organisme tertentu. frekuensi mereka sangat bervariasi dan tergantung pada kondisi organisme.

Irama eksogen dan endogen

Irama penampilan alam dibagi menjadi eksogen dan endogen. Eksogen - reaksi organisme terhadap perubahan lingkungan. Endogen timbul sebagai akibat dari proses mengatur diri sendiri ditandai dengan umpan balik tertunda. Mereka tunduk pada saat efek lingkungan yang sama yang dapat mempengaruhi mereka amplitudo dan pergeseran fasa bioritme.

Irama tingkat organisasi biosistem dan frekuensi

Irama juga dibagi dengan tingkat organisasi dari biosistem tertentu. Mereka dibagi ke dalam biosfer, populasi, organisme, organ dan sel.

Menurut frekuensi mereka mereka:

• irama frekuensi yang lebih tinggi (dari sepersekian detik sampai 30 menit)
• menengah (dari 30 menit sampai 28 jam);
• mezoritmami (dari 28 jam sampai 7 hari);
• makroritmami (dari 20 hari untuk satu tahun);
• megaritmami (periodisitas - sepuluh tahun).

bioritme alam

Organisme hidup, menurut hipotesis yang paling umum adalah sistem osilasi independen, ditandai dengan satu set irama terhubung secara internal. Siklus metabolisme (metabolisme dan katabolisme) dalam sel-sel terus menerus terjadi. Ini kompleks dari berbagai reaksi biokimia - sintesis dan belahan dada agen. Dalam sel sebagai akibatnya, sesuai dengan siklus metabolisme terus menerus terjadi perubahan konsentrasi berbagai zat (produk metabolisme, enzim dan matriks RNA transfer, dll) Berpartisipasi dalam reaksi biokimia. Parameter Biosystems lingkungan internal yang dihasilkan dari reaksi membuat osilasi terus menerus, berangkat dari nilai rata-rata.

Dalam organisme hidup, sensor yang menentukan sifat dan tingkat proses metabolisme, adalah hormon dan modulator alosterik mendukung rhythmicity dalam biologi. Ini mereka terus memantau kondisi tubuh. Dan cenderung untuk menjaga keajegan (homeostasis) lingkungan internal -. PH, suhu, tekanan osmotik, konsentrasi zat dll Banyak mekanisme yang terlibat dalam pemeliharaan homeostasis. Mereka dibangun terutama pada prinsip umpan balik. Misalnya, kelebihan glukosa dalam darah mulai mekanisme bahan ini menyimpan (dalam bentuk glikogen). Sebaliknya, kurangnya itu mengarah ke peningkatan pemecahan glikogen.

Kesimpulan ini bisa dilakukan selanjutnya. Dalam organisme hidup, ada proses kontinu. Ini tentu harus bergantian malah diarahkan dengan: .. Sebuah istirahat kerja, napas napas, kondisi tidur sintesis membelah bangun, dll dari organisme hidup, dengan demikian, tidak bisa statis. Hal ini ditandai dengan istilah seperti irama. Menentukan apakah properti ini dari organisme hidup dapat diproduksi bahkan dengan observasi sederhana. Anda mungkin melihat bahwa beberapa (sebenarnya semua) energi dan parameter fisiologis selalu dalam posisi untuk melakukan fluktuasi di kedua amplitudo dan frekuensi relatif terhadap nilai rata-rata.

fluktuasi tersebut dan memiliki bioritme. Dengan bantuan organisme ini memberikan stabilitas termodinamika yang negara. Untuk berhasil beradaptasi dengan lingkungan, itu adalah irama perubahan siklus. Definisi fenomena ini, kita dikutip di awal artikel ini.

Jam internal

Timer eksternal tidak diperlukan untuk menyinkronkan sistem dengan tingkat tinggi konjugasi semua subsistem. Dalam pengembangan bawaan fungsi program pemesanan tubuh dari waktu ke waktu hal itu diubah, yang memungkinkan untuk beradaptasi dengan profil temporal lingkungan. organisme ini mampu "memprediksi" waktu hari. Hal ini memungkinkan untuk terhubung dalam berbagai efektor muka, yang termasuk dalam respon segera. Sebagai contoh, suhu tubuh, serta kandungan kortikosteroid dalam plasma dalam tidur yang normal mulai jauh sebelum penutupannya meningkat. Oleh karena itu, kebangkitan sering terjadi sebelum cahaya menyala.

Berikut adalah contoh lain dari irama. Hanya mereka organisme bertahan hidup dalam proses seleksi alam, yang memiliki kemampuan tidak hanya untuk menangkap dalam berbagai liar perubahan, tetapi juga menyesuaikan irama getaran eksternal mesin ritmenya. Misalnya, irama hewan alternatif terjaga dan tidur, sehingga membantu untuk memastikan kondisi yang menguntungkan untuk produksi makanan. Di alam, sistem reproduksi (periode kesuburan dan ketidaksuburan) juga disesuaikan dengan kondisi lingkungan yang paling optimal untuk tumbuh keturunan. Banyak burung terbang ke selatan di musim gugur. Ini adalah salah satu contoh bagaimana untuk mewujudkan irama. Biologi tahu banyak contoh lainnya. Jadi, hibernate beberapa hewan. Ini membantu mereka untuk bertahan hidup, meskipun fakta bahwa eksternal kondisi lingkungan yang ekstrim.

bioritme harian

rhythmicity sirkadian dalam biologi - apa itu? Mari kita hadapi itu. Dengan setiap hari (circadian) bioritme termasuk fenomena tersebut dan mengubah sifat dan intensitas proses biologis, yang frekuensi pengulangan adalah 24 ± 4 jam. Sebagian besar proses fisiologis dan biokimia dari metabolisme, gerakan, pengembangan, pertumbuhan, tunduk pada ritme ini, yang disebabkan oleh circadian (harian) irama lingkungan eksternal. Dia, pada gilirannya, terhubung dengan rotasi terhadap sumbu planet ini. Contoh dari proses tersebut adalah: tingkat metabolisme, fluktuasi suhu tubuh, frekuensi pembelahan sel. Untuk semua dari mereka ditandai dengan ritme sehari-hari.

Biologi - ilmu yang mempelajari tidak hanya hewan tetapi juga tanaman. Yang terakhir ini, khususnya, terlihat pada malam hari meninggalkan siklus berirama menurunkan dan penutupan bunga. Siang hari mereka diungkapkan. Irama dipertahankan bahkan ketika tidak ada sinar matahari. Hal ini dikonfirmasi oleh eksperimen SE Shnol, biofisika Rusia. Dia mencontohkan walikota kacang. Daun naik dan turun di pagi dan sore hari, bahkan jika tanaman ini di ruangan gelap. Rasanya seolah-olah waktu dan jam fisiologis internal untuk mendefinisikannya.

Tanaman biasanya menentukan durasi hari di transisi dari satu bentuk ke yang lain ketika mengubah karakteristik pigmen fitokrom sinar matahari (komposisi spektral). Misalnya, matahari saat matahari terbenam berwarna merah karena cahaya merah memiliki panjang gelombang terpanjang dan lebih kecil dari biru, yang tersebar. Pada senja atau sunset menyalakan banyak radiasi merah dan inframerah. Ini melihat tanaman, menunjukkan ritme sehari-hari.

Biologi - ilmu, yang sampai saat ini telah memperoleh banyak pengalaman mengamati hewan yang berbeda. Telah ditemukan khususnya bahwa periode interleaving istirahat dan aktivitas hewan (siang dan malam) juga berhubungan dengan ritme sirkadian. Bagi mereka adalah penting penentuan waktu tidak mutlak tapi relatif. Mereka perlu tahu kapan matahari akan terbit dan duduk sebagai makhluk siang hari mencari makan untuk penggunaan cahaya hari dan malam - gelap.

Berikut adalah contoh - melihat ritme harian tinggal di kepiting pantai fiddler Atlantik. Ini perubahan warna, menunjukkan ritme sehari-hari. Biologi - ilmu yang, seperti orang lain, untuk mengidentifikasi pola. Untuk apa kepiting berubah warna? Mari kita hadapi itu.

Kepiting pagi, lebih banyak cahaya, tetapi ketika matahari terbit lebih tinggi di langit, menjadi lebih gelap. Memainkan peran pelindung, pigmen melindungi kepiting memikat dari terik matahari. Jika ini adalah surut, maka hal ini membantu untuk menjadi warna gelap di atas pasir pantai tanpa disadari. Dan itu ada dalam mencari makanan dikirim ke kepiting.

irama harian pada manusia

Sekitar 300 dari fungsi fisiologis yang memiliki ritme sirkadian diamati dalam tubuh manusia. berat badan, berdasarkan sistem sirkadian manusia adalah maksimal pada 18-19 jam, laju pernapasan - 13-16 jam, denyut jantung - 15-16 jam, tingkat darah eritrosit - 11-12 jam leukosit - 21 jam -23 dan t. d.

proses mental dipercepat dan diperlambat di malam hari di pagi hari. Untuk irama fungsi mental dan fisiologis, pada gilirannya, mempengaruhi terjaga dan tidur shift, istirahat dan aktivitas. Tergantung pada banyak faktor selama parameter kurva efisiensi terjaga: tingkat motivasi, asupan makanan, situasi umum, seperti kepribadian, dll ...

Istilah "desynchronosis" menunjukkan gangguan pada sistem biologi kali memesan irama. Studi tentang mekanisme yang sangat penting dalam organisasi kerja dan seluruh staf, dalam melaksanakan langkah-langkah berbagai pencegahan bertujuan untuk melindungi kesehatan. Desinhroz khususnya diamati pada individu yang telah membuat penerbangan jarak jauh (dalam 4-5 zona waktu), dengan mengubah modus operasi dari hari ke malam, dan para astronot dalam komisi penerbangan ruang angkasa.

bioritme lunar

Tsirkalunarnye (lunar) bioritme - irama yang masa adalah rata-rata 29,53 hari. irama ini dalam biologi sesuai dengan siklus bulan-bulan, yaitu siklus fase bulan.

Banyak proses geofisika mempengaruhi frekuensi rotasi bulan di planet ini. Misalnya, mengubah pencahayaan di malam hari, suhu, tekanan udara, medan magnet Bumi, arah angin. Semua fenomena ini untuk tsirkalunarnyh ritme pointer sementara.

Dalam organisme laut yang ditemukan contoh yang paling mengesankan bagaimana ritme ini mempengaruhi proses kehidupan. Sebagai contoh, cacing laut Palolo hidup di terumbu karang, pada bulan Oktober dan November, final sepuluh hari dari siklus bulan, dan pada saat yang sama pada waktu tertentu dalam sehari, air memisahkan ke punggungnya, yang diisi dengan produk-produk dari sistem reproduksi. Hal ini diperlukan untuk prokreasi.

siklus bulan dan periode inseminasi kesuburan mungkin tidak hanya synodic (seperti dalam contoh sebelumnya). Ada juga sigisic pada selang waktu 14,7 hari. Sebagai contoh, salah satu jenis ikan yang ditemukan di pantai Teluk California, bulan purnama dan bulan baru (pada saat pasang) bertelur di pantai. Ini mengembangkan dalam waktu 14 hari di pantai dan di dalam air jatuh dengan pasang berikutnya.

Cahaya bulan, seperti yang kita telah disebutkan, menyebabkan perbedaan pencahayaan di malam hari. Hal ini memastikan bahwa aktivitas hewan, yang memimpin sore atau malam perubahan gaya hidup. Bahkan jika kita mengecualikan efek cahaya bulan di laboratorium, frekuensi tsirkalunarnyh proses dipertahankan. Ini bisa disebabkan oleh faktor-faktor lain yang berhubungan dengan siklus bulan. Sebagai contoh, itu adalah fluktuasi dalam medan magnet planet ini.

Siklus lunar juga mempengaruhi pertumbuhan tanaman. Hal ini dapat ditunjukkan oleh contoh fluktuasi hasil lobak, kentang dan kacang-kacangan. Untuk waktu yang lama, kalender lunar digunakan untuk membantu menentukan waktu yang optimal untuk kegiatan pertanian dan penanaman.

bioritme tahunan

Circannual (tahunan) bioritme dalam biologi memiliki periode osilasi adalah 1 tahun ± 2 bulan. Mereka terkait dengan rotasi Matahari sekitar planet kita.

Ritme ini diamati di semua organisme, dari daerah tropis ke zona kutub. Intensitas mereka menumpuk sebagai lintang meningkat. analisa ritme memungkinkan para peneliti untuk menyimpulkan bahwa organisme yang mendiami zona kutub dan subtropis, di mana perbedaan musiman yang paling terlihat, itu adalah jelas nyata. Tahunan secara bioritme terdiri, pertama, reaksi adaptif terjadi dalam menanggapi perubahan dalam parameter lingkungan yang paling penting (mode air, komposisi kuantitatif dan kualitatif dari makanan, suhu).

Kedua, ini adalah respons tubuh terhadap faktor pensinyalan lingkungan (misalnya, perubahan intensitas medan geomagnetik, fotoperiod, kemunculan komponen kimia tertentu). Ada bioritme tahunan, misalnya, dalam fenomena migrasi, migrasi, hibernasi musim panas dan musim dingin, proses reproduksi, dll.

Bagi banyak hewan, hibernasi membantu bertahan dalam periode yang tidak menguntungkan. Anehnya, hewan menentukan waktu untuk itu. Beruang, misalnya, selalu cocok di sarangnya pada malam hujan salju. Dan dia tidur setelah itu sampai April, sampai suhu 12 ° C (yaitu 5,5 bulan). Pada saat ini, itu ada karena akumulasi lemak sejak musim gugur. Stoknya hampir sepertiga dari total berat tubuh hewan tersebut. Suhu tubuh beruang saat hibernasi turun sekitar 10 ° C, frekuensi pernapasannya turun 3 kali. Ini membantu menyelamatkan sumber daya kehidupan yang terakumulasi dalam waktu hangat. Ini adalah ritme tubuh beruang. Jika irama itu rusak, dan binatang itu tidak berbaring di tempat sarang karena alasan tertentu atau tiba-tiba terbangun di tengah musim dingin, pastilah hampir binasa. Batangnya akan mengatasi banyak parasit, yang berkembang pesat di organisme yang lemah, yang menderita kelaparan.

Jadi, banyak contoh ritme disajikan dalam artikel ini. Mereka memastikan bahwa ini adalah fenomena universal di dunia binatang. Biorhythm, apalagi, adalah faktor penentu keberadaan organisme hidup. Prinsip ritme ditemukan di semua tingkat organisasi biosistem. Ini berfungsi untuk menyesuaikan tubuh agar berfungsi lebih baik di lingkungan.

Koefisien

Jadi, kita telah mempertimbangkan ritme dalam biologi, apa adanya, sekarang Anda tahu. Namun, konsep yang menarik bagi kita tidak hanya ditemukan dalam sains ini. Secara khusus, para ekonom telah menyimpulkan bahwa hal itu juga diamati di sektor produksi. Setelah membuat penemuan ini, mereka mengenalkan konsep "koefisien ritme". Dia selalu cenderung untuk bersatu. Sebagai aturan, koefisien ritmik ditentukan untuk satu hari, satu dekade, satu bulan, dll. Dengan itu, seseorang dapat mengkarakterisasi, khususnya, tingkat penggunaan waktu kerja dalam proses produksi. Semakin tinggi laju irama, semakin banyak siklus produksi yang lebih padat, dan sumber daya ekonomi (terutama waktu kerja) dihabiskan lebih rasional.