Биологические ритмы

Лекции

по экологической физиологии

Лекция 9

Оцепенение, спячка
Возникновение теплокровности
Биологические ритмы

физической среды:
света, температуры, влажности,
приливов-отливов, электромагнитной напряженности.

Она обнаружена

у всех живых организмов
(простейших, растений и животных),
что свидетельствует о древнем происхождении
и основополагающем значении ее.

Ритмичность активности присуща
сообществам организмов,
целому организму и его частям
(системам, органам, клеткам и органоидам клетки)

в его генетической программе.

В организме теплокровного он проявляется
в

структурных и функциональных изменениях,
происходящих у него в течение года.

Для человека
сезонный ритм сказывается на его
социальном поведении, настроении
(зимняя депрессия),
двигательной активности и характере питания.

сроки призыва в армию
южан и северян должны быть разными:

для службы на Севере
южан следует призывать весной,
тогда их армейская адаптация
придется на привычное им лето.

зимняя.

В летнюю спячку
впадают некоторые виды грызунов,
обитающих в

полупустынях и пустынях.

Она длиться в период наибольшей Т среды,
когда высыхает растительный покров,
и происходит предварительное
обезвоживанием самого животного

происходить ежедневно.

Они не могут сохранять постоянной Т тела,

и при значительном снижении Т воздуха
они впадают в состояние оцепенения (торпидности).

Переход к торпидности и обратный процесс
обычно происходят у них после захода солнца
и протекают очень быстро
с высокой величиной Q10 - 4-5 [42].

Зимняя спячка развивается в холодное время года и
сопровождается снижением Т тела, в том числе его ядра,
и снижением скорости окислительных процессов.

двигательном покое
в зоне термонейтральности, мл О2• кг-1 • мин-1 [42]

(в) и температура воздуха (г)
у стрижа с 8

ч вечера до 8 ч утра (линия абсцисс)
(Kескпайк, 1973), по:[49]

Т воздуха
(грызун соня при понижении Т воздуха,
может

ежедневно засыпать, а утром,
если потеплеет, просыпаться,
а если не потеплеет, то спать месяцами);

2. при достаточном накоплении жира
(суслик, сурок, еж не заснут, пока не накопят жир).

Обе формы спячки протекают с резким падением Т тела
и снижением всей жизнедеятельности.

Третья форма спячки – зимний сон
(медведь, барсук), при котором снижаются
Т тела на 1.5-2О, окислительный обмен на 50-70%

сложный сценарий.

Животные перед спячкой мигрируют в определенные места,
где собираются

группами и готовят зимовочные норы,
запасая в них корм.
Сами они накапливают значительное количество жира.

У животных меняются
активность всей гипоталамо-гипофизарной системы,
продукция гормонов тироксина, адреналина, инсулина,

в мозгу - концентрация биогенных аминов
(норадреналина, серотонина и мелотонина),

в тканях - концентрация аскорбиновой кислоты,
витамина Е, гиалуронидазы (накапливается вода) [49].

и период спячки (3)
у сусликов Citellus lateralis,
находящихся в

течении
800 сут при Т воздуха 22О
(а) и чуть выше т очки
замерзания (б) (Pengelley,
Asmundson, 1970), по: [49].
****************

Периодическая сезонная спячка
осуществляется вне зависимости
от величины
максимальной Мт и Т среды,

при условии, если Т среды
была не слишком высокой.

(гетеротермия – темные линии) в течении 4 лет наблюдения за

24 сусликами,
разделенных на 4 группы (Pengtlley, Asmundson, 1970), по: : [49].
Группы 1 и 2 - нормальные животные с фотопериодикой по 12 ч и по 20 ч;
группы 3 и 4 – кастрированные и без глаз с рождения животные с фотопериодикой
по 12 ч. Черные линии – длительность спячки, крестики – смерть животных.
По оси абсцисс – время опыта, полугодие.

сусликов,
несмотря на разную фотопериодику
или при отсутствии ее (слепые

зверьки),
несмотря на присутствие или отсутствие половых гормонов
наступает спячка,
и длится она, примерно, полгода.

Это означает,
что сигнал к началу спячки и ее продолжительности
исходит от самого животного,
хотя свет, холод и состояние жировых депо
играют в этих процессах модулирующую роль:
они ускоряют начало,
удлиняют или укорачивают время спячки.

организмов и лунный,
возникли эволюционно,

и их расписания закреплены
на

ленте генетической программы
каждого вида живого организма.

работают два механизма
по снижению (или повышению) Т тела:
1. активная

теплопродукция,
когда Т тела >15о,
2. пассивный теплообмен.,
когда Т тела <15о

линии.
Рис. 79. Разогревание
пробуждающегося
от зимней спячки
краснощекого суслика (1)

и мертвого суслика (2),
перенесенных из комнаты
с Т воздуха 3-4О
в комнату с Т 22-23О
(Якименко, Попова, 1977).

и сони (б)
во время пробуждения
от спячки

при Т воздуха
6-8О
(Hayward, Lyman, 1967).

Темные и светлые
треугольники – нормальные
и кураризированные
животные на искусственном
дыхании.

до 2-20/мин,
Причем пульс становится неритмичным.

При пробуждении
частоты дыхания

и пульс повышаются
до 160/мин и более 500/мин, соответственно.

Дыхательный центр во время спячки
нечувствителен к повышению СО2 в крови,

а в сердце зимнеспящих никогда не возникает фибрилляций

в сердце (в) и брюшной полости (г) у суслика

C. tridecemlineatus, впадающего
в спячку (Lyman, 1965).
Ось ординат: а – шкала слева вверху, б – шкала справа внизу,
в и г - шкала слева внизу.

(Корякина, 1979).

темноты и похолодания ночью
и составляет 24 ч.

Примерно

такой же ритм,
(чуть больше или чуть меньше 24 ч)
Сохраняется при постоянной
освещенности или темноте
(и постоянной Т среды).
Его назвали «циркадным»
(латынь: circa – около, diem – день)

в темноте (Kleitman, 1949), б. двигательной активности
таракана и в.

золотистого хомячка ри постоянном сумеречном освещении [8]

освещенности разной интенсивности (Aschoff, 1960).
У Gonyaulax измерялась биолюминесценция,
у остальных

видов двигательная активность.

находились в условиях
постоянной освещенности,
Т и влажности воздуха, [42]

Потребление

О2 (А1-А6) картофелем
в течении 6 лет,
(Б1-Б3) проросшими семенами бобов
в течении 3 лет,
(В) срезами моркови в течении 8 мес.,
(Г1-Г3) 6-, 7-, 8-суточным куриными
эмбрионами;
(Д) двигательная активность мышей при
5-кратном повышении фоновой радиации ,
(Е1 и Е2) активность личинок хруща,
который наблюдался в течении 9 мес.
во время половины лунного месяца
с полнолунием и новолунием.

(месячные) опыты
по навязыванию ему другого ритма,
как правило, оказывались

неудачными
и довольно тяжелыми.

Трудно происходят и сдвиги суточного цикла
на несколько часов,
которые возникают при перемещении человека
в часовых поясах.

Более легко происходит адаптация к сдвигу на 12 ч.

у человека (Смирнов и др., 1975). Горизонтальная прерывистая линия –
полусумма

экстремальных значений.

(Васильев и др., 1957)

*Приведено время удержания на динамографе усилия,
равного 75% максимального.

смены (Гамбашиддзе, 1961]

к лицам утреннего типа,
1/3 – вечернего типа,
а половина

легко приспосабливается
к тому и другому режиму труда.

Такие «аритмики», как правило,
заняты физическим трудом.

Люди умственного труда чаще относятся к «совам».

(б) [28].

циклами:
физическим (23 сут),
эмоциональным (28 сут),
интеллектуальным (33

сут).

Переход каждого цикла из одного периода в другой
называют нулевым или плохим днем.
В этот день меняются
с положительных на отрицательные (или наоборот)
физические, эмоциональные и интеллектуальные
свойства человека.

Плохих дней, в среднем, должно быть
для одного из трех циклов 1 раз в 6 дней,
для двух циклов сразу 6 раз в году,
а для всех трех циклов 1 раз в году.

(в) циклов
человека в течении 33 суток [28].