Все живые организмы на протяжении жизни испытывают многообразные воздействия со стороны внешней среды, на которые отвечают изменением поведения или физиологических функций. Эта способность реагировать на средовые воздействия называется раздражимостью.
Раздражимость имеет место уже у простейших и выражается в изменении у них процессов жизнедеятельности или поведения в ответ на такие раздражения, как химические, температурные, световые.
У многоклеточных животных появляется специальная система клеток - нейроны, способные в ответ на определенные раздражения отвечать нервным импульсом, который они передают другим клеткам тела. Совокупность нервных клеток формирует нервную систему, сложность структуры и функции которой возрастает с усложнением организации животных. В зависимости от последнего у многоклеточных животных в эволюции сложилось три основных типа нервной системы: сетевидная (диффузная), ганглиозная (узловая) и трубчатая.
Раздражимость имеет место уже у простейших и выражается в изменении у них процессов жизнедеятельности или поведения в ответ на такие раздражения, как химические, температурные, световые.
У многоклеточных животных появляется специальная система клеток - нейроны, способные в ответ на определенные раздражения отвечать нервным импульсом, который они передают другим клеткам тела. Совокупность нервных клеток формирует нервную систему, сложность структуры и функции которой возрастает с усложнением организации животных. В зависимости от последнего у многоклеточных животных в эволюции сложилось три основных типа нервной системы: сетевидная (диффузная), ганглиозная (узловая) и трубчатая.
Медицина и биология в настоящее время вплотную подошли к концепции хронопсии (от греч «chronos» – время, «opsis» - рассмотрение), т.е. к рассмотрению процессов нормы и патологии в проекции на определённые отрезки времени (в течение суток, месяцев, сезонов и т.д.).
Рассогласование биоритмов (десинхроноз) является, как показывают исследования, первым сигналом о биологическом неблагополучии, которое может рассматриваться как предпатология или патология. Это позволяет обеспечить раннюю диагностику заболеваний, более эффективное лечение и профилактику.
Важным показателем нормы и патологии функций организма является такой параметр как хронодесм (доверительный интервал) - диапазон суточных колебаний функции в норме. Это значит, что в разное время суток показатель нормы колеблется в разных пределах, и, следовательно, один и тот же показатель функции в одно время суток в норме будет иметь одну количественную характеристику, а в другое время – другую.
Рассогласование биоритмов (десинхроноз) является, как показывают исследования, первым сигналом о биологическом неблагополучии, которое может рассматриваться как предпатология или патология. Это позволяет обеспечить раннюю диагностику заболеваний, более эффективное лечение и профилактику.
Важным показателем нормы и патологии функций организма является такой параметр как хронодесм (доверительный интервал) - диапазон суточных колебаний функции в норме. Это значит, что в разное время суток показатель нормы колеблется в разных пределах, и, следовательно, один и тот же показатель функции в одно время суток в норме будет иметь одну количественную характеристику, а в другое время – другую.
Существует три модели функционирования циркадианной временной организации:
1-я модель: Моноосцилляторная иерархическая. Суть её: один центральный циркадный осциллятор (пейсмекер) регулирует на ритмы внешней среды и задает по нервно-гуморальным путям регуляции ритмы другим органам и системам органов.
Центральный циркадианный осциллятор у млекопитающих – это супрахиазменные ядра гипоталамуса. У птиц такой осциллятор – эпифиз (шишковидное тело, рудимент третьего глаза).
2-ая модель: Мультиосцилляторная иерархическая (много осцилляторов).
Согласно этой модели, наряду с центральным осциллятором (в головном мозге), имеются периферические автономные осцилляторы в нервных центрах, ганглиях, железах внутренней секреции, а также в органах и клетках, управляемых сверху-вниз без обратимой связи с внешней средой.
3-я модель: Мультиосцилляторная неиерархическая. Существует несколько групп автономных осцилляторов, связанных между собой. В каждой группе имеется свой центральный водитель ритмов (пейсмекер), связанный с ритмами внешней среды и синхронизирующий колебания внутри своей подсистемы по принципу прямых и обратных связей.
Большинство ученых считает, что, несмотря на наличие автономных осцилляторов (органных), видимо, существует центральный осциллятор, которым у млекопитающих и человека являются супрахиазменные ядра гипоталамуса и эпифиз. Функция последнего во многом определяется супрахиазменными ядрами, так как через эти ядра эпифиз получает главную информацию о состоянии внешней среды.
1-я модель: Моноосцилляторная иерархическая. Суть её: один центральный циркадный осциллятор (пейсмекер) регулирует на ритмы внешней среды и задает по нервно-гуморальным путям регуляции ритмы другим органам и системам органов.
Центральный циркадианный осциллятор у млекопитающих – это супрахиазменные ядра гипоталамуса. У птиц такой осциллятор – эпифиз (шишковидное тело, рудимент третьего глаза).
2-ая модель: Мультиосцилляторная иерархическая (много осцилляторов).
Согласно этой модели, наряду с центральным осциллятором (в головном мозге), имеются периферические автономные осцилляторы в нервных центрах, ганглиях, железах внутренней секреции, а также в органах и клетках, управляемых сверху-вниз без обратимой связи с внешней средой.
3-я модель: Мультиосцилляторная неиерархическая. Существует несколько групп автономных осцилляторов, связанных между собой. В каждой группе имеется свой центральный водитель ритмов (пейсмекер), связанный с ритмами внешней среды и синхронизирующий колебания внутри своей подсистемы по принципу прямых и обратных связей.
Большинство ученых считает, что, несмотря на наличие автономных осцилляторов (органных), видимо, существует центральный осциллятор, которым у млекопитающих и человека являются супрахиазменные ядра гипоталамуса и эпифиз. Функция последнего во многом определяется супрахиазменными ядрами, так как через эти ядра эпифиз получает главную информацию о состоянии внешней среды.
Биологические ритмы начали формироваться одновременно с зарождением жизни на Земле. Поначалу ритмичность выражалась в автоколебаниях химических реакций. В дальнейшем по мере организации примитивных животных систем ритмы биохимических реакций синхронизировались между собой и с окружающей средой. Возникла определенная упорядоченность реакций во времени и пространстве. В процессе естественного отбора получали преимущество и дальнейшего развития только те примитивные живые системы, внутренние биохимические циклы которых имели устойчивый характер и совпадали с ритмами внешней среды (геофизическими датчиками времени: свет, температура, магнитное поле, электромагнитные излучения). Среди всей суммы внешней среды наибольшее значение для адаптации примитивных живых систем к жизни на Земле имели суточные ритмы, связанные с вращением Земли вокруг своей оси. В процессе эволюции сохранились и получили развитие только те живые системы, в которых внутренние ритмы биохимических реакций синхронизировались с ритмами внешней среды и, в первую очередь, с суточными ритмами.
Таким образом, если рассматривать природу ритма, то ритм имеет эндогенное происхождение, однако формирование этих ритмов шло под воздействием среды. В настоящее время установлено, что организм и любого другого живого существа – это система жизнедеятельности, подчиняющаяся ритму.
Наиболее важное практическое значение имеют суточные ритмы, которые интегрированы (объединены) в единую, сложную систему, называемую циркадианной временной системой. Эта система обеспечивает временное согласование функций внутри организма и временную адаптацию организма к внешней среде.
Таким образом, если рассматривать природу ритма, то ритм имеет эндогенное происхождение, однако формирование этих ритмов шло под воздействием среды. В настоящее время установлено, что организм и любого другого живого существа – это система жизнедеятельности, подчиняющаяся ритму.
Наиболее важное практическое значение имеют суточные ритмы, которые интегрированы (объединены) в единую, сложную систему, называемую циркадианной временной системой. Эта система обеспечивает временное согласование функций внутри организма и временную адаптацию организма к внешней среде.
Среди многих параметров, свойственных биологическим ритмам, прежде всего, следует выделить период. Он представляет собой тот промежуток времени, через который в организме происходит воспроизведение (повторение) событий. Иными словами, ритм – это длительность одного колебательного цикла.
Биологический ритм характеризует его амплитуда, отражающая размах колебаний биологического процесса между его кратными значениями.
Очень важной характеристикой служит также и мезор – средний уровень колебательного процесса. Амплитуда по существу – это максимальное отклонение от мезора.
В биоритмах выделяют также то положение функций во времени, когда она достигает кратных значений. Время, когда функция имеет максимальное значение, называется акрофазой, а когда минимальное – батифазой. Они выражаются в часах или градусах.
Биологический ритм характеризует его амплитуда, отражающая размах колебаний биологического процесса между его кратными значениями.
Очень важной характеристикой служит также и мезор – средний уровень колебательного процесса. Амплитуда по существу – это максимальное отклонение от мезора.
В биоритмах выделяют также то положение функций во времени, когда она достигает кратных значений. Время, когда функция имеет максимальное значение, называется акрофазой, а когда минимальное – батифазой. Они выражаются в часах или градусах.
Биоритмы классифицируются, прежде всего, на основании длины периода, под которым понимается длительность одного полного цикла ритмического колебания. С учётом длины периода выделяют: высокочастотные, среднечастотные и низкочастотные ритмы.
Высокочастотные ритмы это те, у которых период менее 30 минут. Такой период имеют у человека дыхание, биологическая активность головного мозга и сердца, перестальтика желудка и кишечника и др.
Среднечастотные ритмы - от 30 минут до 5 суток. Они делятся на: ультрадианные, циркадианные, инфрадианные. Ультрадианные имеют период колебаний от 30 минут до 20 часов. Циркадианные (околосуточные) – это те, у которых период составляет от 20 до 28 часов. Инфрадианные – с периодом от 28 часов до 5 суток.
Высокочастотные ритмы это те, у которых период менее 30 минут. Такой период имеют у человека дыхание, биологическая активность головного мозга и сердца, перестальтика желудка и кишечника и др.
Среднечастотные ритмы - от 30 минут до 5 суток. Они делятся на: ультрадианные, циркадианные, инфрадианные. Ультрадианные имеют период колебаний от 30 минут до 20 часов. Циркадианные (околосуточные) – это те, у которых период составляет от 20 до 28 часов. Инфрадианные – с периодом от 28 часов до 5 суток.
Одним из фундаментальных свойств всего материального мира, как живого, так и неживого, является цикличность (периодичность) процессов и явлений. Это свойство присутствует на всех уровнях организации живой материи, начиная от клетки и кончая биосферой. Источники учения о биоритмах уходят в глубь веков, однако первые экспериментальные наблюдения по биологическим ритмам появились в 18-19 веках. Основоположником учения о биоритмах считают немецкого учёного Кристофера Гуфелянда. В 1797 году он опубликовал статью о существовании в живых организмах «внутренних часов», ход которых совпадает со временем вращения Земли вокруг своей оси, и рассогласованность таких внутренних ритмов является причиной ряда заболеваний.
На ритмичность биологических процессов позже указывали такие отечественные учёные, как И.И.Сеченов, В.М.Бехтерев и И.И.Павлов. Павлов писал: «В жизни человека нет ничего более властного, чем ритмы».
На ритмичность биологических процессов позже указывали такие отечественные учёные, как И.И.Сеченов, В.М.Бехтерев и И.И.Павлов. Павлов писал: «В жизни человека нет ничего более властного, чем ритмы».
Проблема кормовых ресурсов аридного юго-востока европейской России, ведущей отраслью которого является овцеводство, была и остаётся насущной. Знание флористического состава и особенностей формирования естественной растительности современных полупустынь составляет научную основу практического решения главной задачи нынешнего животноводства Калмыкии, Дагестана, восточного Ставрополья и аридных районов Астраханской области - охраны и воспроизводства пастбищной растительности как одного из главных видов их природных ресурсов. В связи с этим в данной статье на основе наиболее крупных специальных флористических и геоботанических исследований, осуществлённых в пределах Западного Прикаспия с 1882 г., даётся краткий ботанико - географический очерк современной пастбищной растительности данного полупустынного региона с оценкой биологической продуктивности её основных эдифицирующих типов.
В течение длительного периода, когда человек находился еще в животной стадии, он выполнял в природе функцию естественного экологического фактора в роли консумента растительной и животной продукции и всецело подчинялся законам природы. однако, с появлением человека разумного это положение коренным образом изменилось: став существом биосоциальным, человек вырвался из-под непосредственного давления экологических закономерностей и стал существенной, по В.И.Вернадскому, геохимической силой планеты. При этом сила антропогенного влияния на природу со временем стала сопоставима с важнейшими силами природы, отставая от них на 1-2 порядка.
По мере того, как человечество рассеялось по планете и осваивало различного рода ремесла и земледелие, появилась так называемая техносфера, которая прошла три основные стадии: Наиболее раннюю, когда строительным материалом было дерево, а источником энергии - вода; во второй стадии преобладали железо и уголь. В начале ХХ столетия стали использоваться сплавы металлов и электроэнергия (3-я стадия). В настоящее время прогнозируется четвертая стадия в развитии техносферы - стадия биотехники, т.е. техники, основанной на законах биологии. Движение по этому пути началось с создания ЭВМ по модели головного мозга человека. Далее, по мнению В.И.Вернадского, наступит черёд ноосферы-создания разумного начала, способного объединить биосферу и техносферу в одно органичное целое.
По мере того, как человечество рассеялось по планете и осваивало различного рода ремесла и земледелие, появилась так называемая техносфера, которая прошла три основные стадии: Наиболее раннюю, когда строительным материалом было дерево, а источником энергии - вода; во второй стадии преобладали железо и уголь. В начале ХХ столетия стали использоваться сплавы металлов и электроэнергия (3-я стадия). В настоящее время прогнозируется четвертая стадия в развитии техносферы - стадия биотехники, т.е. техники, основанной на законах биологии. Движение по этому пути началось с создания ЭВМ по модели головного мозга человека. Далее, по мнению В.И.Вернадского, наступит черёд ноосферы-создания разумного начала, способного объединить биосферу и техносферу в одно органичное целое.
Согласно этой концепции, биосфера рассматривается как кибернетическая система, в которой информационные сигналы управляют вещественно-энергетическими преобразованиями. Световые, температурные, химические и другие информационные сигналы обеспечивают согласованность обмена веществом и энергией живых организмов с окружающей средой в соответствии с суточными и многолетними циклами. Будучи кибернетической системой, биосфера отличается относительной устойчивостью. Известно, что любая кибернетическая система только тогда обладает устойчивостью для блокирования внутренних и внешних возмущений, когда имеет достаточное внутреннее разнообразие. Биосфера как система обладает достаточным разнообразием составляющих её компонентов.
Биосфера, будучи дискретной системой, состоящей из различных биогеоценозов, имеет широкий выбор вариантов для приспособления всех форм жизни к различным условиям существования. Биогеоценоз как подсистемы биосферы функционируют, как и вся биосфера, в соответствии с информационными сигналами по принципу положительных и отрицательных обратных связей.
Биосфера, будучи дискретной системой, состоящей из различных биогеоценозов, имеет широкий выбор вариантов для приспособления всех форм жизни к различным условиям существования. Биогеоценоз как подсистемы биосферы функционируют, как и вся биосфера, в соответствии с информационными сигналами по принципу положительных и отрицательных обратных связей.
В.И.Вернадский отмечал, что биосфера является динамической оболочкой с температурой от +50 до-50 давлением около одной атмосферы. Эти условия составляют границу жизни для большинства организмов. При этом атмосфера характеризуется увеличением температуры по мере приближения к поверхности Земли, в гидросфере с глубиной температура понижается, в литосфере же, наоборот, повышается.
Живые организмы адаптированы к существованию в строго определенном режиме. Особенно высока зависимость от температурного фактора у растений и пойкилотермных животных. Наиболее совершенной терморегуляцией обладают гомойотермные (птицы и млекопитающие). В природе температура всегда колеблется и часто выходит за уровень, благоприятный для жизни, что привело к возникновению у растений и животных специальных приспособлений, ослабляющих неблагоприятное действие таких колебаний.
Живые организмы адаптированы к существованию в строго определенном режиме. Особенно высока зависимость от температурного фактора у растений и пойкилотермных животных. Наиболее совершенной терморегуляцией обладают гомойотермные (птицы и млекопитающие). В природе температура всегда колеблется и часто выходит за уровень, благоприятный для жизни, что привело к возникновению у растений и животных специальных приспособлений, ослабляющих неблагоприятное действие таких колебаний.
С физической точки зрения биосфера трехфазна (твердая, жидкая и газообразная). В соответствии с этим в биосфере выделяют три оболочки: атмосферу - воздушную оболочку, литосферу - твердую оболочку и гидросферу-водяную среду. Вода является составной частью всех компонентов биосферы с одним из необходимых факторов существования живых организмов, однако основная её часть-95% заключена в Мировом океане.
Границы биосферы определяются областью распространения организмов в атмосфере, гидросфере и литосфере. В атмосфере верхняя граница жизни проходит примерно на высоте 20-22 км. над уровнем моря. Таким образом, живые организмы рассеяны в тропосфере и нижних слоях стратосферы. Лимитирующим фактором распространения жизни выше этих пределов является нарастание ультрафиолетовой радиации. В океанах жизнь проникает на всю глубину, что подтверждается обнаружением живых организмов до глубины 10-11 км.. В литосфере область распространения жизни определяется уровнем 7,5 км., хотя основная масса живых организмов занимает всего несколько метров, обитая в основном в почве.
Границы биосферы определяются областью распространения организмов в атмосфере, гидросфере и литосфере. В атмосфере верхняя граница жизни проходит примерно на высоте 20-22 км. над уровнем моря. Таким образом, живые организмы рассеяны в тропосфере и нижних слоях стратосферы. Лимитирующим фактором распространения жизни выше этих пределов является нарастание ультрафиолетовой радиации. В океанах жизнь проникает на всю глубину, что подтверждается обнаружением живых организмов до глубины 10-11 км.. В литосфере область распространения жизни определяется уровнем 7,5 км., хотя основная масса живых организмов занимает всего несколько метров, обитая в основном в почве.