Bioloogilised rütmid

Sisu

• Bioloogiliste rütmide tüübid
• Näited bioloogilistest rütmidest

The bioloogilised rütmid Need on perioodilised muutused, mis toimuvad organismides korrapäraste ajavahemike järel.

Kõik organismid kogevad bioloogilisi rütme, mis võivad olla:

• Välised rütmid: Kui muutused määravad organismi välised tegurid. Käivitajad võivad olla valgus, niiskus, temperatuur, päeva ja öö vaheldumine, kuufaasid, aastaaja vahetus jne.
• Sisemised rütmid: Kui muutused on põhjustatud organismi sisemistest nähtustest.

Kuigi mõnda rütmi peetakse olemuslikuks, kuna neid on täheldatud laboritingimustes (välistegurite isoleerimine), mõjutavad organismide normaalses arengus enamikku bioloogilisi rütme nii sisemised kui ka välised tegurid.

Neid nimetatakse sünkroniseerijad keskkonnateguritele, mis on võimelised muutma endogeenseid rütme.

Bioloogiliste rütmide tüübid

• Südame rütmid: Kas need, mida korratakse umbes iga 24 tunni järel (vahemikus 20 kuni 28 tundi). Need on seotud Maa pöörlemisega ja sellest tuleneva valguse varieerumisega. Laboratoorsetes tingimustes on täheldatud, et need on endogeensed, kuid intervalle muudavad välised tegurid. Ööpäevarütmide endogeenne olemus tuleneb igas liigis välja kujunenud geneetilistest kohandustest. Selle päritolu võib leida vajadusest kaitsta esimeste rakkude DNA replikatsiooni ultraviolettkiirguse eest, mida nad päeva jooksul kannatavad. See oleks esimene ööpäevane rütm: öine rakkude paljunemine. Praegu on organismidel sisemised "kellad", mis reguleerivad nende sisemist rütmi. Imetajatel on see kell suprachiasmaatilises tuumas, mis asub ajus (hüpotalamuses, optilise chiasmi kohal). Ööpäevaseid rütme võivad keskkonnatingimused aga tugevalt korrastada. Seda seetõttu, et suprakiasmaatilise tuuma aktiivsust moduleerivad välised tegurid, näiteks valguse varieerumine.
• Kuu rütmid (neid nimetatakse ka selenianodeks või multinictemeralideks): need on seotud kuu liikumisega. Kuid need varieeruvad sõltuvalt sellest, kas muutus toimub Kuu teatud faasis või igas kuutsüklis või pooles kuutsüklis.
• Loodete rütmid: need, mida mõjutab tõus või mõõn. Need mõjutavad meres või selle lähedal elavaid organisme. Kaudselt mõjutab loodete rütme gravitatsioon, mida Kuu avaldab maapealsetele veepeeglitele, sel põhjusel on loodete ja Kuu rütmid tihedalt seotud. Paljud seksuaalsetest tsüklitest selgroogsed (mis pole aastaaegsed) perioodilise sekretsiooni tõttu on loodete rütm hormoonid seksuaalne.
• Iga-aastased rütmid: Need bioloogilised tegevused, mida korratakse alati samal aastaajal. Arvatakse, et neid reguleerivad sisemised (geneetilised) ja välised tegurid (temperatuuri muutused, toidu kättesaadavus jne). Loomadel toimub paljunemine tavaliselt iga-aastaste rütmide ja ka hooajaliste rändete järgi. Ka muud bioloogilised rütmid, nagu talveunestamine või letargia, on kohanemine äärmuslike temperatuuride perioodidega ja seetõttu on need aastased.
• Ultradiaani rütmid: Perioodilisus on palju lühem: vahemikus 30 minutit kuni 6 tundi. Neid seostatakse motoorse ja söömiskäitumisega, samuti puhke- ja tegevustsüklitega. Unefaasid valitsevad ka teatud vanuses. Näiteks vastsündinutel on unenägude rütmid valdavalt ultradiaanlikud. Nad on õppeprotsessides sügavalt seotud, kuna need mõjutavad tähelepanu taset. Neid mõjutavad muud rütmid. Need mõjutavad mõnede hormoonide vabanemist, südame löögisagedust, hingamisteede liikumist, termoregulatsiooni ja söögiisu (seotud ka hormoonide vabanemine).

Näited bioloogilistest rütmidest

Südamelöögid: Kahefaasiline pumpamine, mida teostab süda.

1. Esimene faas on diastool: kui veri koguneb südame ülemistesse kambritesse (kodadesse), tõmbuvad nad kokku, põhjustades vere liikumist alumistesse kambritesse (vatsakesed).
2. Teine faas on süstool: kui vatsakesed on verega täidetud, tõmbuvad nad kokku ja veri tuleb välja. Parem vatsake saadab verd kopsudesse, et seda hapnikuga varustada, samas kui vasak vatsake saadab verd kehasse hapniku jaotamiseks.

Südamelöögid võivad oma rütmis olla erinevad sõltuvalt keha töötingimustest (kehaline aktiivsus, puhkus) ja kontekstist (stressisituatsioonid, temperatuuri muutused). Teisisõnu, see on ainult suhteliselt püsiv bioloogiline rütm.

Hingamisteede liikumine: Hingamine on seotud südame löögisagedusega, kuna see on bioloogiline rütm, mis võimaldab verel hapnikuga varustada. Hingamisliigutusi on kahte tüüpi.

1. Sissehingamine: õhk siseneb kehasse. Diafragma lihased tõmbuvad kokku ja kaarduvad allapoole. See loob vaakumi, mis põhjustab kopsude turset, võimaldades õhul siseneda.
2. Väljahingamine: õhk väljub kehast. Diafragma lihased lõdvestuvad, põhjustades kopsude mahu vähenemist ja seetõttu väljub neis sisalduv õhk kehast.

Kui õhk on kopsudes, toimub gaasid mis võimaldab verd hapnikuga varustada ja organismile kahjulikke gaase kõrvaldada.

Samamoodi, mis toimub südamerütmi korral, muudetakse hingamise liikumist organismi vajaduste järgi, seega on selle rütm tavaliselt konstantne, kuid mitte muutumatu.

Aju lained: Aju tekitatud elektrilised tegevused. Nende kiirust mõõdetakse tsüklitena sekundis (Hz). Iga vaimse seisundi järgi tekitatakse erinevat tüüpi laineid:

1. Spekter (üle 40 Hz): need avastati hiljuti tänu digitaalse elektroentsefalograafia arengule. Selle suurema kiirusega ajutegevuse funktsioon pole veel teada.
2. Beeta (14 kuni 40 Hz): esinevad normaalse ärkveloleku korral. Võimaldab erksust, kriitilist arutlust ja loogilist mõtlemist.
3. Alfa (7,5 kuni 14 Hz): need esinevad lõdvestunud olekus, suletud silmadega. Seda tüüpi lained soosivad kujutlusvõimet, mälu, õppimist ja keskendumist.
4. Teeta (4 kuni 7,5 Hz): need tekivad sügava meditatsiooni ajal või kerge une (REM) ajal. Alateadvus väljendab end nende lainete kaudu, see on unistuste esinemise sagedus.
5. Delta (0,5–4 Hz): see on kõige aeglasem sagedus. See tekib sügava une ajal, kui unenägusid pole. See on vajalik igasuguse paranemise jaoks.

Uni - ärkvelolek: Seotud nitameraalse rütmiga (päev-öö). See sõltub valguse, müra ja liikumise välistest mõjudest, mida tavaliselt päeva jooksul kogeme. On täheldatud, et ilma väliste mõjutusteta ületab see rütm ühe päeva kestust (25 kuni 29 tundi). Sel põhjusel on nähtav “jet lag”, unerütmi muutus, kui reisitakse territooriumile, kus valguse ja pimeduse vaheldumine on algsest väga erinev. Teisisõnu on selle bioloogilise rütmi sünkroniseerijateks valguse ja pimeduse ning keskkonnategurite (töökohustused, tegevused jne) vaheldumine.

Menstruaaltsükli: Protsess, mis valmistab naiste ja emasloomade emakat raseduse jaoks ette. Naistel kestab menstruaaltsükkel keskmiselt 28 päeva (mõnel naisel on tsükkel lühem ja teisel pikem).

Talvedepressioon: See on meeleoluhäire, mis ilmneb teatud aastaajal. Kõige tavalisem on see, et see esineb talvel või sügise lõpus. Seda seostatakse suure depressiivse häirega. On hüpoteese, et see on tingitud aju reageerimisest loodusliku valguse vähenemisele, mis vähendab serotoniini ja melatoniini (meeleolu reguleerivad ained) taset.

Koorikloomade tegevus mererandades: Enamikul koorikloomadel on selline käitumine, mis reageerib loodete tsüklile. Näiteks kogunevad väikekrabid mõõnaperioodil mudakallastele, kaevates augu, kuhu need loode tõustes jäävad.

Söötmine: Une-ärkveloleku rütm mõjutab kõiki muid keha funktsioone, kuna see muudab kehatemperatuuri, vererõhku ja selliste hormoonide nagu melatoniini sekretsiooni. Seepärast mõjutatakse ka neid kõik elundid seedesüsteemi. Näiteks soolestik on päeva jooksul aktiivsem. Hormoonid, mis vastutavad tarbimise reguleerimise eest (leptiin ja adiponektiin), varieeruvad sõltuvalt kellaajast. Kuid nagu oleme juba täheldanud, mõjutavad bioloogilisi rütme organismi välised tegurid, mis on seotud sotsiaalse, töö- ja kultuurilise tegevusega. Sel põhjusel aktiveerivad iga inimese igapäevased harjumused seedemehhanisme regulaarsel söömisel.

Reproduktiivsed rütmid: Paljunemisrütmid on igal liigil erinevad. Näiteks on enamikul parasvöötme loomadel paljunemisperioodid ainult teatud aastaaegadel. Nendel loomadel on hooajaline paljunemine. Selle põhjuseks on loomulik kohanemine ajaga, mil keskkond soodustab poegade sündi.

Hooajaline ränne: Hooajaline ränne on perioodiline liikumine ühest elupaigast teise. Hooajalisi rändeid teevad erinevad loomad: linnud, kalad, homaarid, kahepaiksed ja imetajad. Rände eesmärk võib olla kaugenemine äärmuslikust kliimast (seetõttu viiakse need alati läbi samal aastaajal) või jõutakse paljunemist soodustavasse kohta (nagu tavaliselt kalade puhul). Rändliikumised kipuvad lindude puhul läbima suuremaid vahemaid, mis isegi muutuvad ühest sisaldusest teise (näiteks pääsukesed, kes rändavad Euroopast Aafrikasse).

Talveunerežiim: See on letargia seisund, mis võimaldab loomadel kohaneda äärmise külmaga. See võib kesta päevi, nädalaid või kuid. See võimaldab neil energiat säästa ajal, mil toitu napib, aeglustades ainevahetust märkimisväärselt. Talveunerežiimis vähenevad ka muud bioloogilised rütmid, näiteks hingamine, pulss ja ajulained. Talveperioodil magavate imetajate seas on marmos, magamisruum, siil, orav, hamster ja nahkhiir.

Roomajate ja kahepaiksete talvine torm: Roomajad on külmaverelised (heterotermilised) loomad, mistõttu nad tavaliselt ei maga talveunest. Mõned roomajad ja kahepaiksed läbivad aga talveunega sarnase protsessi, mille käigus hoitakse neid surnukeha olekus kaitstuna.

Kõrbeimetajate suvine letargia: Kui kõige tuntumad kehakeha perioodid on talveunne, siis teised imetajad saavad end kaitsta äärmiselt kõrgete temperatuuride eest kõrb läbi letargiaperioodi, mis toimub suvel (suvel). Näiteks sirli läheb kõrgemate temperatuuride korral letargiasse.

Taimedes õitsemine: Enamikul õistaimedest hakkavad nad kasvama varakevadel.See on tingitud looduslikust kohanemisest, mis muudab taimed geneetiliselt õitsemiseks valmis, kui temperatuur hakkab tõusma. Siiani pole teada, kuidas tajud neid temperatuuri muutusi tajuvad.

Torud taimedes: Tuberiseerimine on protsess, mille käigus taime juured või alumised varreosad muutuvad mugulateks, näiteks kartul (kartul) või bataat (bataat). Tuberiseerimine sõltub taime teatud hormoonidest. Selle kasvu algus toimub 15–28 päeva pärast külvi ja kestab 10–14 päeva, tavaliselt päevad enne taime õitsemist. Kuigi see on suhteliselt stabiilne bioloogiline rütm, mõjutavad seda nii sisemised tegurid (kas taim tuleneb näiteks uuest või vanast seemnest) kui ka välised tegurid (valgus, saadaolevad toitained, niiskus, temperatuur).