Что такое биологическое время. Биологические часы работы нашего организма. Фрагмент работы для ознакомления

Биологи́ческие ри́тмы (биоритмы) (от греческого βίος - bios , «жизнь» и ῥυθμός - rhythmos , «любое повторяющееся движение, ритм» ) - периодически повторяющиеся изменения характера и интенсивности биологических процессов и явлений. Они свойственны живой материи на всех уровнях её организации - от молекулярных и субклеточных до биосферы. Являются фундаментальным процессом в живой природе. Одни биологические ритмы относительно самостоятельны (например, частота сокращений сердца, дыхания), другие связаны с приспособлением организмов к геофизическим циклам - суточным (например, колебания интенсивности деления клеток, обмена веществ, двигательной активности животных), приливным (например, открытие и закрытие раковин у морских моллюсков, связанные с уровнем морских приливов), годичным (изменение численности и активности животных, роста и развития растений и др.)

Наука, изучающая роль фактора времени в осуществлении биологических явлений и в поведении живых систем, временнýю организацию биологических систем, природу, условия возникновения и значение биоритмов для организмов называется - биоритмология . Биоритмология является одним из направлений, сформировавшегося в 1960-е гг. раздела биологии - хронобиологии . На стыке биоритмологии и клинической медицины находится так называемая хрономедицина , изучающая взаимосвязи биоритмов с течением различных заболеваний, разрабатывающая схемы лечения и профилактики болезней с учетом биоритмов и исследующая другие медицинские аспекты биоритмов и их нарушений.

Биоритмы подразделяются на физиологические и экологические . Физиологические ритмы, как правило, имеют периоды от долей секунды до нескольких минут. Это, например, ритмы давления, биения сердца и артериального давления. Экологические ритмы по длительности совпадают с каким-либо естественным ритмом окружающей среды.

Биологические ритмы описаны на всех уровнях, начиная от простейших биологических реакций в клетке и заканчивая сложными поведенческими реакциями. Таким образом, живой организм является совокупностью многочисленных ритмов с разными характеристиками. По последним научным данным, в организме человека выявлено около 400 [ ] суточных ритмов.

Адаптация организмов к окружающей среде в процессе эволюционного развития шла в направлении как совершенствования их структурной организации, так и согласования во времени и пространстве деятельности различных функциональных систем. Исключительная стабильность периодичности изменения освещенности, температуры, влажности, геомагнитного поля и других параметров окружающей среды, обусловленных движением Земли и Луны вокруг Солнца, позволила живым системам в процессе эволюции выработать стабильные и устойчивые к внешним воздействиям временны́е программы, проявлением которых служат биоритмы. Такие ритмы, обозначаемые иногда как экологические , или адаптивные (например, суточные, приливные, лунные и годовые), закреплены в генетической структуре. В искусственных условиях, когда организм лишен информации о внешних природных изменениях (например, при непрерывном освещении или темноте, в помещении с поддерживаемыми на одном уровне влажностью, давлением и т. п.) периоды таких ритмов отклоняются от периодов соответствующих ритмов окружающей среды, проявляя тем самым свой собственный период.

Историческая справка

О существовании биологических ритмов людям известно с древних времен.

Теория «трёх ритмов»

Академические исследователи отвергли «теорию трёх биоритмов». Теоретическая критика излагается, например, в научно-популярной книге признанного специалиста в хронобиологии Артура Уинфри . К сожалению, авторы научных (не научно-популярных) трудов не сочли нужным специально уделить время критике, однако ряд публикаций (на русском языке это, например, сборник под редакцией Юргена Ашоффа , книга Л. Гласса и М. Мэки и другие источники) позволяют сделать вывод, что «теория трёх биоритмов» лишена научных оснований. Гораздо убедительнее, однако, экспериментальная критика «теории». Многочисленные экспериментальные проверки 1970-80-х годов полностью опровергли «теорию» как несостоятельную. В настоящее время «теория трёх ритмов» научным сообществом не признаётся и рассматривается как псевдонаука .

Благодаря широкому распространению «теории трёх ритмов», слова «биоритм» и «хронобиология » нередко ассоциируются с псевдонаукой. На самом деле хронобиология представляет собой научную доказательную дисциплину, лежащую в традиционном академическом русле исследований, а путаница возникает в связи с неверным использованием названия научной дисциплины по отношению к псевдонаучной теории.

См. также

Примечания

1. βίος (неопр.) . A Greek-English Lexicon . Perseus.
2. Henry George Liddell, Robert Scott. ῥυθμός (неопр.) . A Greek-English Lexicon . Perseus.

Устройства биологических часов столь же различны, как устройства секундомера и солнечных часов. Некоторые из них точны и стабильны, другие не очень надёжны, одни управляются планетарными циклами, другие - молекулярными...

Механизм измерения времени замыкается через цепь: кора - стриатум - толамус - кора... впрыскивание дофамина играет важную роль в кодировании временного интервала... Марихуана снижает уровень дофамина и тем самым замедляет время. Такие наркотики, как кокаин и метамфетамин, повышают уровень дофамина и ускоряют ход часов, измеряющих длительность интервала. Адреналин и другие стрессовые гормоны действуют так же, и поэтому в неблагоприятной ситуации секунда может показаться часом. В состоянии глубокой сосредоточенности или сильного эмоционального возбуждения система может быть полностью заблокирована и тогда кажется, что время остановилось или даже не существует вовсе. Таймер способен работать в подсознании или подчиняться сознательному управлению... Точность таймера интервалов от 5 до 60%.

К счастью, есть более точные часы - циркадные (от лат. circa - вокруг и diem - день). Они заставаляют нас подчиняться циклам смены дня и ночи, вызванным вращением Земли... Температура тела регулярно повышается к вечеру и падает за несколько часов до утреннего пробуждения. Кровяное давление начинает расти между 6 и 7 часами. По утрам секреция стрессового гармона картизона в 10-20 раз выше, чем ночью. Призывы к мочеиспусканию и работа кишечника обычно подавляются ночью и возобновляются утром... Суточные циклы сохраняются в каждой клетке нашего тела... Изменения цикла составляют не более 1%. Для установления суточного цикла свет не нужен, однако он необходим для синхронизации этих запрограммированных часов с естественным суточным циклом.

Два кластера по 10000 нервных клеток, расположенных в гипоталамусе, являются местом расположения часов... эти центры называются супрахиазматическим ядром (СХЯ). Джозеф Такахаши из Северо-Западного университета... считает, что в наших органах есть осцилляторы, функционирующие независимо от осцилляторов в нашем мозгу... Приспособление суточных ритмов к внезапному изменению часового пояса может потребовать нескольких дней или даже недель... "Совы"... Даже если они могут отсыпаться днем, их глубинными ритмами продолжают управлять СХЯ, и поэтому эти ритмы "спят" ночью... можно произвольно наладить свой сон, но нереально самим установить время изменения уровня мелатонина и картизона.

Несоответствие режима дня его продолжительности может стать причиной сезонного эмоционального расстройства. В США с октября по март у каждого двадцатого это заболевание вызывает апатию, усталость, увеличение веса, раздражительность... Все наши беды происходят оттого, что мы не ложимся спать с наступлением темноты и не встаем с восходом солнца... Если сезонные ритмы столь сильно проявляются у животных и если у людей есть необходимые органы для их выражения, то почему мы их потеряли? Майкл Менакер полагает, что у нас их и вовсе не было "ведь мы жили в тропиках, а на поведение многих тропических животных смена времен года почти не влияет. Они в них не нуждаются, поскольку сами сезоны почти неотличимы"... Причина, определяющая продолжительность менструального цикла, неизвестна. То, что она соответствует продолжительности лунного цикла, лишь совпадение.

Естественная продолжительность жизни не может быть связана только с генетикой вида... Высокая скорость метаболизма может укоротить жизнь, при этом не обязательно, что крупные животные с медленным метаболизмом переживут мелких... В качестве хронометра, отмечающего конец жизни рассмотрим... митотические часы. Они следят за митозом - процессом, в котором одна клетка делится на две... Клетки, выращиваемые в культуре, подвергаются от 60 до 100 митотическим делениям, после чего процесс останавливается... В 1997 г. Седайви заявил, что смог заставить человеческие фибропласты совершить от 20 до 30 лишних циклов деления за счет мутации единственного гена. Этот ген (р21) кодирует синтез белка, реагирующего на измеения структур, называемых теломерами, которые закрывают концы хромосом. При каждом делении от теломеров отщепляются и теряются фрагменты. Биологи полагают, что клетки стареют, когда теломеры становятся меньше определенной длины... Клетки, способные игнорировать короткие теломеры становятся раковыми. Задача р21 и теломеров - заставить клетки прекратить деление, прежде чем они станут злокачественными. В действительности старение клеток может продлевать жизнь, а не вести к концу. В настоящее время связь между укорочением теломеров и старением нельзя считать доказанной. Для большинства клеток нет необходимости делиться. Белые кровяные тельца, борющиеся с инфекциями и предшественники спермы - исключение. Многие старые люди умирают от простых болезней. Дряхление... может быть связано со старением имунной системы... Потеря теломеров - лишь одно из многих повреждений, получаемых клетками при делении... Клетки, претерпевшие многократное деление, содержат больше генетических ошибок, чем молодые... Так что не удивительно, что организм ставит предел митозу. И попытки обмануть процесс старения клеток, вероятно, не приведут к бессмертию.

Биологическое время. Биологический возраст

по курсу Концепции современного естествознания

Введение 3

Заключение 16

Введение

Ответа нет.

С понятием временной организации тесно связана проблема специфичности течения времени в живых системах, или, как ее называют, проблема биологического времени. Этой проблемы касались многие ученые.

Огромную роль в этом вопросе сыграл В. И. Вернадский, который создал понятие биологического пространства-времени и тем самым поднял учение о биосфере на теоретический уровень.

Исследование проблемы биологического времени имеет большое значение. Во-первых, она связана с понятием «биологических ритмов». Все живое на нашей планете несет отпечаток ритмического рисунка событий, характерного для нашей Земли. В сложной системе биоритмов, от коротких - на молекулярном уровне - с периодом в несколько секунд, до глобальных, связанным с годовыми изменениями солнечной активности живет и человек.

Во-вторых, все это имеет отношение к биологическому возрасту человека как к показателю уровня развития, изменения или износа структуры, его функциональной системы, организма в целом или сообщества организмов (биоценоза), выраженный в единицах времени путем соотнесения значений, определяющих эти процессы биологических маркеров старения с эталонными среднестатистическими зависимостями изменений этих биомаркеров от календарного возраста.

Поскольку все организмы и сообщества организмов представляют скоррелированные системы, все изменения, происходящие в них, в конце концов ведут к их распаду - смерти, как и у всех физических систем. Но процесс распада организмов и сообществ организмов, или их старение, неравномерен. Поэтому при одном и том же астрономическом или календарном возрасте различных организмов, людей, сообществ степень постарения отдельных органов, элементов и систем будет различна.

И, в-третьих, актуальность данного реферата можно обосновать тем, что изучение этих волнующих вопросов, и попытки проникнуть в неизведанное могут принести реальные плоды. Человеческая жизнь может качественно измениться, биологические способности индивидов могут увеличиться и, наконец, кто знает, возможно, мы подойдем к разгадке сущности Вселенной и обретем новые знания.

Цель данного реферата – рассмотреть формулировку понятия «биологического времени», суть биоритмологического подхода к феномену времени. А также выяснить, что является биологическим возрастом индивида. Определить критерии биологического возраста и рассмотреть особенности биологического возраста мужчин и женщин.

Глава 1. Биологическое время.

§1. Формулировка понятия и введение термина.

С понятием временной организации тесно связана проблема специфичности течения времени в живых системах, или, как ее называют, проблема биологического времени.

Большинство авторов подчеркивает, что время едино во Вселенной, какого-либо особого (например, биологического времени) нет, правомерно говорить лишь о субъективной оценке времени. Однако существует и противоположная позиция, имеющая немалое число сторонников. Проблема биологического времени была поставлена более 100 лет назад К.Бэром, основоположником эмбриологии. Научно обоснованная идея о биологическом времени принадлежит В.И. Вернадскому. В 1929-1931 гг.

В. И. Вернадский создает понятие биологического пространства-времени и тем самым поднимает учение о биосфере на теоретический уровень. Толчком для давно назревавшего намерения Вернадского напрямую и открыто заговорить о проблеме времени в современной науке, послужила только что вышедшая книга уже хорошо знакомого ему по литературе английского астронома Артура Эддингтона, горячего сторонника и даже пропагандиста теории относительности. 13 августа он пишет Б.Л. Личкову: “На днях получил книгу Eddington’a The nature o f the physical World – очень много заставляет думать. Он дает картину Мира, где нет законов всемирного тяготения в их обычном представлении. Довольно много было мне нового в некоторых следствиях. Попытка построить Мир, где действие законов причинности – ограниченное. Эддингтон делает из этого философские и религиозные выводы… Мне, однако, кажется, что получающаяся картина Мира не может быть верна, так как Эддингтон принимает резкое отличие времени и пространства, по существу, упуская явления симметрии».

В сентябре в Праге Вернадский начинает вплотную работать над проблемой времени. О направлении его мысли и о намерениях дают представление и другие чрезвычайно важные и красноречивые свидетельства. 9 сентября 1929 г. он пишет своему заместителю по БИОГЕЛу А.П. Виноградову. «Я здесь много обдумывал вопросы живого вещества и пробую набросать кое-какие мысли. Хочу сделать доклад о диссимметрии живого вещества в биологическом времени – не знаю, в Обществе естествоиспытателей (как прежние два доклада), или на годовом заседании нашей Лаборатории (кстати, нам надо справиться, когда она официально утверждена)? Пока мне очень трудно справиться с этой задачей, но я надеюсь эти немногие недели, что мне осталось здесь, ее двинуть. Очень интересно затронуть оба вопроса совместно: и диссимметрия, открытая Пастером, и так мало проникшая в сознание натуралистов, и биологическое время, о котором я много думаю – уже несколько лет – имеют много общего и сейчас приобретают огромный интерес в связи с новым направлением физических

дисциплин. Не знаю, удастся ли мне все ясно сформулировать – но я хочу рассмотреть эти вопросы [в связи] с новой физикой. Для биологического времени важно определить единицу этого времени, равную минимальному промежутку между двумя поколениями – между делениями клеток или делениями бактерий (Cyanophyceae?). В последнем случае мы имеем дело не со средой нашего тяготения, а средой молекулярных сил. И здесь, должно быть, есть скачок? Скачок, имеющий биологическое значение. В первом случае д[олжны] б[ыть] часы, а во втором 15-20 минут? Надо будет заказать кому-нибудь свести весь эспериментальный материал, имеющийся в этой области, и мы эту сводку можем напечатать в наших трудах». (Одновременно с созданием БИОГЕЛ было получено право издавать непериодически ее труды).

Слова Вернадского чрезвычайно важны для темы данного реферата: скорее всего, здесь, именно 9 сентября 1929 г., Вернадский впервые озвучивает свой новый термин биологическое время. Пока еще не в научной статье, но в частном письме. Затем Вернадский начинает с очень широкого, предельного охвата: «Время физика несомненно, не есть отвлеченное время математика или философа, и оно в разных явлениях проявляется в столь различных формах, что мы вынуждены это отмечать в нашем эмпирическом знании. Мы говорим об историческом, геологическом, космическом и т.п. временах. Удобно отличать биологическое время, в пределах которого проявляются жизненные явления.

Это биологическое время отвечает полутора – двум миллиардам, на протяжении которых нам известно на Земле существование биологических процессов, начиная с археозоя. Очень возможно, что эти годы связаны только с существованием нашей планеты, а не с действительностью жизни в Космосе. Мы сейчас ясно подходим к заключению, что длительность существования космических тел предельна, т.е. и здесь мы имеем дело с необратимым процессом. Насколько предельна жизнь в ее проявлениях в Космосе, мы не знаем, так как наши знания о жизни в Космосе ничтожны. Возможно, что миллиарды лет отвечают земному планетному времени и составляют лишь малую часть биологического времени».

Вернадский утверждает: «На основе новой физики явление должно изучаться в комплексе пространство-время. Пространство жизни имеет особое, единственное в природе симметрическое состояние. Время, ему отвечающее, имеет не только полярный характер векторов, но особый, ему свойственный параметр, особую, связанную с жизнью единицу измерения».

Вернадский был единственным ученым в 1929 году, который своим понятием биологического времени перевернул все представления на 180 градусов: не жизнь как ничтожная, не принимаемая во внимание подробность на ничтожной крупице в космосе – планете Земля, существует на фоне великой Вселенной, но вся материальная Вселенная разворачивается на фоне времени жизни.

Следует сказать о приоритете во введении понятия биологическое время. Понятие бытует в сегодняшней науке.

В мировой литературе приоритет в употреблении понятия биологическое время связывается с именем французского гистолога Леконта дю Нуи. Во время работы врачом в госпитале во время первой мировой войны он заинтересовался скоростью заживления ран и стал исследовать эту проблему. В том числе и с точки зрения времени, которое он разделил на внешнее и внутреннее, назвав последнее физиологическим или биологическим.

В последующем довольно бурном развитии работ, связанных с использованием термина и понятия биологического времени, особенно в 60-70 гг., он приобрел совершенно другое направление, уже содержавшееся в работах Леконта дю Нуи и Г. Бакмана. Это направление стало называться биоритмология.

§2. Биоритмологический подход к феномену времени.

Любые изменения в живых системах обнаруживаются только при сравнении состояний системы как минимум в двух временных точках, разделенных большим или меньшим интервалом. Однако их характер может быть различным. О фазовых изменениях в системе говорят когда, в системе последовательно сменяются стадии какого-либо биологического процесса. Примером может служить смена стадий онтогенеза, то есть индивидуального развития организма. Изменения такого типа свойственны морфофизиологическим показателям организма после воздействия на него каким-либо фактором. Эти изменения характеризуют как нормальное течение процессов в организме, так и реакцию на воздействия.
Имеется особый класс периодических изменений деятельности и поведения живых систем – биологические ритмы. Учение о биологических ритмах (в узком смысле) получило наименование биоритмологии, т.к. сегодня признается, что биологический ритм – один из наиболее важных инструментов исследования роли фактора времени в деятельности живых систем и их временной организации.

В сложной системе биоритмов, от коротких - на молекулярном уровне - с периодом в несколько секунд, до глобальных, связанным с годовыми изменениями солнечной активности живет и человек. Биологические ритмы или биоритмы - это более или менее регулярные изменения характера и интенсивности биологических процессов. Способность к таким изменениям жизнедеятельности передается по наследству и обнаружена практически у всех живых организмов. Их можно наблюдать в отдельных клетках, тканях и органах, в целых организмах и в популяциях.

Выделим следующие важные достижения хронобиологии (область науки, которая исследует периодические (циклические) феномены, протекающие у живых организмов во времени, и их адаптацию к солнечным и лунным ритмам):

Описание работы

В условиях современности, науке нельзя ограничиваться анализом пространственного аспекта отдельно от временного, они связаны воедино. Пространство в естествознании выражает протяженность, порядок и характер размещения материального объекта, их взаимное расположение.
Время в естествознании отражает последовательность процессов изменений и длительность существований объекта.

Попыток определить единство пространственно-временной организации в отношении живого объекта не предпринималось. Писатель Сартаков в романе “Философский камень”:

“Альберт Эйнштейн как математик разгадал единое пространство-время, найдя 4ое измерение. Но это только для мертвой материи. А между тем жизнь, течение жизни никак не отделимы от пространства и времени. Эйнштейн, почему же вы пренебрегли этим? Я тоже хочу разгадать пространство и время, но для живой материи. Я все испробовал. Какая наука даст мне ответ на это?”

Глава 1. Биологическое время 5

§1. Формулировка понятия и введение термина 5

§2. Биоритмологический подход к феномену времени 7

Глава 2. Биологический возраст 11

§1. Понятие и критерии определения биологического возраста 11

§2. Биологический возраст мужчин и женщин 13

Заключение 16

Список использованной литературы 18

равномерная длительность класса соравномерных биологических процессов живого организма. Мысль о том, что природа живых организмов обусловлена прежде всего спецификой временной организации протекающих в них процес сов, была высказана еще в середине XIX века Карлом Эрнстом фон Бэром1. Некоторые исследователи пытались ввести в научный обиход понятия «биологическое время» (Вернадский В.И.), «физиологическое время» (леконт дю Нуйи), «органическое время» (Бакман Г.). Однако недостаточная разработанность философского учения о времени не позволила определить вводимые понятия таким образом, чтобы ими можно было пользоваться при экспериментальных и теоретических исследованиях подобно тому, как в физике используется понятие «время». Ближе всего к адекватному пониманию биологического времени подошли исследователи, которые обнаружили, что если в качестве самотождественной единицы длительности использовать периоды какихлибо повторяющихся процессов живого организма, то можно выявить специфические закономерности его развития. Особенно значительные результаты на таком пути исследований получены Т.А. Детлаф1, которая в 1960 г. совместно с братом - физиком А. А. Детлафом - выступила с предложением использовать при изучении эмбрионального развития пойкилотермных животных в качестве единицы измерения времени длительность одного митотического цикла периода синхронных делений дробления, обозначенную ими? и 0 получившую по инициативе А.А. Нейфаха наименование «детлаф»2. Т.А. Детлаф разработала методику хронометрирования развития живых организмов в единицах биологического времени? и использовала ее 0 при изучении многих видов пойкилотермных животных3. Однако до последнего времени оставался открытым вопрос о правомерности квалификации подобных единиц длительности как единиц особого типа времени, поскольку, будучи длительностями периодов циклических процессов живых организмов, они подвержены случайным колебаниям, тогда как на протяжении всей истории развития понятия времени равномерность рассматривается как одно из важнейших свойств времени. Анализ понятия и критериев равномерности убедительно показал, что равномерность есть соотносительное свойство сравниваемых между собой материальных процессов и что в принципе возможно существование неограниченного множества удовлетворяющих критериям равномерности классов соравномерных процессов (КСП), каждый из которых в соответствующей области материальной действительности обладает свойствами равномерности и пригоден для введения единиц длительности и практического измерения времени1. При этом выяснилось, что КСП могут существовать в таких целостных высокоинтегрированных материальных системах, в которых материальные процессы настолько тесно взаимосвязаны и сопряжены, что ведут себя как единый поток, синхронно и пропорционально ускоряясь и замедляясь под воздействием различных и, в том числе, случайным образом изменяющихся факторов. Именно такого рода системами являются живые организмы. О наличии в живых организмах классов соравномерных биологических процессов свидетельствуют исследования Т.А. Детлаф и ее коллег. Они установили, что с изменением температуры среды дли тельности различных этапов эмбрионального развития пойкилотермных жи вотных изменяются пропорционально и что эта закономерность имеет фунда ментальный характер, охватывая процессы всех структурных уровней органи зации эмбриона. Как отмечает Т.А. Детлаф, «... с изменением температуры про порцио нально изменяется длительность процессов, имеющих самую разную природу и осуществляющихся на разных уровнях организации организма: внут риклеточном (молекулярном и ультраструктурном), клеточном (при делении клеток и их дифференцировке), на уровне морфогенетических движений, про цессов индук ции и органогенеза»2. Иными словами, вся совокупность биологических процессов, из которых складывается развитие эм бриона, ведет себя как единый целостный процесс. В нем имеются как сравнительно медленные (протекающие на кле точном уровне процессы деления клеток и их дифференци ровка), так и весьма быстрые, протекающие на внутриклеточном, молекуляр ном уровне, к которым относятся, например, ферментативные реакции внутри клеточного метаболизма. Достаточно очевидно, что если бы на каких-то структурных уровнях организации эмбриона нарушалась синхронность и пропорциональность изме нения темпов биологических процессов, то это разрушило бы закономерное течение всего потока процессов формирования и раз вития живого организма. Указывая на это обстоятельство, Т.А. Детлаф подчеркивает: «Не будет преувеличе нием, если мы скажем, что без этой способности пойки лотермные организмы вообще не могли бы существовать в меняющихся усло виях внешней среды: если бы раз ные компоненты комплекса процессов, из ко торых складывается любой этап разви тия, изменялись асинхронно, то это при водило бы к возникновению нарушений нормального развития, а на более поздних стадиях - к на рушению нормального функционирования организма. Не случайно, что одной из первых реакций зародышей на приближение к границам оптимальных тем ператур является десинхронизация отдельных процессов развития» (Там же). Биологическое и физическое время взаимно стохастичны, поскольку единицы биологического времени представляют собой длительности таких повторяющихся биологических процессов, которые, будучи измеренными в единицах физического времени, меняются случайным образом, в зависимости от случайных изменений характеристик окружающих условий. Процессы функционирования и развития живых организмов даже генетически достаточно далеких друг от друга биологических видов при хронометрировании их в единицах собственного биологического времени подчиняются единым законам функционирования и развития2. В настоящее время становится все более очевидным, что раскрыть сущность жизни и научиться математически описывать ее как особое движение мате рии невозможно без введения в понятийный аппарат биологии понятия биологического времени. Хронометрируя и теоретически описывая биологические процессы в единицах биологического времени, можно будет пробиться сквозь внешнюю стохастичность процессов к тем динамическим законам, по которым в соответствии с заданной генетической программой идет развитие организма. Такой вывод подтверждается результатами более чем столетних исследований развития живых организмов и протекающих в них биологических процессов с использованием специфических единиц длительности. Впервые особую единицу длительности, названную им «пластохроном», ввел немецкий ботаник E. Аскенази1, который определил ее как период заложения одного зачатка метамера2 «стеблевой единицы». В дальнейшем единицу измерения длительности «пластохрон» применяли К. Торнтвейт1, Д.А. Сабинин2, Е.Ф. Марковская и Т.Г. Харькина (Марковская, Харькина 1997) и др. При изучении эмбрионального развития живых организмов одним из первых особые единицы длительности предложил И.И. Шмальгаузен3. Однако использованные И.И. Шмальгаузеном единицы длительности, связанные с определенным изменением объема зародыша, оказались применимы только при изучении роста организма, а не его развития. Некоторые исследователи в качестве единицы длительности используют ту или иную долю от полного времени эмбрионального развития. К таким единицам относится, например, «1% DT» (DT - Development Time - время развития), которая применялась при изучении развития эмбрионов осетровых рыб (Детлаф, Гинзбург, 1954), домашних птиц (Еремеев, 1957, 1959), насекомых (Striebel, 1960; Ball, 1982; Mori, 1986). И хотя она применима только при изучении организмов, которые выходят из яйцевых оболочек на одной и той же стадии развития, тем не менее позволяет открыть многие закономерности эмбрионального развития исследуемых животных. Так, Г.П. Еремеев, изучая зародышевое развитие разных видов птиц, время наступления этапов развития выразил в долях периода от откладки яйца до вылупления. В результате оказалось, что у таких домашних птиц, как куры, утки, гуси, индейки, а также у та ких птиц, как чибис, голубь домашний, крачка черная, одни и те же эта пы зародышевого развития при измерении времени указанным выше спо собом наступают «одновременно», тогда как в единицах астрономиче ского времени разница в длительности от дельных этапов развития у раз ных птиц достигает многих суток. В начале 80-х годов Ю.Н. Городиловым было предложено в качестве единицы длительности при изучении временных закономерностей развития костистых рыб использовать «отрезок времени, за который происходит приращение единичного сомита в течение метамеризации комплекса осевого зачатка зародыша от 1 до 60 сомитов» (Городилов, 1980, с. 471). В бактериологии существует мнение, что «для оценки процессов роста и развития бактерий целесообразно использовать не привычное и стабильное фи зическое время, а вариабельное время генерации (?)...»1. К сожалению, введенные рядом биологов единицы биологического времени слишком крупны для того, чтобы математически моделировать более фундаментальные биологические процессы живого организма2. Имеются веские основания считать, что биологические (биохимические и биофизические) процессы живого организма начинаются с каталитических циклов ферментативных реакций внутриклеточного метаболизма. Еще в начале 60-х годов ХХ столетия Христиансен привел убедительные аргументы в пользу когерентности каталитических циклов всех участвующих в катализе конкретной биохимической реакции молекул фермента3. При этом естественно предположить, что большую часть периода каталитического цикла макромолекулы фермента находятся в стабильных конформациях, а реагирующая среда пребывает в жидкокристаллическом состоянии4, при котором максимально заторможены перемещения молекул в реагирующей среде. лишь на короткие, строго дозированные моменты конформационных переходов макромолекул фермента реагирующая среда приходит в жидкое состояние, возбужденное конформационными изменениями макромолекул фермента1. При этом интенсивно протекают процессы диффузии молекул в реагирующей среде. Таким образом, вполне правомерным является представление, согласно которому каталитические циклы всех участвующих в биохимической реакции молекул фермента протекают синхронно, в силу чего каталитический цикл представляет собой обладающий биологическим значением элементарный акт биохимической реакции, а длительность этого цикла - далее неделимый квант биологического времени. В пределах квантов биологического времени нет биологических процессов, а имеют место физические взаимодействия атомов и элементарных частиц и физико-химические процессы, однако они не могут свободно протекать в силу структурных и организационных ограничений, которые накладывает на них живая клетка. В частности, нормальному течению физических и физико-химических процессов мешает принципиальная стохастичность длительности каталитических циклов, которая разрушает нормальное функционирование во внутриклеточной реагирующей среде физических законов и как бы переподчиняет эту среду действию биологических законов. Биологическое время исторично и иерархически многоуровнево. В процессе онтогенетического развития каждый живой организм, начиная с единственной оплодотворенной яйцеклетки, постепенно превращается в сложную иерархически многоуровневую материальную систему со специфическими закономерностями временной организации процессов на разных уровнях. Вопрос о том, являются ли биологические времена разных иерархических уровней лишь разными масштабными уровнями одного и того же времени или на разных уровнях возникают качественно разные биологические времена, на сегодняшний день остается открытым. Что касается биологического времени надорганизменных структур живой материи, то оно качественно отличается от биологического времени живых организмов. Основными единицами времени надорганизменных структур живой материи, видимо, могут служить длительности жизни следующих друг за другом поколений соответствующих живых организмов, как предполагают многие исследователи. При этом речь должна идти не об усредненной на все времена длительности жизни поколений живых организмов, а о длительности жизни поколений, реально сменяющих друг друга в непосредственно текущем настоящем времени, поскольку именно изменения (в единицах физического времени) длительностей существования следующих друг за другом поколений, рассматриваемых как конгруэнтные единицы, превращают их в единицы специфического времени, тогда как усредненные и содержащие постоянное число единиц физического времени периоды жизни поколений представляют собой единицы физического времени. В современной биологии, как и во всех естественных науках, используется Международная система единиц физических величин (СИ). Переход в биологии от физического к биологическому времени равносилен замене одной из фундаментальных единиц - секунды - на соответствующую единицу биологического времени. В силу взаимной стохастичности физического и биологического времени, производные величины, в размерностях которых имеется размерность физического времени «секунда», превратятся в стохастические переменные величины. Аналогичным образом в пределах биологических систем и процессов перестанут существовать и все физические константы, в размерностях которых фигурирует «секунда». По мере познания живой материи и выявления собственно биологических законов проявятся свои, биологические производные величины и константы, в размерностях которых будут находиться размерности биологического времени. В частности, с переходом при математическом описании биологических процессов к биологическому времени лишится смысла понятие «равномерного пространственного перемещения» и возникнет необходимость разработки представления о «биологическом пространстве» живого организма, равные расстояния в котором определяются не в пространственных, а во временных единицах. См.: «Историчность времени»; «Многоуровневость времени»; «Относительность равномерности времени»; «Физическое время». лит. Детлаф Т.А. Температурно-временные закономерности развития пойкилотермных животных. - М.: Наука, 2001. - 211 с. Хасанов И.А. Феномен времени. Часть I. Объективное время. - М., 1998. Хасанов И.А. Время: природа, равномерность, измерение. - М.: Прогресс Традиция, 2001. Хасанов И.А. Биологическое время. - М., 1999. - 39 с. // http://www.chronos. msu.ru/RREPORTS/khasanov_biologicheskoe.pdf Ильгиз А. Хасанов

Перед тем, как перейти к биологическому времени, сделаем некоторые уточнения. Чем более развита система, тем важнее для нее внутренние механизмы развития. А они опираются на прошлый опыт и на возрас-тающую роль предвидения и проектирова-ния будущего.

Вот почему у высокоорганизованных сис-тем (в отличие от простых) наряду с базо-выми — относительно универсальными вре-менем и пространством — существуют соб-ственные внутренние время и простран-ство.

Собственное время характеризует самые важные процессы, протекающие в биологи-ческом организме.

Биологическое время – это собственное внутреннее время биосистемы, которое ха-рактеризует прежде всего наиболее важные процессы жизнеобеспечения.

Оно обладает ярко выраженной циклично-стью. Биоциклы (в отличие от примитивных циклов физических систем) связаны с ин-формационными процессами, а также с рос-том (или, по крайней мере, с сохранением) негентропии. Физические циклы гораздо менее обусловлены прошлыми взаимодей-ствиями, чем настоящими. А для биоциклов играют важную роль как те, так и другие.

Своеобразной временнoй формой и мерой биологического развития являются биологи-ческие поколения. Их смена – существенная видо-родовая характеристика.

Биологические организмы генетически на-следуют биоциклы, жизненно важные для прошлых поколений. В этих биоциклах запе-чатлен важнейший опыт успешной адапта-ции к окружающей среде. Со временем к ним добавилась и новая характеристика — опережающее отражение. Опираясь на пе-реработку новой непосредственной инфор-мации, организм заранее готовится к наибо-лее вероятному (хотя и не циклическому) событию в будущем.

Итак, и у растений и у животных есть неко-торые биоциклы, связанные с циклами в ок-ружающей природе. На них влияют суточные и сезонные циклические перемены, перио-дические изменения солнечной активности и пр.

Перечисленные природные ритмы воздей-ствуют и на человека. На его биовремя влияют сезонные и суточные циклы. Также влияет земное магнитное поле. Оно «пуль-сирует» с частотой 8-16 колебаний/сек. Это совпадает с a-ритмом биопотенциалов го-ловного мозга.

Сильное воздействие на многие земные процессы оказывает солнечная активность. Она имеет одиннадцатилетнюю циклич-ность. На вторые сутки после мощных вспышек на Солнце почти в 3 раза возрас-тает (при прочих равных условиях) число автоаварий и самоубийств.

Однако, человеку присуще и то, что не свойственно его собратьям по животному царству. Он зависит от циклических процес-сов в социокультурной среде.

Более того, социокультурные ритмы способны оказывать воздействие на окру-жающую природную среду. Антропогенная деятельность нарушает некоторые естест-венные биогеохимические процессы и циклы в биосфере.

Перейдем к циклам, на которых в значи-тельной мере сказываются внутренние для организма причины. Для ребенка в мате-ринской утробе важнейшим биоритмом яв-ляется ритм своего и материнского сердца. Поэтому новорожденный радуется музы-кально-звуковым воздействиям с подобным ритмом. Характерным примером внутренне обусловленной биоритмики является жен-ский менструальный период (примерно 28 суток), полуторачасовая периодичность ноч-ных эрекций как у мужчин, так и у женщин.

Определенные физиологические ритмы характеризуют и функционирование мозга. Современная электроэнцефалограмма не может определить, о чем думает человек. Однако она хорошо показывает степень ум-ственного напряжения. Четко выделяются такие ритмы:

1) d (дельта) — ритм – глубокий сон (самые медленные импульсы);

2) a (альфа) — ритм – спокойное бодрство-вание при закрытых глазах, легкая дремота; при открывании глаз исчезают (выше гово-рилось, что на этот ритм также влияет «пульсация» магнитного поля Земли);

3) q (тета) — ритм – ритм озабоченности;

4) b (бета) — ритм – внимание, напряженная активность, мышление (50-1000 импуль-сов/сек).

Описанным ритмам мозга соответствуют колебания электромагнитных полей, кото-рые в 100 миллионов раз слабее, чем уро-вень магнитного поля Земли.

Как показывают наблюдения, «куль-минационные взлеты» мышления происхо-дят довольно редко, минут 5 за день. Свиде-тельствующие о них веретенообразные зуб-цы на кривых линиях появляются лишь при напряженных размышлениях, острых дис-куссиях, решении трудных задач.

Согласно распространенным представле-ниям, существуют жизненные ритмы, кото-рые имеют общую причину происхождения, но протекают на разных уровнях: 23 дня – физиологический цикл, 28 – эмоциональный, 33 – ментальный (интеллектуальный) . Чем они обусловлены? И с какого момента вести отсчет?

Рассматриваемые биоритмы начинают свои колебания с мощного выброса в крово-ток адреналина и первого вздоха новорож-денного. Словно мать-природа, выпуская ребенка на жизненную орбиту, форсирует в этот ответственный момент важные режимы его жизнедеятельности.

Описанные циклы проявляются в течение всей жизни человека, обусловливая подъе-мы и спады соответствующих форм актив-ности. При совпадении 3-х биоциклических минимумов или критических дней некото-рые японские фирмы освобождают сотруд-ников от работы, требующей повышенной концентрации внимания. В одном из наших городов на ЭВМ вычисляли трудные дни для водителей городского транспорта и оставля-ли их работать в гараже – в результате ава-рийность стала заметно меньше.

При совпадении максимумов трёх биоцик-лов человек словно летает на крыльях. Женщина в такой период «коня на скаку ос-тановит, в горящую избу войдет». Но будет лучше, если жизнь ей позволит в это время заниматься творчеством, побивать мировые рекорды или рожать…

Хронобиология (биоритмология) изуча-ет биологическое время во всех его много-образных формах. Цивилизация нарушает природные ритмы. Особенно это на себе чувствуют люди, вынужденные работать по ночам (например, метростроевцы, астроно-мы) или те, кто часто меняет свое местопре-бывание и соответственно — часовые пояса (летчики, космонавты, спортсмены).

Давно замечено, что если человек оказы-вается непосредственно в природной среде, он возвращается к естественным ритмам. Иногда им лучше следовать и в интенсивно нервной городской жизни. Чередуя напря-женную работу с отдыхом, можно добиться гораздо большего, чем изнуряя себя бес-прерывным трудом. Не случайно в некото-рых офисах стали появляться кушетки для релаксации.

И все же будем помнить, что мы обладаем великим даром – силой воли. Человек может приказать себе, сказав «Да», когда усталый организм подсказывает «Нет». Либо наобо-рот, человек может сказать себе: «Нет!», хотя организм просит: «Да!» И в результате до-биться поставленной цели.