– это реакция организма на изменение времени года. Актуальная информация. Сезонные изменения физиологических функций

Сезоны — это времена года, отличающиеся погодой и температурой. Они меняются в зависимости от годового цикла. Растения и животные прекрасно приспосабливаются к этим сезонным изменениям.

Времена года на Земле

В тропиках никогда не бывает очень холодно или очень жарко, там только два сезона: один — влажный и дождливый, другой — сухой. У экватора (на средней воображаемой линии) жарко и влажно в течение всего года.

В умеренных зонах (за пределами линий тропиков) бывает весна, лето, осень и зима. Обычно чем ближе к Северному или Южному полюсу, тем прохладнее лето и холоднее зима.

Сезонные изменения у растений

Чтобы образовывать питательные вещества и расти, зеленые растения нуждаются в солнечном свете и воде. Больше всего они растут весной и летом или во влажный период. Они по-разному переносят зиму или сухое время года. У многих растений есть так называемый период отдыха. Многие растения накапливают питательные вещества в утолщенных частях, находящихся под землей. Их надземная часть умирает, растение отдыхает до весны. Морковь, лук и картофель — такого типа растения, накапливающие питательные вещества, которые используют люди.

Такие, как дуб и бук, сбрасывают листву осенью, потому что в это время недостаточно солнечного света для образования в листьях питательных веществ. Зимой они отдыхают, а весной на них появляются новые листочки.

Вечнозеленые деревья всегда покрыты листвой, которая никогда не опадает. Чтобы узнать больше о вечнозеленых и сбрасывающих листья деревьях.

У некоторых вечнозеленых деревьев, таких, как сосна и ель, листья длинные и тонкие, называемые иголками. Многие из вечнозеленых деревьев растут далеко на севере, где лето короткое и прохладное, а зима суровая. Сохраняя свою листву, они могут начать расти, как только придет весна.

В пустынях обычно очень сухо, иногда там вообще ие бывает дождя, а иногда случаются очень короткие сезоны дождей. Семена прорастают и дают новые всходы только в дождливый период. Растения цветут и очень быстро дают семена. В них накапливаются питательные вещества

Сезонные изменения у животных

Некоторые животные, такие, как рептилии , чтобы выжить в холодный или сухой сезон, уменьшают свою активность и засыпают. Когда становится теплее, они возвращаются к активному образу жизни. Другие животные ведут себя иначе, у них есть свои способы выживания в суровые периоды.

Некоторые животные, такие, как соня, спят всю зиму. Это явление называется спячкой. Все лето они едят, накапливая жир, чтобы зимой можно было спать, не принимая пищи.

Большинство млекопитающих и птиц выводят детенышей весной, когда везде много пищи, так что они успевают подрасти и окрепнуть к зиме.

Многие животные и птицы каждый год предпринимают длинные путешествия, называемые миграциями, в места, где больше пищи. Например, ласточки вьют гнезда в Европе весной, а осенью улетают в Африку. Весной, когда в Африке становится очень сухо, они возвращаются.

Карибу (называемые северными оленями в Европе и Азии) тоже мигрируют, проводя лето за Полярным кругом. Огромные стада поедают траву и другие мелкие растения там, где тает лед. Осенью они переходят к югу, в район вечнозеленых лесов, и поедают такие растения, как мох и лишайник, находящиеся под снегом.

Смена сезонов происходит довольно часто и для каждого из нас это означает, как минимум, необходимость обновления гардероба. Как максимум выступает естественное стремление организма адаптировать все органы и системы под новый климатический сезон, укрепить иммунитет, активизировать определённые области мозга, запустить или замедлить те или иные процессы. За всё это вместе отвечают сезонные биоритмы человека.

Процессы сезонных биоритмов

Смена сезонов оказывает немалое влияние на человека, его жизнедеятельность и мышление, хотя сегодня человек практически не замечает перемен, то есть просто не обращает на них внимания и не соотносит их именно с переходом зимы в лето, осени - в зиму и т.п. Между тем, практически каждая клеточка нашего организма ожидает, когда изменится световой день, как поменяют своё движение ветра и климатические циклоны, насколько станет холоднее и многое-многое другое.

Процессы, подчиняющиеся естественному ходу смены сезонов, определяют адаптивные способности человека к окружающей его среде, но не только природной, но и социальной – сезонные биоритмы определяют стрессоустойчивость личности, его интеллектуальную предрасположенность.

За основу влияния сезонных биоритмов на деятельность человека можно взять следующую закономерность: в весенне-летний период нервная система более чувствительна и возбуждена, быстро реагирует на перемены, в осенне-зимний же период происходит обратная реакция нервной системы, активность органов снижается, интеллектуальные способности притупляются. В зимний период люди часто склонны к долгим депрессиям, легче поддаются заболеваниям, тяжелее выходят из хронической усталости. Весной мы можем наблюдать подъём защитных функций организма и более активную выработку гормонов, в том числе гормона «счастья» и половых гормон.

Деятельность всех органов и систем зависит от явления сезонных биоритмов и от того, насколько легко или тяжело оно переносится самим человеком. Даже основные циркадные ритмы, которые имеют центральное значение для развития и жизнедеятельности человека, также сильно зависят от протекания сезонных.

Почему важно учитывать влияние сезонных биоритмов

Есть множество факторов, которые подтверждают прямую зависимость влияния сезонных изменений в природе на изменения в организме, в том числе механические, то есть совершаемые другими людьми. В зависимости от климатического сезона:

Лучше или хуже проходят хирургические вмешательства;
усваиваются или не усваиваются лекарства, ухудшается их действие на организм;
быстро или с осложнениями проходят болезни, а также возрастные изменения;
могут возникать эмоциональные всплески, как положительного, так и отрицательного характера;
можно подобрать наилучший период для беременности и вынашивания ребёнка;
есть вероятность подобрать благоприятный период для конкретного человека в рабочей и личной сфере.

Последствия для общего здоровья при нарушении сезонных биоритмов

Так как процессы сезонных биоритмов в человеческом организме отвечают практически за всё, то и последствия при нарушении данных биологических явлений затрагивают практически все органы и системы. В свою очередь долго ждать «неисправностей» от системы биоритмов не приходиться, чему способствует жизнь в цивилизованном мире, в обществе, давно забывшем о том, что такое следование природному зову.

Несмотря на то, что зима является периодом пережидания и накопления сил для нашего организма, мы нещадно используем его в работе, заполняем обилием ненужной пищи на праздниках, усугубляя течение многих заболеваний. Усиливается в это время и течение стрессов, накапливается усталость, что в итоге приводит к затяжным депрессиям уже в весенне-летний период.

Но это лишь поверхностные проблемы. Если заглянуть немного глубже, мы увидим, что даже частичное несоблюдение сезонных биоритмов, стремление «переломать» свои естественные потребности, приводит к нарушениям в работе клеток, передаче генетического кода. Это в свою очередь влияет на адаптивные способности уже будущих поколений. Именно поэтому слежение за изменением собственного состояния в период перемены сезонов очень важно, как важна сама жизнь. Главной задачей человека, стремящегося сохранить естественные способности своего организма к защите, развитию и размножению, является чуткость к себе самому, своему физическому и душевному состоянию. На помощь же придёт составление индивидуальных графиков активности.

У каждого вида в процессе эволюции выработался характерный годичный цикл интенсивного роста и развития, размножения, подготовки к зиме и зимовки. Это явление получило название биологического ритма. Совпадение каждого периода жизненного цикла с соответствующим временем года имеет решающее значение для существования вида.

Наиболее заметна связь всех физиологических явлений у организма с сезонным ходом температуры. Но хотя она влияет на скорость жизненных процессов, все же не служит главным регулятором сезонных явлений в природе. Биологические процессы подготовки к зиме начинаются еще летом, когда температура высока. Насекомые при высокой температуре все-таки впадают в зимующее состояние, у птиц наступает линька и появляется стремление к перелету. Следовательно, какие-то другие условия, а не температура влияют на сезонное состояние организма.

Главным фактором регуляции сезонных циклов у большинства растений и животных является изменение продолжительности дня. Реакция организмов на продолжительность дня получила название фотопериодизма . Значение фотопериодизма видно из опыта, показанного на рисунке 35. При искусственном круглосуточном освещении или продолжительности дня более 15 ч сеянцы березы растут непрерывно, не сбрасывая листьев. Но при освещении в течение 10 или 12 часов в сутки рост сеянцев даже летом прекращается, вскоре происходит сбрасывание листьев и наступает зимний покой, как под влиянием короткого осеннего дня. Многие наши листопадные древесные породы: ива, белая акация, дуб, граб, бук - при длинном дне становятся вечнозелеными.

Рисунок 35. Влияние длины дня на рост сеянца березы.

Продолжительность дня определяет не только наступление зимнего покоя, но и другие сезонные явления у растений. Так, длинный день способствует образованию цветков у большинства наших дикорастущих растений. Такие растения называют длиннодневными. Из культурных к ним относятся рожь, овес, большинство сортов пшеницы и ячменя, лен. Однако некоторые растения, преимущественно южного происхождения, например хризантемы, георгины, для цветения нуждаются в коротком дне. Поэтому они зацветают у нас лишь в конце лета или осенью. Растения такого типа называют короткодневными.

Сильно сказывается влияние длины дня и на животных. У насекомых и клещей длина дня обусловливает наступление зимнего покоя. Так, при содержании гусениц бабочки-капустницы в условиях длинного дня (более 15 ч) из куколок вскоре выходят бабочки и без перерыва развивается последовательный ряд поколений. Но если гусениц содержать при дне короче 14 ч, то даже весной и летом получаются зимующие куколки, которые не развиваются в течение нескольких месяцев, несмотря на достаточно высокую температуру. Подобный тип реакции объясняет, почему в природе летом, пока день длинный, у насекомых может развиваться несколько поколений, а осенью развитие всегда останавливается на зимующей стадии.

У большинства птиц весенний, удлиняющийся день вызывает развитие половых желез и проявление гнездовых инстинктов. Осеннее сокращение дня вызывает линьку, накопление запасных жиров и стремление к перелету.

Длина дня является сигнальным фактором, определяющим направление биологических процессов. Почему именно сезонные изменения длины дня приобрели такое большое значение в жизни живых организмов?

Изменение длины дня всегда тесно связано с годовым ходом температуры. Поэтому длина дня служит точным астрономическим предвестником сезонных изменений температуры и других условий. Это объясняет, почему у самых разных групп организмов умеренных широт под влиянием движущих сил эволюции сформировались специальные фотопериодические реакции - приспособления к климатическим изменениям в различное время года.

Фотопериодизм - это общее важное приспособление, регулирующее сезонные явления у самых разных организмов.

Биологические часы

Изучение фотопериодизма растений и животных показало, что реакция организмов на свет основана на чередовании в течение суток периодов света и темноты определенной длительности. Реакция организмов на продолжительность дня и ночи показывает, что они способны измерять время, т. е. обладают какими-то биологическими часами . Эту способность имеют все виды живых существ, от одноклеточных до человека.

Биологические часы, кроме сезонных циклов, управляют многими другими биологическими явлениями, природа которых еще недавно оставалась загадочной. Они определяют правильный суточный ритм как активности целых организмов, так и процессов, происходящих даже на уровне клеток, в частности клеточных делений.

Управление сезонным развитием животных и растений

Выяснение роли длины дня и регуляции сезонных явлений открывает большие возможности для управления развитием организмов.

Различные приемы управления развитием используют при круглогодичном выращивании на искусственном свету овощных культур и декоративных растений, при зимней и ранней выгонке цветов, для ускоренного получения рассады. Предпосевной обработкой семян холодом достигают колошения озимых культур при весеннем посеве, а также цветения и плодоношения уже в первый год многих двулетних растений. Увеличивая длину дня, удается повысить яйценоскость птиц на птицефермах.

Не секрет, что зима и холод влияют на наш организм. И довольно сильно: начиная с настроения и заканчивая частыми простудами, сонливостью и проч. Поделюсь основными моментами, как комфортно пережить зиму. Ничего нового я, наверное, вам не скажу, потому что сон, спорт и свежий воздух по-прежнему остаются главными источниками сил и здоровья для человека. Но в зимнее время года во всем есть свои нюансы:

1. Если зимой вы проводите много времени на улице, вам требуется больше калорий в суточном рационе по сравнению с теплыми временами года. Женщинам 1500 ккал в день. Мужчинам 1800 ккал в день. “Лишними” они не станут, так как будут затрачены на обогрев организма. Чтобы не тянуло на нездоровый фаст-фуд, сознательно добавьте в питание полезные жиры в виде растительных масел, орехов или жирной рыбы. Иммунитету зимой нужна усиленная поддержка, поэтому позаботьтесь о достаточном количестве витаминов и микроэлементов в рационе. Выбирайте натуральные сезонные продукты. И тут очень кстати будет вспомнить национальную русскую кухню. Квашеная капуста, чеснок, клюква богаты витамином С, а свекла содержит много глутамина - незаменимой аминокислоты, которая является своего рода «топливом» для иммунной системы. Также ее много в мясных и молочных продуктах.
2. Короткий световой день угнетающе действует на настроение. От нехватки ультрафиолета в организме снижается выработка серотонина. Это может приводить к сонливости, лени и даже депрессии. Старайтесь бывать на улице в светлое время суток, например, прогуливайтесь в обеденный перерыв. Кроме того, следуйте режиму: не позволяйте себе засиживаться допоздна, чтобы не просыпаться затемно и максимально застать световой день. Здорово бодрят и улучшают настроение . Они как раз и активизируют выработку серотонина и эндорфина.
3. Обязательно высыпайтесь. Зимой это важное условие профилактики простудных заболеваний.
4. Как и летом, не забывайте много пить, поскольку искусственные источники отопления сильно сушат воздух, и вместе с ним пересыхают наша кожа и слизистые. Однако если летом организм сам требует воды, то зимой пить надо вне зависимости от того, испытываете вы жажду или нет.

Многие исследователи отмечают, что сезонная изменчивость физиологических процессов схожа с суточной периодичностью оных. То есть состояние организма летом и зимой напоминает таковое днем и ночью соответственно. В сравнении с летом, зимой в крови снижается содержание сахара (аналогичное явление наблюдается и ночью), увеличивается количество АТФ (является универсальным источником энергии для всех биохимических процессов, протекающих в живых системах) и холестерина.

Стоит отметить, что повышение массы тела зимой может быть связано не только с повышением уровня холестерина, а и с рядом других факторов, среди которых:

1. Щитовидная железа, гормоны которой влияют на обмен веществ, - ведет себя менее активно, тем самым обмен веществ замедляя.

2. Продолжительность светового дня зимой ощутимо меньше, чем в другое время года. Авитаминоз.

3. В зимний период мы большую часть времени проводим в помещении.

Помимо изменений в физическом состоянии, происходит и ряд психо-эмоциональных преобразований (читай: депрессия). Существует даже термин - «зимняя депрессия» - это расстройство, при котором у людей в зимнее время года наблюдаются следующие симптомы:

1. Слабая концентрация внимания, снижение интеллектуальной активности.

2. Различные нарушения сна. Сон становится дольше, но не является восстанавливающим. Усиленная потребность в дневном сне, затрудненное либо же преждевременное пробуждение ото сна.

Во время сильных морозов и ветров 200-300, а иногда и 500 пингвинов собираются толпой и, выпрямившись во весь рост, плотно прижимаются друг к другу, образуя так называемую "черепаху" - плотный круг. Этот круг медленно, но непрерывно вращается вокруг центра, сгрудившиеся птицы согревают друг друга. После бури пингвины расходятся. Французских ученых поразила такая "общественная" терморегуляция. Измеряя температуру внутри "черепахи" и по ее краям, они убедились, что при 19° мороза температура птиц в центре доходит до 36° тепла, причем ко времени измерения температуры птицы голодали уже около 2 месяцев. В одиночку пингвин ежедневно теряет в весе свыше 200 г, а в "черепахе" - около 100 г, т. е. вдвое меньше "сжигает горючего".

Мы видим, что особенности приспособления имеют огромное значение для выживания вида. В мае - июне, когда в Антарктиде зима, императорские пингвины откладывают яйца весом около 400-450 г. До дня откладки яйца самка голодает. Затем самки-пингвины на 2 месяца отбывают в поход за едой, а самцы все это время ничего по едят, согревая яйцо. Как правило, птенцы выходят из яйца после возвращения матери. Птенцы выращиваются матерью примерно с июля по декабрь.

Антарктической весной льдины начинают таять и разламываться. Эти льдины уносят молодых и взрослых пингвинов в открытое море, где малыши окончательно формируются в самостоятельных членов удивительного общества пингвинов. Такая сезонность проявляется из года в год.

Сезонные изменения физиологических процессов наблюдаются и у человека. Об этом накоплены многочисленные сведения. Наблюдения ученых свидетельствуют о том, что "усвоение ритма" (А. А. Ухтомский) происходит не только в микроинтервалах времени, но и в макроинтервалах. Наиболее яркими из временных циклических изменений физиологических процессов являются годичные сезонные изменения, тесно связанные с сезонными метеорологическими циклами, а именно повышение основного обмена весной и снижение его осенью и зимой, увеличение процента гемоглобина весной и летом, изменение возбудимости дыхательного центра весной и летом. Ученые установили, что содержание гемоглобина и количество эритроцитое в крови человека зимой на 21 % выше, чем летом. Максимальное и минимальное кровяное давление из месяца в месяц по мере похолодания повышается. Разница между летним и зимним уровнем кровяного давления достигает 16%. Особенно чувствительны к сезонным изменениям сосудистая система и кровь. Максимальное и минимальное кровяное давление в летнее время ниже, чем зимой. Количество эритроцитов летом у мужчин несколько выше, а у женщин ниже, чем зимой, а показатель гемоглобина, наоборот, у мужчин в летнее время ниже, а у женщин выше, чем в другие времена года. Цветной показатель крови в летний период ниже, чем в другие сезоны.

Несколько иные данные получил А. Д. Слоним с сотрудниками при наблюдении за людьми, проживающими в условиях Севера. Они обнаружили, что более высокий процент гемоглобина крови наблюдается в летние месяцы, а наименьший - зимой и весной. Большой экспериментальный материал по изучению сезонной динамики эритроцитов, гемоглобина, кровяного давления, пульса, реакции оседания эритроцитов (РОЭ) накоплен М. Ф. Авазбакиевой в условиях Средней Азии и Казахстана. Обследовано около 3000 человек (2000 мужчин и 1000 женщин). Показано, что РОЭ у мужчин летом несколько ускоряется, однако по прибытии в горы во все сезоны года, как правило, отмечается ее замедление. Ученые считают, что наблюдаемые в горах изменения РОЭ обусловлены действием солнечной радиации. Эти изменения указывают на общее благоприятное действие высокогорного климата на человека и уменьшение белкового распада при акклиматизации.

В условиях лаборатории, воздействуя на человека ультрафиолетовыми лучами, можно вызвать изменения, аналогичные тем, которые наблюдаются в естественных условиях высокогорья. Регулярно, в течение продолжительного времени обследуя 3746 человек, проживающих в Киеве, В. В. Ковальский установил, что максимальное содержание гемоглобина в крови у мужчин бывает весной (в основном в марте), а у женщин - зимой (чаще всего в январе). Минимальное содержание гемоглобина наблюдается у мужчин в августе, у женщин - в июле.

У низших обезьян (павианов-гамадрилов) установлены сезонные колебания таких биохимических показателей крови, как содержание сахара, холестерина, остаточного азота, белков, аденозинтрифосфорной кислоты. Он обнаружил, что в зимнее время снижалось содержание в крови сахара и повышалось содержание аденозинтрифосфорной кислоты и холестерина по сравнению с летним периодом. Обнаружено, что если в средней полосе уровень основного обмена зимой значительно падает и это, вероятно, обусловлено тем, что зимой сокращаются световые раздражения (короткий день) и уменьшается двигательная активность человека, то при переезде человека зимой из средней полосы в условия субтропиков Абхазии он как бы переносит свой организм из зимних условий в условия весны и лета. В этих случаях обмен повышается, дыхательный коэффициент в зимние месяцы практически не меняется и остается таким же, как и летом. Эти изменения автор рассматривает как своеобразный случай извращения сезонного ритма у человека.

По мнению некоторых исследователей, наблюдаемая в течение года сезонная изменчивость физиологических процессов до некоторой степени повторяет их суточную периодичность, причем состояние организмов летом и зимой в какой-то мере совпадает с их состоянием днем и ночью. Изучая поведение летучих мышей в пещере Адзаба под Сухуми, А. Д. Слоним отмечает, что суточные периодические изменения терморегуляции во времени совпадают с вылетом мышей из пещеры - периодом их активности вечером и ночью, причем эта ритмика лучше всего выражена весной и летом.

Весна, весна... Каждая весна волнует нас заново. o Именно весной у всех нас от возраста независимо то волнующее ощущение, когда готов повторить вслед за поэтами и совсем молодыми людьми: все нынешней весной особое. Весна настраивает человека на особый лад, ибо весна - это прежде всего утро, раннее пробуждение. Все вокруг обновляется в природе. Но и человек часть природы, и весна совершается в каждом из нас. Весна не только время надежд, но и время тревог.

Спросите любого землепашца, и он ответит вам, что весной человек, связавший свою жизнь с землей, озабочен более чем когда бы то ни было. Мы обязаны ценить все времена года, все двенадцать месяцев. Разве не замечательна осень! Именно осень богата тучным урожаем в садах, полях и огородах, яркими красками, свадебными песнями. Со времен Пушкина повелось считать это время года той замечательной порой, когда к человеку приходит вдохновение, когда наступает прилив творческих сил ("И с каждой осенью я расцветаю вновь..."). Болдинская осень Пушкина - лучшее доказательство этому. Всемогущи чары осени. Но "как это объяснить?" - спрашивал себя поэт.

Пристрастие человека к тому или иному времени года обычно носит субъективный характер. И все же учеными замечено, что осенью у человека повышается обмен веществ и общий тонус организма, усиливаются жизненные процессы, наблюдается подъем жизненных функций, повышается потребление кислорода. Все это - естественная реакция приспособления, подготовки организма к долгой и трудной зиме. Кроме того, краски осени - желтые, красные - действуют возбуждающе на человека. После летней жары прохладный воздух бодрит. Картины увядающей природы, располагая поначалу к грусти, размышлениям, в последующем активизируют деятельность здорового человека.

А разве другие времена года - зима, лето не имеют своих прелестей? Между временами года нет пауз - жизнь непрерывна. Как ни суровы были морозы, как ни плотно стояла на дворе зима, все равно она заканчивается таянием снегов. А ясность весенних рассветов сменяется жарким летним днем. Взаимосвязь функции организма с сезонами, впервые подмеченная Гиппократом и Авиценной, долгое время не находила научного обоснования.

В настоящее время установлено, что одним из синхронизаторов сезонных ритмов, как и суточных, служит продолжительность светового дня. Данные экспериментальных исследований показывают, что высота эндогенного ритма достигает максимума в весенне-летний, а минимума - в осенне-зимний период. Анализ экспериментальных данных свидетельствует о том, что характерная особенность сезонных изменений реактивности организма - отсутствие однонаправленных сдвигов различных ее компонентов. Это дает основание полагать, что сезонные изменения зависят от биологической целесообразности каждого ее компонента, обеспечивающего постоянство внутренней среды организма. Весенне-летний функциональный максимум, вероятно, связан с репродуктивным этапом жизнедеятельности организма. Наблюдаемое в этот период одновременное усиление функции различных эндокринных желез служит четким показателем филогенетически закрепившейся особенности организма, направленной на усиление обменных процессов в период воспроизводства.

Сезонная периодичность жизнедеятельности организма - общее проявление адаптации организма к условиям окружающей среды. Синхронизация биологических ритмов с геофизическими циклами Земли, благоприятствующая видовой дифференцировке растений и животных, не утратила своего значения и для человека. Установлена зависимость частоты случаев различных заболеваний от времени года. Изучение приведенных данных и показателей госпитализации в разные сезоны года больных в трех крупных клиниках Ленинграда свидетельствует о том, что для разных заболеваний отмечается различная сезонность. Зимний период - наиболее неблагоприятный для больных гипертонической болезнью. Для больных коронарной болезнью особенно угрожаемым сезоном оказалась осень. Именно этот период характеризуется наибольшим количеством выездов врачей скорой помощи к больным инфарктом миокарда и стенокардией. По сравнению с другими сезонами года в весенний период зарегистрировано наибольшее количество нарушений мозгового кровообращения, а наименьшее летом.

Весенний и в меньшей степени осенний периоды - наименее угрожаемые для возникновения инфекционных заболеваний. Дальнейшее изучение сезонной периодичности заболеваний позволит выработать научно обоснованные лечебные и профилактические мероприятия.