Биологические ритмы связанные с солнцем

Что такое биоритмы, или Как научиться эффективно учиться

Биологические часы человека влияют на работоспособность и успеваемость в школе. Давайте выясним, как использовать знания о биоритмах и особенностях своего организма для улучшения учёбы.

Что такое биоритмы

Биоритмы — это не какое-то мистическое понятие вроде астрологии или веры в приметы. Это неотъемлемое свойство всего живого вокруг нас. Учёные считают, что самая первая клетка, возникшая на Земле, получила повреждения под воздействием ультрафиолета в светлое время суток, а в ночное время — восстановилась. У каждого организма есть свои циклы, которые помогают ему чередовать фазы активности и восстановления. Человек не исключение. От соблюдения биоритмов зависит его способность учиться и работать быстрее и эффективнее, принимать решения, чувствовать радость жизни.

Биологические ритмы (биоритмы) — это периодические изменения интенсивности и характера биологических процессов, которые сами поддерживаются и воспроизводятся в любых условиях.

Биоритмы бывают разные — от полуторачасовых до годовых. Более всего на работоспособность организма влияют суточные, или циркадные, ритмы.

Циркадные (циркадианные) биоритмы — это колебания интенсивности различных биологических процессов в организме, связанные со сменой дня и ночи.

История исследования циркадных ритмов началась в 1729 году, когда французский астроном Жан-Жак де Меран, заметив ежедневное движение листьев у мимозы стыдливой, предположил, что у растения есть свой механизм, подобный циклу сна и бодрствования у человека.

С тех пор суточные (циркадные) ритмы подвергались тщательному изучению: учёные скрещивали растения, исследуя гены, отвечающие за формирование циркадного ритма, анализировали поведение животных, ставили эксперименты с участием людей.

В 2017 году открытие молекулярных механизмов, контролирующих циркадный ритм, группой учёных (Джеффри Холл, Майкл Росбаш и Майкл Янг) было удостоено Нобелевской премии, что лишний раз подчёркивает значимость изучения биоритмов.

Приведём лишь несколько научных фактов о биологических ритмах, важных для нашей темы:

Особенности циркадных ритмов определяются наследственностью и передаются на генетическом уровне.
Свет — наиболее эффективный сигнал, поддерживающий баланс суточных ритмов. Специальные клетки сетчатки глаза человека, реагируя на свет, посылают сигнал напрямую в супрахиазматическое ядро — центр контроля циркадных ритмов в организме человека.
Даже при отсутствии естественного света циркадные циклы в организме человека сохраняются. В ходе эксперимента, где люди были изолированы от естественного света и часов, у них вырабатывался 25-часовой циркадный ритм.
Использование искусственного света увеличивает циркадный ритм. В том самом эксперименте переход на 25-часовой суточный режим был связан с тем, что люди по своему усмотрению могли пользоваться искусственным светом. В скорректированном виде циркадный ритм составил 24 часа 11 минут.

Что происходит при нарушении циркадных ритмов

При частой смене часовых поясов и, как следствие, режима дня, может возникнуть джетлаг — «рассогласование» циркадных ритмов. Джетлаг сопровождается бессонницей, апатией, усталостью, депрессией.

К другим расстройствам, связанным с суточными ритмами, относятся так называемая «бессонница выходного дня», синдром задержки или опережения фазы сна, нерегулярный ритм сна и бодрствования. Каждое из этих нарушений сна способно подорвать психическое равновесие и работоспособность.

Влияние биоритмов на работоспособность и успеваемость

Индивидуальные особенности суточных биоритмов называют хронотипом человека. Мы знаем о трёх хронотипах: «совы», «жаворонки» и «голуби». А учёные выделяют целых семь хронотипов, но для удобства они объединены в эти три группы:

Ранний хронотип («жаворонки») предпочитают ранний подъём (4-6 утра). Легко просыпаются, наиболее активны и работоспособны по утрам, но быстро утомляются к вечеру, сонливость наступает уже в 20-22 часа. Плохо адаптируются к изменению распорядка дня.
Средний хронотип («голуби») пробуждаются с 6 до 8 утра, клевать носом начинают с 22 до 24. Пики активности у них наблюдаются с 10 до 12, и с 16 до 18, а в обеденное время работоспособность падает.
Поздний хронотип («совы») просыпаются с 8 до 10 утра, ложатся спать после 24 часов. Наиболее активны в вечернее и ночное время, с утра у них плохая работоспособность.

Изменение эффективности у разных хронотипов связано с изменением уровня гормонов — серотонина, мелатонина и кортизола. Так, уровень мелатонина у «жаворонков» к вечеру падает, а у «сов», наоборот, находится на пике.

Хронотип и успехи в школе

«Жаворонкам» и «голубям» живётся проще в современном городском ритме. Совам по утрам трудно быть концентрированными, вникать в новый материал и быстро реагировать на изменения. В то же время этому хронотипу проще работать с объёмными домашними заданиями: к вечеру их работоспособность достигает пика, тогда как «жаворонки» и «голуби» уже начинают спать на ходу.

Однако по словам учёных, ярко выраженный хронотип имеется всего у 20% людей. Остальные находятся как бы на стыке и при необходимости могут скорректировать свои биологические часы в нужную сторону.

Кроме того, многие люди, особенно школьники и студенты, ошибочно причисляют себя к «совам». Зачастую отсутствие бодрости по утрам связано с недостаточным количеством сна, а вечерняя бодрость и бессонница до полуночи — с активным использованием ноутбуков и телефонов вечером. Яркий экран и постоянный поток информации мешают мозгу настроиться на плавный отход ко сну.

Хронотипы и обучение в онлайн-школе

Обучение в домашней онлайн-школе «Фоксфорда» одинаково комфортно для всех «птичек». И вот почему:

Меньшее количество учебных часов, чем в обычной школе. Сравниваем: пятиклассник в домашней онлайн-школе «Фоксфорда» тратит в неделю 14 часов на вебинары и 5 — на самостоятельные занятия. В обычной школе нагрузка порядка 24-25 часов в неделю. При этом выполнять домашние задания представитель каждого хронотипа может в наиболее продуктивное для себя время, подстраиваясь под свои биологические часы.
Больше свободного времени по утрам. Сборы в школу и дорога до неё — это 1,5-2 часа бесценного времени. Именно их не хватает «совам», чтобы выспаться, а «жаворонок» может потратить утренние часы на самостоятельное изучение материала вместо тряски в автобусе или метро. Занятия в «Домашней школе Фоксфорда» начинаются не раньше 10 утра по московскому времени — можно полноценно выспаться, позавтракать и настроиться на учёбу.
Возможность сосредоточиться. На онлайн-занятиях школьник находится дома и раздражающие факторы в виде шума назойливых соседей по классу, холода, яркого или, наоборот, тусклого света, которые ещё больше снижают уровень концентрации «сов» по утрам, отсутствуют. Можно создать идеальные условия для учёбы дома и полностью погрузиться в материал.
Возможность просмотреть запись занятий. Все онлайн-занятия доступны в записи: «сова», например, может дополнительно посмотреть вечером тему, которая трудно далась утром, а «жаворонок» — освежить знания с утра.
Привычка планировать. Большее количество свободного времени и занятия для самостоятельного изучения дают возможность выстраивать жизнь исходя из своих биоритмов. Понимание, как эффективно учиться в школе, используя особенности своего организма, поможет и во взрослой жизни.

Как эффективно применить знания о хронотипах: советы школьникам

Эти рекомендации помогут поддерживать в порядке циркадные ритмы организма и избегать нарушений сна:

Подстраивайтесь под солнечный свет. Попробуйте не задёргивать шторы плотно на ночь, чтобы утром солнечный свет помогал организму проснуться и настроить свои биологические часы. А также старайтесь чаще бывать на свежем воздухе в течение дня.
Не злоупотребляйте искусственным освещением. Конечно, совсем от него отказаться не получится, но попытайтесь хотя бы свести его к минимуму по вечерам. В книге «Найди время. Как фокусироваться на главном» Джейк Кнапп, ведущий разработчик Google, рассказывает, как ему помогает засыпать «искусственный закат»: за 1,5-2 часа до отхода ко сну он постепенно уменьшают интенсивность света в доме, а за час до сна прекращает пользоваться гаджетами, чтобы дать глазам и мозгу отдохнуть. Воспользуйтесь этим советом для настройки собственных биочасов.
Ложитесь спать и вставайте в одно и то же время. Привычка отсыпаться до обеда в субботу или воскресенье никак не поможет накопить запас сна на всю неделю, а вот сбить циркадные ритмы в организме может. Вставать в выходные позже можно, но не более, чем на 1,5-2 часа. Это правило поможет сохранить работоспособность на высоком уровне и после выходных.

Знание сильных и слабых сторон своего хронотипа помогает учиться быстрее и эффективнее, повышать работоспособность согласно биологическим часам. Нужно соблюдать лишь несколько правил.

«Жаворонки»

Не назначайте встречи, занятия с репетитором, важные события на поздний вечер.
При смене режима или часовых поясов давайте себе дополнительные пару часов для восстановления.

«Голуби»

Учитывайте кратковременный спад активности днём — можно попробовать дневной сон.
Снизьте количество активных событий вечером.

Повышайте свой уровень энергии по утрам за счёт питательного завтрака, витаминов, утренней зарядки, пробежки или небольшой прогулки.
Изучайте техники запоминания и тренируйте способность концентрироваться, чтобы повысить свои шансы на усвоение нового учебного материала по утрам.
Дополнительные занятия или курсы, выполнение творческих работ переносите на ранний вечер.
Способствуйте более раннему засыпанию за счёт уменьшения количества искусственного света, отказа от использования гаджетов за час до сна.

И, конечно, строго обязательным для всех «птичек» является 8-9 часовой сон, иначе, вне зависимости от хронотипа, по утрам вы всегда будете несчастной «совой», а по вечерам — измотанным «жаворонком».

Изучите свои привычки, узнайте свои биоритмы и пусть ваш учебный процесс всегда будет интересным и комфортным! До встречи на занятиях!

Источник

Биологические ритмы человека

Биологические ритмы в живой природе

Каждую весну распускается зеленая листва, каждую зиму выпадает снег. С восходом солнца растения раскрывают свои цветы, первый луч падает на зеленый лист и запускает процессы фотосинтеза. Перелетные птицы осенью собираются в теплые края, белка запасает спелые орехи, а медведь и еж ищут укрытие поудобнее, чтобы пережить неблагоприятное холодное и голодное зимнее время.

Изучая поведение животных в природе, внимательный наблюдатель замечает, что птицы начинают готовиться к перелету с первыми признаками приближающейся осени. Хозяин таежных лесов медведь начинает искать место для спячки еще до того, как ударят первые морозы и снегопады заметут лесные тропы.

И горе тому животному, которое не успеет до холодов. Без помощи человека оно обречено на гибель, как Серая шейка в одноименной детской сказке. Медведь, поднятый среди зимы из берлоги, получает прозвище медведь-шатун. Злой, голодный, ходит по лесу, нагоняя страх на охотников, но и он обречен на мучительную гибель от голода. Мясом такого погибшего зверя брезгуют даже падальщики.

Можно заметить, что еще до появления первых признаков смены сезона, поведение животных меняется. И это не зря. Таким образом природа позволяет живым организмам заблаговременно подготовиться к грядущим переменам в природе и предупредить стресс, связанный с перестройкой сложных биохимических процессов и физиологических функций во время действия неблагоприятного фактора с помощью биологических ритмов организма.

Определение понятия биоритмы

Биоритмы — сформированная в ходе эволюции модель приспособления, проявляющаяся в виде повторяющихся изменений характера и степени выраженности биохимических и физиологических реакций, характеризующая способность живых существ выживать в периодически изменяющихся условиях среды.

Способность организма изменять процессы жизнедеятельности под влиянием условий внешней среды генетически обусловлена и характерна всем живущим организмам. Она характерна не только отдельным клеткам, но и целым популяциям.

Биологические ритмы организма человека сформировались за миллионы лет эволюции и определяются движением планеты Земля.

годовые циклы — обусловленные движением планеты вокруг Солнца;
месячные — зависящие от движения Луны вокруг Земли и их совместным вращением вокруг Солнца;
суточные — привязанные к вращению планеты Земля вокруг собственной оси.

Влияние этого ритмического рисунка накладывается на всех обитателей (растения, домашние и дикие животные, многоклеточные и одноклеточные организмы) на нашей удивительной планете. И человек – не исключение. Испокон веков он живет в сложной системе биоритмов, от изменяющихся за несколько секунд молекулярных, происходящих в живой клетке и обеспечивающих процессы энергетического обмена, до длительных годовых, связанных с движением Земли вокруг Солнца.

Хронобиология

Исследование ритмических колебаний биохимических и физиологических процессов в живых организмах в зависимости от суточных, годовых, либо лунных циклов продолжаются со Средневековья до наших дней. Прорывом в исследованиях стали опыты Е.А. Форсгрена, шведского физиолога, который в уникальных опытах на лабораторных кроликах выявил суточные колебания в клетках печени уровня гликогена — сложного полисахарида, участвующего в энергетическом обмене.

Лишь в 1960 году на симпозиуме в Cold Spring Harbor Laboratory, после того, как доклады исследователей, представляющих различные отрасли науки, были заслушаны, выяснилось, что ученые из разных областей физиологии, биологии, генетики, биохимии описывали одни и те же феномены, связанные с изменением активности процессов во времени, и приняли решение выделить хронобиологию как отдельную науку.

Исследование биохимических процессов продолжается. В настоящее время ученые выделяют около 300 различных биохимических и физиологических процессов в организме человека, активность которых изменяется на протяжении времени и регулярно чередуется, имея свои минимумы и максимумы значений.

Классификация биоритмов

Согласно классификации советских ученых-медиков Н.И. Моисеевой и В.Н. Сысуева (1961), в зависимости от периода — промежутка времени между двумя максимальными или минимальными значениями — биологические ритмы делятся на:

высокочастотные ритмы (длительность от миллисекунды до 30 мин);
среднечастотные (длительность от получаса до 28 часов). В эту категорию входят ультрадианные ритмы, продолжительностью до 20 часов, и циркадные, продолжительностью около суток;
низкочастотные ритмы (длительностью от 28 часов). В этой категории дополнительно выделяют:
- мезоритмы (инфрадианные – от 28 часов до шести дней и циркасептанные — длительностью около семи суток);
- макроритмы (длительностью от двадцати дней до одного года);
- мегаритмы (длительностью в десять и более лет).

Высокочастотные ритмы длятся от миллисекунды до получаса. К этой категории относятся сердечные сокращения, дыхательные движения, волны перистальтики в кишечнике. Медицинская аппаратура позволяет зафиксировать ритмы и получить сведения о функции различных систем человеческого организма. Электроэнцефалография регистрирует периодическую активность головного мозга, электромиография — мышечную активность, электрокардиография — сердечные сокращения, и данные используются не только в научных целях, но и для диагностики патологии.

К среднечастотным относятся биоритмы с продолжительностью от 30 минут до 6 дней. В эту группу входят циркадианные или циркадные (суточные) ритмы: повышение температуры тела к восемнадцати часам и снижение до минимума к полуночи, цикл «сон-бодрствование», о котором подробно рассказано на странице 22 учебника «Биология 10 класс» под редакцией В.И.Сивоглазова. Изменения некоторых показателей можно зафиксировать при суточном исследовании — холтеровском мониторировании ЭКГ или артериального давления. И такие исследования широко применяются в медицине для подбора необходимого лечения.

В группу низкочастотных ритмов относят колебания с периодичностью от 28 часов до десятилетий. В данный раздел входят менструальный цикл у женщин, а также годовые ритмы. Так, зимой по сравнению с летом, снижается в крови содержание сахара, увеличивается количество АТФ и холестерина.

Ранее считали, что как таковых, недельных ритмов у живых организмов нет, а деление на недели пошло от чередований фаз луны еще со времен Древнего Вавилона. И только в последнее время, когда биохимия сделала гигантский шаг вперед, и появилась возможность определить концентрацию биологически активных веществ не только в крови, но и в моче, ученые выявили колебания гормональных показателей, выделяемых надпочечниками, с примерным семидневным циклом.

В ходе астрономических наблюдений установлено, что за время оборота Солнца вокруг своей оси, который составляет двадцать семь суток, регистрируются различные значения магнитного поля между планетами Солнечной системы. Положение Земли изменяется с периодичностью в 6,75 суток. Планета оказывается в разнообразных секторах солнечного магнитного поля, что вызывает изменения планетарного геомагнитного поля, которое влияет на климатические условия, а также жизнедеятельность живых организмов.

В последние десятилетия ритмы современной жизни с ночными клубами, предприятиями, работающими круглосуточно, путешествиями на другую сторону земного шара значительно влияют на биологические ритмы человека. Учитывая влияние социальной жизни на физиологию человека, выделяют:

физиологические ритмы;
геофизические ритмы;
социальные ритмы.

Физиологические биоритмы — непрекращающаяся работа биохимических процессов в каждой клетке организма, для обеспечения чередования циклов вдоха-выдоха, непрерывного сокращения сердца, для бесперебойной работы системы кровообращения и других систем. Они обеспечивают жизнедеятельность организма независимо от условий среды обитания. Способность физиологических ритмов к изменениям обеспечивает адаптационный резерв человека к существованию в экстремальных условиях от архипелагов Арктики до жаркой пустыни Каракум.

Вращение Луны вокруг нашей голубой планеты, и Земли вокруг Солнца приводит к смене сезонов года в окружающей природе и формированию геофизических биоритмов, которые обеспечивают перестройку физиологических биоритмов под сезонные климатические изменения.

Социальные биоритмы формируются под влиянием условий жизни, принятых в обществе, где человек обитает: сменная работа, чередование труда и пассивного отдыха, активная клубная жизнь у молодежи или приверженность ЗОЖ. Через некоторое время стабильных чередований физических нагрузок, труда и отдыха у человека формируются автоматические колебания, близкие к его обычному циклу труд-отдых. Наличие социальных биоритмов подтверждает высокую способность человека адаптироваться к окружающей его среде.

Подводя итоги, отметим, что к сегодняшнему дню хронобиология достигла определенных успехов и позволила сделать ряд выводов, касающихся живой природы:

Биоритмы характерны не только высокоорганизованным многоклеточным организмам, а всем уровням организации живой природы — от одноклеточных организмов и отдельных клеток многоклеточного организма, до популяций, биогеоценозов и биосферы в целом. Это доказывает, что наличие биоритмов — общее свойство живых систем. О ритмичности, как свойстве биосферы подробно рассказано в учебнике «Биология 11 класс» под редакцией В.И.Сивоглазова.
Поддержание постоянства внутренней среды организма (гомеостаза), динамическое равновесие и приспособление организма к изменяющимся условиям внешней среды обеспечиваются благодаря регуляторным механизмам биоритмов.
Влияние на биоритмы происходит на эндогенном, генетически обусловленном уровне, а также тесно связано с модифицирующим влиянием внешних или социальных факторов. Что подтверждает связь живого организма со средой обитания.
Выявлены периодические изменения чувствительности организмов к различным химическим и биологическим веществам, а также к физическим воздействиям. Так ученые доказали, что наименьшая болевая чувствительность в период около 18 часов, а прием некоторых препаратов наиболее эффективен в утренние часы. Эти знания дали толчок для развития на стыке медицины, хронобиологии и математики молодой науки хрономедицины, изучающей влияние лекарственных воздействий на организм человека в связи с биоритмами.
Изменяя условия внешней среды искусственно, человек поставил зависимость биоритмов от внешних условий себе на службу. Искусственно изменяя температуру, влажность и продолжительность освещенности в теплицах, получают урожай тропических плодов круглый год или регулируют яйценоскость птицы на протяжении всего года.

Исследования биоритмов не прекращаются, и в 2017 году группа ученых из США получили Нобелевскую премию за открытие молекулярных механизмов, управляющих циркадными ритмами.

Источник