Современная биоритмология-это наука, рассматривающая ритмические процессы от самого их зарождения в таинственных глубинах клетки до таких сложных и крупномасштабных явлений, как лунные и сезонные ритмы в жизни природы.
Прочитав на обложке заголовок «Биоритмы», вы открываете книгу, скорее всего, с надеждой, что, быть может, ученые наконец разобрались в эмоциональных, физических и интеллектуальных биоритмах человеческого организма и подскажут вам, в какой день лучше пробежать марафонскую дистанцию или защищать докторскую диссертацию, а в какой-заранее принимать валидол. Авторы весьма критически отнеслись к этой проблеме, поскольку точного расчета ритмов наука дать не может. И дело отнюдь не в слабости современной биологии, а в принципе, согласно которому организована природа.
Любой биоритм-это не предписание, данное откуда-то свыше, не воинский устав и даже не бесцеремонный будильник. Мы настолько привыкли к жестким связям, к зубчатым
колесам, сцепленным друг с другом, что ищем подобное и в природе, и в самих себе. Однако организация природы куда более сложна. Жестко детерминированная система была бы беспомощной и жалкой в природе, где все так похоже и так бесконечно разнообразно, где все закономерно и ничто не повторяется. Поэтому биологический ритм, с одной стороны, должен быть устойчив и по возможности независим от случайных воздействий и состояния организма (плохи были бы те часы, которые показывали бы время в зависимости от настроения их обладателя), а с другой-должен все время подстраиваться к конкретным условиям среды, чтобы дать организму максимальные возможности к адаптации.
Нет такого биологического ритма, который совсем не зависел бы от условий, окружающих организм. Вы не задумывались над тем, почему без всякого будильника утром начинает звенеть в небе жаворонок, раскрываются цветы, вылетают из улья пчелы? Это не привычное нам точное распи-: сание: «Подъем в 6 часов [ утра», а каждый день-немно-
го разное время в зависимости от погоды, времени года, состояния самого организма.
Итак, биоритм-это не часы, тикающие на руке их обладателя, а особый механизм, позволяющий организму оптимально приспособиться к меняющимся условиям. Как происходит подстройка биоритма к условиям среды? В каждом ритме, как правило, запрограммированы интервалы времени, когда организм особенно чувствителен к определенным изменениям внешних условий. И в зависимости от их изменений именно в это время фаза ритма сдвигается либо вперед, либо назад, как бы подлаживаясь к ним. Мы назвали эти интервалы времени временем потенциальной готовности. Подобные сдвиги фазы ритма возникают в каждом цикле. Отсюда вытекает очень важный вывод, что у биоритма нет четко определенного периода, но есть диапазон, в пределах которого этот период может меняться в зависи- i мости от условий. i
Так, в наглухо закрытом ] термостате и при постоянном режиме освещения (в темноте или на свету) животные и растения удивительно точно отмеряют интервалы времени, близкие к суточным. Но с величина этих интервалов за- i висит от уровня освещенно- i сти: в темноте они не такие, с
как на свету. Авторы пишут о так называемом правиле Ашоффа, согласно которому изменение периода циркадно-го ритма в таких постоянных условиях зависит от образа жизни животного: с увеличе- '• нием уровня освещенности у дневных животных он убывает, у ночных - возрастает.
Однако исключений из правила Ашоффа почти столько же, сколько фактов, его подтверждающих. И дело оказывается не в том, дневной образ жизни ведет животное или ночной, а в том. как соотносятся друг с другом задержки или опережения фазы отдельного времени потенциальной готовности в циклах.
Какова же роль биоритмов? Прежде всего биоритмы (не все, но многие) помогают организму согласовывать свою деятельность с меняющейся средой. Кроме того, в организме одновременно протекают сотни тысяч самых разнообразных процессов, которые обязательно должны быть так или иначе согласованы друг с другом. Биоритмы и есть то «расписание», по которому работает вся эта сложная система. Только, как мы уже отмечали, согласованность эта не абсолютна : масса клеток и их комплексов плохо слушают центральную команду-«на месте им виднее». Да и среди идущих в эрганизме процессов часто
встречаются противоположные по своему характеру. И вот ритм работает подобно светофору, который поочередно пропускает поток машин то в одном направлении,то в другом. Если светофор сломается, возможны катастрофы.
Мы привыкли к тому, что каждой функцией управляет свой центр. Организм способен измерять время, значит, в нем есть биологические часы. И опять это не слишком удачная аналогия с нашими в общем-то примитивными техническими устройствами. Да, авторы книги довольно подробно пишут о центрах, заведующих службой времени у некоторых животных. Но все это центры, управляющие суточной ритмикой. В организме же масса самых разнообразных ритмов: и с периодом в несколько часов, и недельные, и лунно-месячные, и годичные. Да и сами суточные ритмы не есть результат деятельности только одного центра. Давно уже было установлено, что вырезанные из кишечника хомяка и положенные в теплый физиологический раствор кусочки сокращаются с суточным периодом. А ведь ведущий центр у грызунов находится в мозгу. У некоторых насекомых два мозговых центра: левый и правый. Обычно они работают синхронно, но если, например, освещать левый глаз, а правый затемнять, то для
одной половины головы будет день, а для другой-ночь. Так что биологические часы в общем оказались «размытыми» по всему организму.
Никто не может сомневаться в том, что биоритмы есть, что их много и что они разные. Но источников биоритмов по сути только два. Во-первых, генераторы некоторых биоритмов находятся в самом организме, во-вторых, биоритмы могут возникать как реакция на изменение внешних условий. Мышь сидит в клетке в термостате, и днем и ночью она освещена одной тусклой лампой, и все же ее поведение ритмично. Не говорит ли это о том, что она воспринимает какие-то геофизические факторы, например суточные изменения геомагнитного поля, проникающего сквозь стены лаборатории? Против подобного происхождения биоритма существует весьма весомое возражение-ритм в таких постоянных условиях перестает быть строго суточным. Живые часы начинают спешить либо отставать, и в результате их ход перестает соответствовать местному времени. Можно, конечно, возразить, что постоянные условия в этом случае только регулярно сдвигают стрелки (фазу наблюдаемых процессов), а центральный механизм, который воспринимает синхронизирующий сигнал, продолжает рабо-
Содержание
Предисловие редактора
перевода....... 5
Предисловие..... 9
Некоторые основные понятия ........ 11
Суточные ритмы ... 17 Движения растений ... 17 Важнейший из факторов-
свет......... 19
Приспособление ритмов к среде: ритм, задающий фазу.......... 20
Светочувствительность . . 23 Прекращение синхронизирующего влияния .... 24 Правило Ашоффа .... 26 Второстепенные синхронизирующие факторы ... 28 Химические основы устойчивости ритмов..... 30
Нечувствительность к температуре окружающей среды ......... 32
Биологические часы в роли «сторожа у ворот» ... 34 Сколько же часов существует в организме: одни
или несколько?..... 37
Обученная или наследственная ритмичность? . . 41 Где могут находиться часы? ......... 46
Теория внешних и внутренних часов....... 46
Трудно устранимые воздействия окружающей среды ......... 50
Точные «суточные» биологические часы и неточные
ритмы........ 53
Попытки локализовать внутренние часы .... 55 Центральные часы животных ..... '. . . . 56
Представления о механизме
часов........ 62
Влияние Луны на жизнь
на Земле....... 69
Влияние ритма, задаваемого движением Луны ... 69
Взаимодействие приливного и суточного ритмов . . 71 Часы, регулирующие ритмы ......... 76
Синхронизирующие раздражители, связанные с приливами и отливами . . 77 Лунно-месячные циклы . . 81 Явления с годичным ритмом ......... 85
Регуляция ритмичности: изменение продолжительности дня и ночи .... 85 Организмы короткого и
длинного дня..... 87
Механизм фотопериодической чувствительности . . 92 Связь с другими суточными ритмами...... 96
Годичные ритмы внутренней регуляции..... 98
Ориентация с помощью
часов........102
Как пчелы ориентируются во времени и в пространстве .......103
Возвращение к месту обитания......... 108
Сезонные миграции птиц . 112 Навигация почтовых голубей .........115
Ритмы человека .... 117 Условия наблюдения суточных ритмов.....117
Наблюдения за циклом сон-бодрствование . . . 118 Температура тела и работоспособность ......120
Ритм сердца как градусник 123 Ритм деятельности почек . 124 Чувствительность к внешним воздействиям .... 124 Десинхронизация суточных
ритмов........131
Ритмы с более длинными
периодами......136
Мода-да, но наука ли?.. 138
Литература.....152
Послесловие к русскому изданию ........153
