· дослідити можливість використання даної теми дослідження на уроках біології та в позакласній діяльності вчителя.

Предметом дослідження є поведінка самців щурів лінії Вістар при різних світлових режимах.

Об’єкт дослідження: самці щурів, які знаходились в різних світлових режимах утримання.

1. Біоритми, як загальні властивості живого

Життєдіяльність різноманітних істот, незалежно від складності їх організації, протікає в незакінченній зміні станів, незупинної адаптації до навколишнього середовища за рахунок пластичності і рухомості властивих їм функціональних можливостей. Але подібна перебудова організму і погодження його систем з постійно змінюючимися умовами навколишнього середовища можливі лише при наявності безперервних коливальних процесів всередині організму. Причини цього в тому, що". адаптація, являючись однією з фундаментальних властивостей біосистеми, тісно пов’язана з її іншою фундаментальною властивістю - циклічностю. ”. Баєвский Р.М. (1979)

Основою гомеостаза і гомеокінеза - властивості організма зберігати постійність внутрішнього середовища і в той же час змінювати функціональний стан організму у відповідності з умовами навколишнього середовища - є ритмічна активність всіх систем, їх гармонійне пропорційне поєднання. Ритмічні коливання процесів являють собою загальну характеристику активності біологічних систем і основу їх регуляції і цілісності. [1]

Ритмічність і діапазон коливання фізіологічних, біохімічних, біофізичних і імунологічних процесів лежать в основі життєдіяльності живого організму. Періодичність функцій - енергетично вигідна і найбільш оптимальна форма життєдіяльності. Погодженість у часі і просторі всіх життєзабезпечуючих систем зумовлює нормальне функціонування організму. Напруженість його існування, в свою чергу, свідчить про інтенсивність впливу зовнішніх і внутрішніх факторів середовища. Всі ці явища сьогодні розуміються як біоритми - ритми життя. За образним висловлюванням Н.Я. Перна “життя - є складна тканина, що складається з безкінечних різноманітних ритмів”.

щур біоритм поведінкова реакція

С.И. Степанова (1977) стверджує, що життя - це ритм, втрата якого рівносильна смерті. Таким чином, виникнення життя йшло в напрямку ускладнення і удосконалення просторової і часової організації.

Біоритми - це послідовне чергування процесів напруги і розслаблення (Bunning, 1961, 1973), повторення однієї і тієї ж послідовності подій у фізіології координації часу (Hal berg, 1964, 1977). Вони являються невід’ємною властивістю живих систем і складають основу їх організації, незалежно від періодичності зовнішніх змін (Pittendrigh, 1964). За A. Sollberger (1965), це регулярні і якісні зміни біологічних процесів на всіх рівнях організації живого. B. Goodwin (1966), наголошує, що упорядкованість біосистем, існує не лише в просторі (морфологія організмів), але і в часі, про що свідчить погодженість їх поведінки.

Біоритми проявляються в багаточисленних адаптивних реакціях на періодичні зміни факторів навколишнього середовища. Вони являють собою цілий комплекс цитологічних, фізіологічних, поведінкових і інших реакцій, направлених на підтримку оптимальної послідовності фаз життєдіяльності в умовах коливання впливів середовища. Чим точніше біологічні реакції організма приурочені до окремого часу доби чи року, тим вище їх адаптація до умов існування. Істоти, які в ході еволюції виробили різні форми добової активності, змогли більш повніше освоїти природні міста середовища існування. Наявність в біогеоценозах суспільств, активність яких має періодичність, сприяє досконалішому використанню організмами енергетичних ресурсів по всій території. Завдяки різному ритму життя різні види можуть існувати на одній території, зберігаючи при цьому видову ізоляцію. В залежності від кліматичних умов змінюється характер біоритмів активності організмів. Різниця в протіканні активних фаз біоритмів однієї популяції спеціалізують групи по тим чи іншим “часовим” нішам і сприяють їх ізоляції. Використання різними видами різних “часових” ніш в межах однієї екологічної ніші являє собою еволюційний процес адаптативної радіації. Разом з тим функціонально-динамічні властивості організма відрізняються окремою стійкістю, константністю і, навіть, консервативністю, що являється проявом індивідуальних особливостей біоритміки і реактивності. Тому механізми адаптації і збереження добового динамічного стереотипу тісно пов’язані з стійкістю біоритмічного гомеостазу

(Василевський Н.Н., 1973; Баевський Р.М., 1977; Моісеєва Н.І., 1978; 1980).

Отже, біоритми - це функціональні системи організма, що забезпечують гомеостаз внутрішнього середовища, і адаптаційні реакції за відношенням до факторів навколишнього середовища побудовані так, що їх регулювання направлене на збереження цілісності системи, підтримку її стійкості і збереження рівноваги як єдиної функціональної системи на основі законів симетрії і гармонії. Завдяки наявності власних коливальних систем організм має здатність сприймати ритм навколишнього середовища та узгоджувати з ними власні ритми, проводячи настрій і сонастрій всіх підсистем у відповідності зі своїми потребами. При цьому зовнішні часові фактори не індукують ритмів, що перебігають в організмі, а лише впливають на них, - “захоплюючи”, модулюючи і т.д. Ось чому, біологічний годинник - “механізм часової організації функціональних процесів”, закріплено на кожному структурному рівні організації організму.

1.1 Структурні елементи біоритма

Життя організма складається з безперервних процесів життєдіяльності протягом доби, тому найбільш важливою є циркадна ритміка змін показників і параметрів стану організма. Біоритміка живого багатозначна - вона складається з найрізноманітніших ритмічних коливань, протяжністю від долей секунди до тривалих багатоденних чи багатомісячних змін (Сисуєв В.М., 1981; HalbergF., 1969; SinzR., 1978). Але, не дивлячись на цей широкий діапазон коливань, вони всі мають окремі елементи, схожі у всіх ритмічних типах.

Біоритм відображає зміни якого-небудь показника чи властивості протягом окремого часу, тому при графічному зображенні ритма на одній осі координат відкладають величину досліджуваного показника, а на іншій осі - інтервал часу проведення вимірів. Зміни функціональних показників можна умовно уявити у вигляді синусоїди і на ній виділити такі структурні елементи ритма: період, амплітуду, фазу, акрофазу. Перпіод - проміжок часу між двома повторюючимися вихідними точками ритмічної кривої, наприклад, між двома підйомами чи пониженнями, що називаються фазами ритма. Амплітуда - величина варіації досліджуваного показника чи, інакше, половина величини періодичної зміни в даний момент, взяту як різницю між максимальним відхиленням і середнім значенням. Часто її виражають в процентах від всіх значень амплітуд за час спостереження ритму і називають мезором , який можна приблизно визначити на графіку, провівши пряму лінію по середині відстані між найбільшими значеннями амплітуд кожної фази ритма. Час максимального відхилення досліджуваного показника протягом періоду ритма називається акрофазою .

Одним з найважливіших елементів біоритма є його базисний рівень , вимірюємий як мода ряда найменших значень абсолютних величин показника. Він являє собою той рівень функціонального показника, на якому виявляються коливання в сторону збільшення чи зменшення амплітуд і по всій величині базисний рівень може бути низьким, середнім чи високим. Ця властивість біоритмів лежить в основі їх класифікації. Базисний рівень звичайно розраховують за довгий проміжок спостереження ритміки (тиждень, місяць) і прийоговизначенні неприймають до уваги різкі пониження показника, так як він виражає моду ряда мінімальних значень показника. Аналіз робіт з біоритмів доводить, що зміна функціональних показників у різних організмів може бути схожа за періодом, частотою, фазою, але протікати на різному базисному рівні. Останній, для значень якого-небудь показника, наприклад, вмісту гормонів, цукру, мікроелементів в крові, сечі, слині, величина артеріального тиску і інші показники, являють собою досить стійку величину для досліджуваного, що зберігається довгий час майже незмінною, і її зміна може спостерігатися лише в момент проходження важливих фаз в онтогенезі (пубертальний період, клімакс і т.д.). У випадку хвороби чи якихось інших різких змін стану органі (стресова реакція) базисний рівень може різко змінюватись, що зразу наголошує на порушенні в стані функціональних систем, регуляторної функції нервової системи і зміні внаслідок цього в системі гомеостаза.

Важливою додатковою характеристикою біоритма є також розмах коливань , т. б. величина тих меж, в межах яких відбуваються коливання досліджуваних показників, чи, говорячи іншими словами, варіабельність значень амплітуд досліджуваних показників за відношенням до мезора. Цей показник показник характеризує пластичність досліджуваних функцій організма, степінь його адаптованості за даним параметром, варіабельність параметрів біоритма.

Проведені дослідження доводять, що високі функціональні можливості організма: стійкість до дії інфекційних агентів, виражена адаптація при тривалих перельотах, висока працездатність і т.д., спостерігаються у людей з відносно високим базисним рівнем, великим розмахом коливань, стійкою часовою структурою біоритма і відносною постійністю акрофаз (Моісеєва Н.І., Сисуєв В.М., 1981). В той же час встановлено, що найбільш легко пристосовуються до змінної праці ті люди, у яких відмічені низькі значення амплітуд біоритмів окремих показників (ReinbergA. etal., 1978).

Для точної оцінки, опису і аналізу біоритмів введені також і інші показники, наприклад, коефіцієнт синхронізації функцій, показники добової активності (Баевський Р.М., 1976), коефіцієнт степені організованості добового ритма (Моісеєва Н.І., Сисуєв В.М., 1981) і ряд інших показників оцінки біоритмів, що мають спеціальне значення (HalbergF. etal., 1977). Всі ці показники є похідними від основних параметрів ритма.

1.2 Класифікація біоритмів

Біологічні ритми охоплюють широкий діапазон періодів - від долей секунд на молекулярному рівні, до багатьох років - на надорганізмовому. З підвищенням рівня структурної організації матерії подовжується період набутих нею коливань. Ускладнення функціональної організації системи веде до створення ієрархічної черговості часових рівнів.

Існують класифікації біоритмів, що грунтуються на їх функціональній значимості, на рівні організації біологічної системи, рівні гомеостатичних механізмів. Найбільше розповсюдження має поділ біоритмів в залежності від їх частоти (періоду).

Найбільш повна класифікація частоти біологічних ритмів дана в праці Ашоффа, в якій виділено п’ять класів біоритмів:

1) ритми високої частоти - від долей секунди до 30 хвилин (осцилляції на молекулярному рівні, ритми електроенцефалограмми, скорочення серця, дихання, перистальтика кишечника);

2) ритми середньої частоти - від 30 хвилин до 28 годин, включаючи ультрадіальні (до 20 год) і циркадні (20 - 28 год);

3) мезоритми, до яких відносяться інфрадіальні (28год - 6 днів) і циркасептальні (біля 7 днів);

4) макроритми з періодом від 20 днів до 1 року;

5) Мегаритми з періодом в десятки і багато десятків років.

Існують також інші класифікації [9], згідно яким виділяють 6 головних ритмів:

1) добові, зумовлені 24-годинною сонячною активністю, але, проте, часто вони стають навколодобовими, чи циркадними;

2) лунні ритми, пов’язані з добою місяця, продовженість якої дорівнює 24години 50 хвилин і визначаються періодом зміни положення Місяця за відношенням до Землі;