Биологические ритмы и их закономерности

С понятием ритм связано представление о гармонии, организованности процессов в природе (с греческого ``ритмос'' --- соразмерность, стройность). Идея ритма привлекала внимание многих мыслителей Древнего Мира, и еще Аристотель говорил о периодичности явлений окружающего мира.

Среди наук, исследующих колебания разнообразных процессов, биоритмология одна из самых молодых. Ее основы были заложены в 18 веке: в 1729 г. французский астроном де Мэран открыл адаптацию живых организмов к вращению Земли (см. Б.С.Алякринский, 1983), а в 1801 г. английский астроном В.Гершель подметил, что урожаи пшеницы периодически меняются в соответствии с циклами солнечной активности (см. Л.И.Куприянович, 1976). И уже позже, в 1814 г. эти факты были обобщены Ж.Вире в понятии ``живые часы'' (см. Ю.Ашофф, 1984). Но как самостоятельное и единое научное направление биоритмология (хронобиология) сформировалась только в 1960г., когда был проведен первый международный симпозиум по биологическим часам в Колд-Спринг-Харборе.

Современная хронобиология рассматривает ритмические процессы в отдельных клетках и поведенческих актах целостного организма, увязывая с такими крупномасштабными явлениями, как лунные, земные, солнечные и другие космические циклы (А.Л.Чижевский, 1928; Э.Бюннинг, 1964; A.Sollberger, 1965; П.Я.Соколов, 1969; С.И.Степанова, 1971; Н.И.Моисеева, 1978; Б.С.Алякринский, 1983). На сегодня ставится задача не только доказать наличие ритмов, замерить параметры (период, амплитуда, акрофаза, мезор), но и разработать классификацию, изучить особенности отдельных ритмов, установить их природу (эндогенность или экзогенность) и найти способы практического применения.

Классификация ритмов

Классификация ритмов зависит от выбранных критериев: по их собственным характеристикам, по функциям, которые они выполняют, роду процесса, порождающего колебания, и по биосистеме, в которой наблюдается цикличность (F.Halberg, A.Reinberg, 1967; Н.И.Моисеева, В.М.Сысуев, 1981; Б.С.Алякринский, 1983).

Спектр возможных ритмов жизни охватывает широкий диапазон масштабов времени --- от волновых свойств элементарных частиц (микроритмов) до глобальных циклов биосферы (макро- и мегаритмов). Пределы их длительности --- от многих лет до миллисекунд, группировка иерархическая, но границы между группами в большинстве случаев условны. Верхнюю границу среднечастотных ритмов устанавливают на отметке 28ч. -- 3 сут. (Н.И.Моисеева, В.М.Сысуев, 1981). Периоды от 28ч. до 7 сут. либо относят к единой группе мезоритмов, либо часть их (до 3 сут.) включают в среднечастотные, а от 4 сут. --- в низкочастотные. Наиболее же популярна классификация биологических ритмов, опубликованная в работе Ф.Халберга и А.Рейнберга (F.Halberg, A.Reinberg, 1967), которая приведена в таблице 1.

Таблица 1. Спектр биологических ритмов

В живой природе наиболее отчетливо выражены ритмы с периодом около 24 ч., названные Ф.Халбергом циркадианными (лат. circa --- около, dies --- день) (Ф.Халберг, 1964). Позднее этот префикс ``цирка'' был использован для всех остальных трех эндогенных ритмов, отвечающим циклам внешней среды: околоприливных, окололунных, окологодовых (circatidal, circalunar, circannual). Ритмы с периодом более коротким, чем у циркадианных, определены как ультрадианные, с более длинным --- инфрадианные. Среди инфрадианных ритмов выделяют циркасептидианные с периодом (7±3 сут.), циркавигинтидианные (21±3 сут.), циркатригинтидианные (30±5 сут.) и цирканнуальные (1 год±2 мес.).

Однако существующие классификации, фиксируя те или иные биоритмы, не предусматривают их взаимоперехода. В результате иногда возникает ситуация, когда некоторые ритмические процессы, протекающие в живой материи, не вписываются в данные рамки. Этот пробел восполняет спектр физиологических ритмов, предложенный Н.А.Агаджаняном (Н.А.Агаджанян, Н.Н.Шабатура, 1989).

Несмотря на существование значительного числа ритмов, они составляют единую систему. Это обнаруживается в их стремлении к синхронизации, временной согласованности, при которой достигается равенство или кратность периодов, появляется упорядоченность во времени наступления разных фаз одного или нескольких колебаний (И.И.Брехман, 1971).