Реферат. 1.2_Коллоквиум 5 (ответы). 1. Предмет, содержание и структура экологии. Понятие о эндо и экзоэкологии. Аут, дем, синэкология, экосферология, мегаэкология. Экофакторы (классификация, эволюция и взаимосвязь). Экологическая валентность. Экология
 Скачать 277.24 Kb.
|
|
17. Цели и задачи хронобиологии. Биологические ритмы. Хронобиология – отрасль науки, объективно исследующая и количественно оценивающая механизмы биологической временной структуры, включая ритмические проявления жизнедеятельности. Основа хронобиологии – биоритмология. В настоящее время временная организация биологических систем рассматривается как один из основных принципов их организации. Хронобиология является междисциплинарной наукой, которая проникает буквально во все разделы биологии. Хронобиология составляет фундамент хрономедицины, которая в настоящее время выглядит как дерево со многими ответвлениями (хронодиагностика, хронопрофилактика, хронофармакология, хронотерапия, хроногигиена и т.д). Биологические ритмы — фундаментальное свойство органического мира, обеспечивает его способность адаптации и выживания в циклически меняющихся условиях внешней среды. Биоритмы - циклические колебания интенсивности и характера биологических процессов и явлений. Параметры биоритма: Период (Т) - продолжительность одного цикла, то есть длина промежутка времени до первого повтора. Выражается в единицах времени. Частота- число циклов, завершившихся в единицу времени, - это частота процесса. Мезор (М) - уровень среднего значения показателей изучаемого процесса (среднее значение полезного сигнала). Позволяет судить о среднесуточной величине показателя, так как позволяет игнорировать случайные отклонения. Амплитуда (А) - наибольшее отклонение сигнала от мезора (в обе стороны от средней). Характеризует мощность ритма. Фаза ритма (Φ, φ,∅) - любая часть цикла, мгновенное состояние, момент цикла, когда регистрируется конкретная величина сигнала. При этом обычно длительность цикла принимают за 360° С, или 2π радиан. Акрофаза - точка времени в периоде, которое соответствует максимуму синусоиды, - когда отмечается максимальное значение исследуемого параметра. Имеет большое значение для фармакологической коррекции. Батифаза - точка времени в периоде, когда отмечается минимальное значение исследуемого параметра. 18. Медицинские аспекты хронобиологии. Определение понятий «норма», «здоровье», «болезнь» с хронобиологических позиций. Хронобиологические аспекты онтогенеза и проблемы адаптации. Понятие «хроном». Анализ хронодезмов показателей гомеостатических систем открывает путь к хронобиологическому способу определению возрастной периодизации онтогенеза, особенно, к определению биологического возраста. Скорость угасания амплитуды циркадианных ритмов и изменения их внутренних акрофаз так же могут служить мерой биологического возраста. Биологические ритмы в онтогенезе человека. Медицинское значение хронобиологии. Циркадианная организация биологических процессов в период постнатального онтогенеза человека изменяется строго закономерно по амплитуде. Становление циркадианных ритмов на ранних этапах онтогенеза у человека , развитие их до максимума в молодом и зрелом возрасте и последующее поступательное угасание амплитуд в старости. Знание траектории циркадианных биоритмов в онтогенезе позволяет оценить траекторию здоровья индивидуума и в определенной степени прогнозировать скорость течения биологического времени. Восстановление исходной биоритмики – показатель восстановления начального уровня здоровья, показывает, что скорость восстановления циркадианной временной структуры максимальна в молодом и зрелом возрасте, и замедлена в старческом. Хронобиология имеет большое значение для медицины. Хронобиология разрабатывает методы и средства для восстановления и гармонизации нарушенных биоритмов. Также аспекты хронобиологии используются для диагностики и лечения некоторых заболеваний Хронопатология – это изменения биологической временной структуры индивидуума, предшествующие функциональным расстройствам или органическим заболеваниям и зависящим от времени проявления болезней Хронофармакология и хронотерапия – лечения на основе индивидуального подхода(индивудуальные биоритмы). Хронодиагностика – обследование и прогнозирование, предотвращение различных заболеваний на основе биоритмологических показателей. Хроном - термин, обозначающий комплексную временную организацию живых систем независимо от их уровня организации и сложности. Хроном состоит из трех взаимосвязанных аспектов: ритмы разных частот, модулирующие друг друга, тренда, обуславливаемые возрастными изменениями, заболеваниями, лечение и выздоровлением, а также области шумов (хаотических изменений – недоступных описанию каких-либо закономерностей современными математическими средствами). 19. Понятие о циркадианной системе. Нервная и гуморальная регуляция циркадианной системы. Мелатонин и супрахиазматические ядра гипоталамуса. Циркадианная система У всех млекопитающих, включая человека, биологические часы регулируют большинство, если не все, циркадианные ритмы. Эти ритмы помогают организму синхронизировать свою активность с периодическими изменениями внешней среды и интегрировать/организовывать внутреннюю среду, т.е. синхронизировать внутренние процессы. Очевидно, что внешняя синхронизация необходима для выживания и гарантирует "правильность" поведения организма в данное время суток. Не менее важен, хотя и не так широко признается, тот факт, что эти биологические часы, как дирижер симфонического оркестра, координируют между собой внутренние изменения в организме. Циркадианные часы У млекопитающих, включая человека, циркадианный водитель ритма, или биологические часы, генерируют и поддерживают циркадианные ритмы. Они расположены в супрахиазматических ядрах (СХЯ) переднего гипоталамуса, на вершине перекреста зрительных нервов. При отсутствии временных стимулов (например, в пещере или бункере), циркадианные ритмы остаются стабильными и придерживаются собственной периодичности, значительно отличающейся от 24-часового цикла. В этих условиях циркадианные ритмы, как говорится, имеют "свободный ход". У человека среднее значение эндогенного периода циркадианных часов составляет 24,2 ч, т.е. каждые сутки наши биологические часы отстают на 12 мин от внешнего цикла свет/темнота. Для точного соответствия 24-часовой цикличности внешней среды циркадианные часы используют внутренние и внешние синхронизаторы, способные менять периодичность и фазность циркадианных ритмов. Цикл свет/темнота является главным синхронизатором для циркадианной ритмичности, хотя социальные факторы и физическая активность также могут иметь определенное значение. СХЯ получает информацию об освещенности напрямую через ретиногипоталамический тракт, зрительный путь, не связанный с обработкой зрительных стимулов, а также опосредованно через таламус, используя ретиногеникулогипоталамический тракт. Циркадианный осциллятор адаптирует свою функцию на основании интеграции разных параметров светового стимула: время воздействия, продолжительность, энергия и длина волн. Циркадианный водитель ритма имеет дозозависимую чувствительность к свету в течение всех 24 ч. Как и у других видов, свет в вечернее время (т.е. до установления минимальной циркадианной амплитуды температуры) стимулирует циркадианный водитель ритма человека к смещению фазы на более позднее время (т.е. задержке распорядка фазы), тогда как утренние световые стимулы (после минимума температуры) вызывают смещение фазы на более раннее время. Кривая фазной реакции описывает смещение фазы как функцию циркадианной фазы от стимуляции светом. Наряду с эффектом смещения фазы световые стимулы в ночное время также оказывают прямое ингибирующее влияние на секрецию мелатонина в эпифизе. Циркадианный водитель ритма также чувствителен к эффектам смещения фазы различных химических и фармакологических агентов, включая мелатонин (N-ацетил5-метокситриптамин), действующий на циркадианные часы через специфичные MT 1 - и MT2-мелатониновые рецепторы, расположенные в СХЯ. У здоровых людей секреция мелатонина, гормона эпифиза, который регулирует ритмы многих функций, подчиняется циркадианному ритму. Мелатонин участвует в синхронизации циркадианных часов к циклу день–ночь, передавая сигнальную информацию о цикле день–ночь в эндогенный циркадианный водитель ритма. Более того, мелатонин благодаря гипотермическим свойствам оказывает прямое влияние на циркадианный ритм температуры тела. Исключительной особенностью системы сигнализации эндогенного мелатонина является ритмичность секреции с длительным повышением концентрации мелатонина в течение ночи. 20. Эндогенные ритмы и их обоснование. Доказательства эндогенной природы ритмов. Правило Ю. Ашоффа. Эндогенные ритмы – это ритмы, задаваемые внутренними водителями ритма. Эндогенные ритмы часто уподобляют самоподдерживающимся колебаниям (автоколебаниям) в активных системах, то есть системах, колебания в которых при постоянном поступлении энергии продолжаются не затухая. Большинство авторов, в том числе признанный авторитет в области биоритмологии Дж.Л.Клаудсли – Томпсон, считают, что природа биоритмов эндогенна (врожденные биоритмы). В многовековой борьбе за сосуществование выжили те организмы, которые могли уловить изменения в природных условиях и настроить свой ритмический аппарат в такт внешних колебаний и передать это свойство генетически. Убедительные доказательства эндогенной природы основных биоритмов человека находят при исследовании биоритмов у однояйцевых близнецов: даже будучи разлученными вскоре после рождения они росли и развивались по одной генетической программе, жили по одним биологическим часам, одинаково прибавляли в весе, имели одинаковый пульс и др. Для объяснения этого внутреннего механизма предложена гипотеза «хронона» (К.Ерет, Э.Тракко), согласно которой в организме имеется участок молекулы ДНК («хронон»), контролирующий биоритмы. Другая гипотеза предполагает, что в генерации врожденных биологических ритмов участвуют клеточные мембраныпутем периодических изменений потоков ионов (прежде всего, калия) через них. Есть и противоположная точка зрения на природу биоритмов – американский профессор биологии Фрэнк А.Браун и его сторонники считают, что ритмические колебания, наблюдаемые в живых организмах, есть не что иное, как результат непрерывного воздействия космических и геофизических факторов проникающего характера. К силам такого рода Ф.Браун относит космические лучи. атмосферное давление, электромагнитные поля, магнитное поле Земли, ионизация атмосферы и т.д. Интенсивность этих потоков связана с фазами Луны и циклами солнечных пятен. Например, еще в 1934 г. братья Дель отметили, что смертность людей резко повышается в периоды всплесков солнечной активности. Сторонник третьей точки зрения по этому вопросу В.Х.Торп считает, что биологические ритмы приобретаются в результате обучения,запускаются самыми ранними впечатлениями от суточного цикла сразу после рождения и продолжают действовать в течение всей жизни. Физиолог Юрген Ашофф – основатель хронобиологии, установил в 1959 г. т.н. правило Ашоффа. Поскольку циркадные колебания организма тесно связаны с фотопериодичностью, у дневных животных бодрствование более продолжительно при постоянной темноте, в то время как у ночных животных активный период (бодрствование) более продолжителен при постоянном освещении. 21. Хронобиологическая концепция «волчка». Биоритмы и алкоголь. Виды десинхроноза. Профилактика десинхронозов. В 1980 Губиным Г.Д. была выдвинута концепция, согласно которой циркадианная организация живой системы, все амплитудно-фазовые отношения испытывают изменение в онтогенезе. Весь организм представляется с точки зрения концепции волчка в форме спирали с постепенно возрастающими оборотами с последующим, на более поздних этапах онтогенеза, сокращением оборотов спирали, а так же идущими процессами сдвига акрофаз. Гетерохронность – это различие наступления старения различных органов и тканей. Атрофия вилочковой железы начинается у человека в подростковом возрасте, половых желез – в климактерическом периоде, а некоторые функции гипофиза сохраняются на высоком уровне до глубокой старости. Вилочковая железа – это дольчатая железа позвоночных животных и человека, расположенная справа и слева от трахеи. Хорошо развита в молодом возрасте. Участвует в кроветворении, продуцируя лимфоциты, в регуляции роста и общего развития организма, в формировании иммунитета. Гетеротопность – выраженность процесса старения – неодинакова для разных органов и разных структур одного и того же органа. Возрастные изменения прежде всего начинают сказываться на нервной и сердечно-сосудистой системах, на функциях дыхания, обмене веществ и работе опорно-двигательного аппарата. Изменения со стороны центральной нервной системы дают о себе знать ухудшением памяти, ослаблением деятельности анализаторов (слух, зрение), рассеянностью, повышенной раздражительностью, преобладанием минорного настроения. Но особенно ощутимы изменения в сердечно-сосудистой системе. Гетерокатефтенность (от греч. “катефтенсис” — направление) — разнонаправленность возрастных изменений, связанная, например, с подавлением одних и активизацией других жизненных процессов в стареющем организме. Благодаря недавним исследованиям ученых Кентского университета (США) стало известно еще и то, что хроническое употребление алкогольных напитков приводит к сбоям биологических часов, что проявляется в нарушении повседневной активности человека, он теряет ощущение времени. Даже спустя несколько дней после употребления спиртных напитков, их содержимое продолжает оказывать негативное влияние на биоритмы. Исследования проводились на хомячках, чьи биоритмы синхронизированы с освещенностью в такой же степени, как и у человека. В ходе происходившего эксперимента их разделили на три группы: пьющие только воду, пьющие 10%-ный раствор спирта и пьющие 20%-ный раствор спирта. Употреблять выбранные жидкости животным предлагалось в таких количествах, в каких они хотели сами. Интересно то, что наиболее интенсивно хомячки начинали «злоупотреблять» спиртным раствором в начале ночной фазы суток, на которую приходится пик их активности в нормальных условиях. В итоге было выяснено, что чем большее количество алкоголя потребляли хомячки, тем сложнее им становилось переключать биоритмы при смене освещенности. С учетом того, что общее время активности было одинаковым у всех групп испытуемых, оказалось, что количество приступов активности у злоупотребляющих, «алкогольных» хомячков было в несколько раз меньше, нежели у их собратьев из контрольной группы. Более того, даже после прекращения употребления алкоголя, на третьи сутки биоритмы у этих животных оставались нарушенными, они просыпались раньше (почти на час), чем их «коллеги» из обычных групп. Таким образом, ученые выяснили, что потребление алкогольных напитков оказывает непосредственное влияние на деятельность расположенного в гипоталамусе участка головного мозга, отвечающего за соблюдение биоритмов, регулирующего соотношение «сон – бодрствование», а также контролирующего суточный цикл активности человека. Десинхроноз — нарушение суточного биоритма, характеризуемое расстройством сна, снижением работоспособности и целым комплексом других неприятных отклонений в состоянии здоровья. Внешний десинхроноз развивается при быстрой смене часовых поясов. При этом привычное время сна, а соответственно и работы, запаздывает при перелете на запад и наступает раньше обычного при перелете на восток. Профилактика внеш.д., например: - на ответственное спортивное соревнование в другом часовом поясе спортсменам следует приехать заранее, поскольку особенно трудно переносятся на новом месте первые 3 дня. Не случайно Международный олимпийский комитет перед проведением некоторых олимпиад рекомендовал спортсменам из разных широт прибывать на соревнования заранее, но не раньше, чем за 2 недели до соревнований, чтобы все участники были в равных условиях и успели адаптироваться к новому часовому поясу; - перед поездкой нужно хорошо высыпаться в течение нескольких дней. Внутренний десинхроноз заключается в нарушении естественных взаимоотношений суточных биоритмов разных органов и систем у человека, не покидающего своего временного пояса. Это связано со срывом существующей в нормальных условиях синхронности в биоритмической системе организма. Срыв чаще всего возникает по следующим причинам: нарушение правильного чередования труда и отдыха. Например, в начале семестра студенты не занимаются систематически, компенсируя отставание усиленной работой в конце семестра, когда надо сдавать зачеты и экзамены; сдвиг сна на непривычные часы суток или недостаточный сон («хронический недосып»). Профилактика внутреннего десинхроноза заключается в здоровом образе жизни, предусматривающем соблюдение оптимального режима занятий и отдыха (включая сон), режима питания и двигательной активности. 22. Биосфера как естественноисторическая система. Современные концепции биосферы. Термин «биосфера» введен австрийским геологом Зюссом в 1875 году для обозначения особой оболочки Земли, образованной совокупностью живых организмов, что соответствует биологической концепции биосферы. Вернадский развил это направление и разработал учение о биосфере как глобальной системы нашей планеты, в которой основной ход геохимических и энергетических превращений определяется живым веществом. Он распространил понятие биосферы не только на сами организмы, но и на среду их обитания, чем придал концепции биосферы биогеохимический смысл. Большинство явлений, меняющих в масштабе геологического времени облик Земли, рассматривали ранее как чисто физические, химические или физико-химические. С именем Вернадского связано также формирование социально-экономической концепции биосферы, отражающей ее превращение на определенном этапе эволюции в ноосферу вследствие деятельности человека, которая приобретает роль самостоятельной геологической силы. Учитывая системный принцип организации биосферы, а также то, что в основе ее функционирования лежат круговороты веществ и энергии, современной наукой сформулированы биохимическая, термодинамическая, биогеоценотическая, кибернетическая концепции биосферы. Биосферой называют оболочку Земли, которая населена и активно преобразуется живыми существами. Биосфера – это такая оболочка, в которой существует, и существовала в прошлом жизнь и которая подвергалась и подвергается воздействию живых организмов. |