Чтение онлайн

Наряду с неравномерностью «векторного» биологического времени, связанного с бренностью жизни живых существ, особенностью этого вида времени является наличие разнообразных биологических ритмов, которые являются формой темпоральной организации большинства биологических процессов [82] . Для животных и других многоклеточных организмов основным таким ритмом является около суточный ритм, ритм сна и бодрствования, который коррелирует и с ритмом деления большинства растущих клеток организма [83] . Важно отметить, что околосуточные (циркадианные) ритмы характерны и для многих, если не большинства физиологических функций организма, включая и выработку различных гормонов и иных внутренних продуктов. С другой стороны, суточный ритм характерен и для уровня устойчивости организма к разнообразным внешним воздействиям, включая чувствительность к ядам или действию ионизирующей радиации [84] .

Вместе с околосуточными в организме выделяют также ультра-дианные ритмы – ритмы длительностью меньше суток, например – концентрация внимания, уменьшение болевой чувствительности вечером, процессы секреции, цикличность фаз, чередующихся на протяжении 6-8-часового нормального сна у человека. Двигаясь еще дальше, к меньшим периодам, мы увидим околочасовые ритмы, в частности, ритмы синтеза белка, приводящие и к околочасовым ритмам изменения клеточных размеров в одноклеточных культурах [85] . Еще более кратким является ритм дыхания человека и животных – несколько минут, и, наконец, околосекундный ритм сокращений сердечной мышцы. В близких интервалах частот лежат и ритмы активности коры головного мозга.

Разнообразны и так называемые инфрадианные ритмы, к которым относят все биоритмы длительностью более суток. Среди наиболее известных из них является менструальный цикл у женщин, а также окологодовые циклы активности (крайним случаем которых является цикл «спячка-бодрствование» у некоторых животных). В некоторых исследованиях – уже исключительно на примере человека – показывается наличие циклов творческой активности с периодом около семи лет [86] .

Если же обратиться к популяциям организмов, то мы выходим на разнообразные ритмы возникновения эпидемий, заболеваемости различными болезнями, а также урожайности сельскохозяйственных растений, которые хорошо коррелируют с 11-летним циклом солнечной активности [87] .

Вопрос о происхождении, природе этих разнообразных ритмов является предметом горячих дискуссий ученых. В дискуссиях обсуждаются две основные гипотезы – об эндогенном (внутреннем) и экзогенном (внешнем) источнике биоритмов. Господствующей в настоящее время является точка зрения о том, что чем короче период биоритма, тем большую роль играют собственные биологические процессы и химические реакции организма. Как известно, циклические реакции были обнаружены в начале пятидесятых годов даже для случая химические реакций (реакция Белоусова-Жаботинского) [88] . С другой стороны, экзогенные факторы – например, чередование дня и ночи для околосуточных ритмов, цикл зима-лето для окологодовых, солнечная активность для многолетних – могут играть важную роль синхронизаторов собственных ритмов биологических систем.

Отметим, что тезис о влиянии солнечной активности на биологические процессы кажется сегодня чрезмерным для многих биологов, хотя такое научное направление как гелиобиология, трактуемое как раздел биофизики, нашло отражение ещё в Большой советской энциклопедии. Как известно, основоположником гелиобиологии является российский и советский ученый и мыслитель А.Л.Чижевский, еще в первой трети прошлого века на большом статистическом материале показавший наличие достоверных корреляций ритмических изменений многих биологических процессов на популяционном уровне с 11-летним циклом солнечной активности [89] . В качестве механизма влияния изменений солнечной активности на биологические процессы сегодня рассматриваются колебания электромагнитного поля Земли, выведенного из равновесия потоками заряженных частиц, выбрасываемых «неспокойным» Солнцем, и достигающих земной орбиты, которые, в свою очередь, взаимодействуют с электромагнитными характеристиками живых объектов, выводя их из равновесия. Эти представления получили подтверждение и в работе современных исследователей [90] .

Отметим здесь, что некоторые из этих циклов настолько стабильны (при условии стабильности окружающей среды), что используется даже выражение «биологические часы» – как способ оценивать периоды времени по изменению конкретных функций организма [91] . Примером является способность некоторых людей просыпаться в точно заданное ими самими время. Другим хорошо нам всем знакомым примером биологических часов (для горожан – по крайней мере, из детских сказок), является утреннее пение петуха.

Для наглядности представим здесь таблицу корреляции био- и гидросферных процессов и состояния земного электромагнитного поля.

Таблица 2.

Био- и гидросферные процессы и электромагнитное поле

(Таблица основана на таблице из статьи А.Д.Арманда с нашим добавлением (помечено *)

Мы видим, таким образом, что повседневная жизнь живых существ, живых организмов происходит в виде разнообразных ритмических процессов. Очень важно отметить при этом, что эти процессы синхронизированы между собой, их временные (темпоральные) характеристики согласованы, и только в этом случае возможно их нормальное развитие и жизнедеятельность. В случае же рассогласования временной среды, например, при работе в ночную смену, или при трансмеридиональных перелетах, в организме наступает явление десинхроноза, как предпатологического состояния, за которым могут последовать и серьезные функциональные расстройства и сбои [92] . Подобные сбои могут вызывать и внешние факторы, в частности, магнитные бури, вызванные солнечными вспышками [93] .

Важно также подчеркнуть, что наличие в сложных эволюционирующих системах колебательных, т. е. описываемых в рамках циклически-волновой парадигмы [94] , процессы – это скорее закономерность нежели исключение. Как сказал в своем учебнике выдающийся советский биофизик, член-корреспондент АН СССР М.В. Волькенштейн: «На всех уровнях организации – от макромолекулярного до популяционного – в биологических системах происходят незатухающие колебания характеристических параметров – ферментативной активности, концентрации метаболитов, численности популяции» [95] .

Подчеркнем также, что в большинстве ритмических процессов биологическая система не возвращается полностью в исходное состояние, а переходит в некое новое качество в результате процесса развития, продвигаясь вперед вдоль векторной компоненты биологического времени – от рождения к зрелости, к старость и к умиранию. Мы можем говорить об образе спирали, точнее, множества спиралей, витки которых составляют разнообразные циклы, а ее концы обозначают рождение и смерть биологического существа.

И этот раздел мы завершим характеристиками биологического времени из книги Н.И.Моисеевой с соавторами [96] :

1. Структура времени. Время состоит из двух реальных частей – настоящего (в котором можно активно действовать – время на текущее событие) и прошлого (в котором зарегистрированы следы действий), а также из нереальной части – постоянно наступающего, но не наступившего будущего.

2. Структура настоящего времени. Настоящее имеет относительно фиксированную протяженность в физическом времени и переменный объем в связи с увеличением и уменьшением числа происходящих событий (что сопровождается увеличением или снижением скорости этих событий соответственно).

3. Направление хода времени. Ход времени и векторный (направление от рождения к созреванию, старению и смерти) и ритмичный (повторение примерно одних и тех же событий через приблизительно одинаковые промежутки времени).

4. Характер течения времени. При изменении условий одни и те же процессы протекают по разным масштабам (смена скоростей). Разные процессы идут в различных масштабах времени.

5. Связь времени с другими физическими явлениями. Время связано с пространством и движением. Кроме того, его связывают с обменом веществ и энергией, характером деятельности и степенью эмоционального напряжения.