ТОЧНОЕ ВРЕМЯ

ТОЧНОЕ ВРЕМЯ

Несколько лет тому назад жители ин­дийского города Бенгалуру были свиде­телями необычного явления. Каждое ут­ро в 9 часов 30 минут к дереву, расту­щему у одной из дорог, приходила обезьяна. И тут же появлялась собака. Обезьяна усаживалась ей на спину, и вместе они совершали прогулку по при­лежащим улицам. Забавная пара стала достопримечательностью города и, разумеется, привлекала туристов. Нас же  в данном случае интересует не это удивительное содружество, а способность животных точно определять время  по своим внутренним, или, как их обычно называют, биологическим часам.

Биологические часы имеют все живые организмы. Мы расскажем только  о внутренних часах животных. Биоло­гические часы, словно будильник, дают на рассвете сигнал к пробуждению всем дневным животным и, наоборот, указывают ночным, что им пора на  отдых.

Как же животные узнают, который час? Каким образом они отмеряют вре­мя и запоминают его? Именно запоминают, как это показали опыты с пчелами.

В определенное время суток, с 9 до 11 часов утра, пчел кормили сахарным сиропом. В остальные часы кормушки были пустыми. Опыт продолжался не­сколько дней. Потом пчелам устроили  экзамен: проверили, помнят ли они время, когда их угощают. Экзамен пчелы выдержали. Пчелы быстро поддавались  дрессировке. Однако оказалось, что они  могут прилетать только через 24 часа. А вот, например, каждые 17 или 19 ча­сов они не умеют отсчитывать. Работа внутренних часов насекомых связана с сутками. Вот почему пчелы, несколько дней не вылетая из улья при плохой погоде, помнят время, когда цветки вы­деляют нектар.

 

А что будет, если с первых же дней существования животных искусственно нарушить у них представление о сут­ках? Так попробовали сделать в опытах с цыплятами. Только что вылупившихся цыплят содержали при необычном для кур режиме:     в течение восьми часов они находились на свету и затем четыре часа в темноте.

И цыплята вскоре приспособились к таким условиям. После кормления в 11 часов утра они усаживались на на­сест и через час засыпали. В середине «дневной ночи» и в ее конце петухи не­сколько раз пели. В 16 часов куры отряхивались, чистили перья. В то вре­мя, когда обычные куры начинали еще только готовиться ко сну и садились на насесты, подопытные разгуливали в су­мерках, разыскивая корм.

Как же управляются биологические часы? Каким образом они заводятся? Где находится главный часовой меха­низм? Ответы на эти вопросы дали опыты с тараканами. Эти ночные жи­вотные, вызывающие у всех отвраще­ние, оказались полезными для науки.

Сначала подопытным тараканам пор­тили биологические часы, нарушали их ход. Для этого насекомых круглые сут­ки держали или на свету, или в темно­те. Через 4—6 дней они уже не дели­ли сутки на день (когда они малопо­движны) и на ночь (когда они активно двигаются). Все перепуталось. Тарака­ны с испорченными часами то быстро бегали, то отдыхали. Путали день и ночь и те тараканы, глаза которых за­крашивали лаком.

Дальше опыты усложнили. Брали двух тараканов — обычного и с испорченными часами — и хирургическим путем соединяли друг с другом. Кровь у насекомых после та­кой операции смешивалась. Через не­которое время после соединения «ис­порченный таракан» переставал беспо­рядочно дрыгать ногами — у него вос­станавливалась обычная активность ис­ключительно в ночное время.

Каким же образом происходила починка часов таракана? Какое влияние оказывал на него соединенный с ним партнер? И на эти вопросы ученым уда­лось ответить. Оказалось, чтобы испра­вить одному из тараканов часы, необя­зательно соединять их. Достаточно пе­ресадить таракану с испорченными ча­сами клетки от обычного таракана. Но не любые и не какого попало орга­на, а только нервные клетки из подгло­точного нервного узла. Именно эти клет­ки выделяют вещество, которое ведает суточной деятельностью животного. А через глаза передается сигнал к клет­кам, вырабатывающим это вещество.

  

   

У млекопитающих животных и у че­ловека регуляция внутренних часов происходит значительно сложнее. Клет­ки, которые заведуют биологическими часами, находятся в головном мозге — в эпифизе и гипоталамусе. Эти части мозга как бы главный часовой меха­низм. А в клетках разных органов име­ются свои часы, со своим ходом. Более сотни процессов в теле человека изме­няются в течение суток.

Не случайно врач предлагает больно­му проверить вечернюю температуру. Казалось бы, зачем ждать до вечера? Не все ли равно, когда поставить тер­мометр? Разве температура нашего те­ла утром не такая, какой она будет че­рез 6—8 часов? Да, оказывается, не только у больного, но и у совершенно здорового человека температура утром всегда ниже, чем вечером. Самая низ­кая температура тела ночью — между часом ночи и пятью часами утра. Затем она несколько повышается, достигая наи­высшего значения обычно к 18 часам.

 

Дыхание днем и ночью тоже неодинако­вое. Сердце бьется днем быстрее, чем ночью. Самый редкий пульс отмечается к 4 часам ночи, причем не только во время сна, но и при бессоннице. В те­чение суток изменяется в крови содержание калия, кальция, натрия и других элементов. Ночью хуже становится па­мять, увеличивается число ошибок при решении задач. Мышечная сила челове­ка самая высокая с 8 до 12 и с 14 до 17 часов. С 9 утра до 12—13 часов и с 16 до 18 часов легче всего работает­ся. Утром и днем мы, оказывается, и лучше слышим, и точнее различаем от­тенки цветов. Врачи учитывают суточ­ную периодичность физиологических процессов при взятии анализов крови, желудочного сока, при проверке слуха и зрения.

Когда биологические часы идут нор­мально, мы и не замечаем их хода. А вот поломка часов дает о себе знать. Ее всегда ощущают люди, которым при­ходится пересечь временные пояса Зем­ли. Например, при перелете из Москвы в Хабаровск, когда разница во време­ни составляет семь часов, человек испы­тывает слабость, утомление, сонливость днем и бодрость ночью. Эти явления — результат того, что биологические часы и местное время не совпадают.

Знать ход наших внутренних часов важно, чтобы выяснить, в какое время суток наиболее чувствительны клетки того или иного органа к действию на них разных веществ, в том числе и ле­карств. Не исключено, что лекарство не действует или оказывает незначительное влияние только потому, что его прини­мают не в те часы, когда оно может дать наилучший целебный эффект.

С развитием космонавтики возникла новая область медицины — космическая медицина. В ее задачи входит и изуче­ние биологических часов. Необходимо знать, в какое время суток человек лучше переносит различные перегруз­ки — действие ускорений, недостаток

кислорода, каков ход биологических ча­сок за пределами Земли и ее атмо­сферы.

Закономерности биологических часов важно знать не только у человека, но и у растений и у животных. Ведь, изме­нив ход этих часов, можно изменять и природные особенности организмов. А это имеет огромное народнохозяй­ственное значение.

Когда кур содержали с декабря по апрель, а индеек, уток и гусей с января на апрель на 12—14-часовом световом дне, то годовая яйценоскость кур и ин­деек возрастала в среднем на 30—40 процентов, а уток и гусей на 200—300.

 

Но не следует думать, что свет так благотворно влияет на все жизненные процессы. Как раз при коротком свето­вом дне у птиц быстрее происходит при­бавка веса. Значит, если ставится зада­ча откорма цыплят, то их целесообраз­но содержать в условиях именно корот­кого светового дня. При коротком свето­вом дне у свиней ускоряется образова­ние жира, а у овец — рост шерсти. Опы­ты, проведенные на коровах некоторых пород, показали, что при удлиненном световом дне они значительно больше дают молока. Однако удои повышаются, а содержание жиров и белков в молоке при этом снижается. Мы видим, что одинаковое изменение биологических ча­сов приводит к разным результатам: од­ни физиологические процессы ускоря­ются, активизируются, в то время как другие при этом существенно замедля­ются.

Искусственное изменение хода био­логических часов используют и при раз­ведении пушных животных. В природе серебристо-черные лисицы и еноты дают лишь одно поколение в год. Ученым же удалось получить за это время два поколения зверьков. Для этого в течение года животным создавали два периода с короткими и два периода с удлинен­ными днями. А образованию зимнего меха у пушных зверей способствует ко­роткий световой день. Специалисты раз­работали особый режим содержания се­ребристо-черных лисиц, предназначен­ных к забою на шкурки.

Мы говорим все время о внутренних, или биологических, часах организмов. Конечно, «часы» — это лишь образное выражение. Разумеется, ни у каких ор­ганизмов нет никакого прибора для из­мерения времени. Они отсчитывают его благодаря ритмам разных своих физио­логических процессов. Каким же обра­зом эти процессы оказались связанными с периодом вращения Земли? Как воз­никла эта связь?

Переход от дня к ночи всегда сопро­вождался изменениями физических фак­торов среды:      снижалась температура, увеличивалась влажность, менялись ба­рометрическое давление и интенсив­ность космических излучений. Ко всем этим изменениям среды организмы при­спосабливались. Постепенно у них за­креплялись ритмы, близкие к суточным. Свет являлся одним из основных факто­ров среды, с которым согласовывались периодические процессы организмов. Вот почему при изменении освещенности на­рушается привычная организму ритмич­ность. Вероятно, у организмов устанав­ливались ритмы их функций различной периодичности. Но благодаря естествен­ному отбору сохранялись организмы, чьи биологические процессы совпадали с периодом вращения Земли.

М. Аспиз,

доктор биологических наук

Рис. Р. Мусихиной

К занятию по программе «МИР ЖИВОЙ ПРИРОДЫ», рассчитанной на 4 года обучения в дополнительном образовании.

Программа находится в электронной книге «ПРОГРАММА  «МИР ЖИВОЙ ПРИРОДЫ»  https://yadi.sk/i/-yiYZfRe3JjkZz

и по частям (из-за большого объёма) в «Приложение МИР ЖИВОЙ ПРИРОДЫ» http://qps.ru/z3NEQ

Разработки занятий, дидактические игры, головоломки,… в рубрике «Приложение МИР ЖИВОЙ ПРИРОДЫ» http://qps.ru/z3NEQ

А также в книге «ОПЫТ РАБОТЫ. «ФОРМИРОВАНИЕ ЦЕННОСТНЫХ ОРИЕНТАЦИЙ ВОСПИТАННИКОВ ПОСРЕДСТВОМ ЭМПАТИИ» (воспитание детей через общение с животными) https://yadi.sk/i/m2hAOGHH3JnhTb