المحتوى
ال إيقاعات بيولوجية إنها تغييرات دورية تحدث في الكائنات الحية ، على فترات زمنية منتظمة.
تعيش جميع الكائنات الحية إيقاعات بيولوجية ، والتي يمكن أن تكون:
- إيقاعات خارجية: عندما يتم تحديد التغييرات بواسطة عوامل خارجية للكائن الحي. يمكن أن تكون المحفزات الضوء والرطوبة ودرجة الحرارة والتناوب بين النهار والليل ومراحل القمر وتغير الموسم وما إلى ذلك.
- الإيقاعات الجوهرية: عندما تحدث التغييرات بسبب الظواهر الداخلية للكائن الحي.
على الرغم من أن بعض الإيقاعات تعتبر جوهرية لأنها لوحظت في ظروف معملية (عزل العوامل الخارجية) ، في التطور الطبيعي للكائنات الحية ، تتأثر معظم الإيقاعات البيولوجية بالعوامل الداخلية والخارجية.
يطلق عليهم المزامنات للعوامل البيئية القادرة على تغيير الإيقاعات الذاتية.
أنواع الإيقاعات البيولوجية
- الأنماط القلبية: هي تلك التي تتكرر كل 24 ساعة تقريبًا (بين 20 و 28 ساعة). وهي مرتبطة بدوران الأرض وما يترتب على ذلك من تغير في الضوء. لقد لوحظ في الظروف المختبرية أنها ذاتية المنشأ ، ومع ذلك يتم تعديل الفترات الزمنية بواسطة عوامل خارجية. تعود الطبيعة الذاتية لإيقاعات الساعة البيولوجية إلى التكيفات الجينية التي تطورت في كل نوع. يمكن العثور على أصله في الحاجة إلى حماية تكاثر الحمض النووي للخلايا الأولى من الأشعة فوق البنفسجية التي تعاني منها خلال النهار. سيكون هذا أول إيقاع يومي: تكاثر الخلايا الليلي. في الوقت الحالي ، تمتلك الكائنات الحية "ساعات" داخلية تنظم إيقاعاتها الذاتية. في الثدييات ، توجد هذه الساعة في النواة فوق التصالبية ، الموجودة في الدماغ (في منطقة ما تحت المهاد ، فوق التصالب البصري). ومع ذلك ، يمكن أن تكون إيقاعات الساعة البيولوجية غير منظمة بشدة بسبب الظروف البيئية. وذلك لأن نشاط النواة فوق التصالبية يتم تعديله بواسطة عوامل خارجية ، مثل اختلاف الضوء.
- إيقاعات القمر (وتسمى أيضًا selenianos أو multinictemerales): ترتبط بحركات القمر. ومع ذلك ، فإنها تختلف اعتمادًا على ما إذا كان التغيير يحدث في مرحلة معينة من مراحل القمر ، أو كل دورة قمرية أو كل نصف دورة قمرية.
- إيقاعات المد والجزر: تلك التي تتأثر بالمد العالي أو المنخفض. تؤثر على الكائنات الحية التي تعيش في البحر أو بالقرب منه. بشكل غير مباشر ، تتأثر إيقاعات المد والجزر بالجاذبية التي يمارسها القمر على المرايا المائية الأرضية ، ولهذا السبب يرتبط إيقاعات المد والجزر ارتباطًا وثيقًا. العديد من الدورات الجنسية الفقاريات (التي ليست موسمية) لها إيقاع المد والجزر ، بسبب الإفراز الدوري لـ الهرمونات جنسي.
- الإيقاعات السنوية: تلك الأنشطة البيولوجية التي تتكرر دائمًا في نفس الوقت من العام. تعتبر خاضعة لعوامل داخلية (وراثية) وخارجية (التغيرات في درجة الحرارة ، توافر الغذاء ، إلخ.) في الحيوانات ، عادة ما يتبع التكاثر الإيقاعات السنوية ، وكذلك الهجرات الموسمية. كما أن الإيقاعات البيولوجية الأخرى مثل السبات أو الخمول هي تكيفات مع فترات درجات الحرارة القصوى ، وبالتالي فهي سنوية.
- إيقاعات Ultradian: فترتها أقصر بكثير: ما بين 30 دقيقة و 6 ساعات. ترتبط بالسلوكيات الحركية والأكل ، فضلاً عن دورات الراحة / النشاط. تتحكم مراحل النوم أيضًا في أعمار معينة. على سبيل المثال ، في الأطفال حديثي الولادة تكون إيقاعات الأحلام في الغالب فوق الرادي. إنهم يشاركون بعمق في عمليات التعلم ، لأنها تؤثر على مستويات الاهتمام. يتأثرون بإيقاعات أخرى. أنها تؤثر على إفراز بعض الهرمونات ومعدل ضربات القلب وحركة التنفس وتنظيم الحرارة والشهية (المرتبطة أيضًا بـ إفراز الهرمونات).
أمثلة على الإيقاعات البيولوجية
نبض القلب: عملية ضخ ذات مرحلتين ، يقوم بها القلب.
- المرحلة الأولى هي الانبساط: بمجرد أن يتجمع الدم في الحجرتين العلويتين للقلب (الأذينين) ، يتقلصان ، مما يؤدي إلى انتقال الدم إلى الغرف السفلية (البطينين).
- المرحلة الثانية هي الانقباض: عندما تمتلئ البطينات بالدم ، تنقبض ويخرج الدم. يرسل البطين الأيمن الدم إلى الرئتين لتزويده بالأكسجين ، بينما يرسل البطين الأيسر الدم إلى الجسم لتوزيع الأكسجين.
يمكن أن تختلف ضربات القلب في إيقاعها اعتمادًا على ظروف عمل الجسم (النشاط البدني والراحة) والسياق (المواقف العصيبة ، تغيرات درجة الحرارة). بمعنى آخر ، إنه إيقاع بيولوجي ثابت نسبيًا.
حركة الجهاز التنفسي: يرتبط التنفس بمعدل ضربات القلب ، لأنه إيقاع بيولوجي يسمح بتزويد الدم بالأكسجين. هناك نوعان من حركات التنفس.
- الاستنشاق: يدخل الهواء الجسم. تنقبض عضلات الحجاب الحاجز وتنحني لأسفل. هذا يخلق فراغًا يؤدي إلى تضخم الرئتين ، مما يسمح للهواء بالدخول.
- الزفير: يخرج الهواء من الجسم. تسترخي عضلات الحجاب الحاجز ، مما يتسبب في انخفاض حجم الرئتين وبالتالي يخرج الهواء الذي تحتويه من الجسم.
بينما الهواء في الرئتين تبادل غازات التي تسمح بتزويد الدم بالأكسجين والتخلص من الغازات الضارة بالجسم.
بنفس الطريقة التي تحدث مع إيقاع القلب ، يتم تعديل حركة الجهاز التنفسي حسب احتياجات الكائن الحي ، لذلك يكون إيقاعها عادةً ثابتًا ولكن ليس ثابتًا.
موجات الدماغ: الأنشطة الكهربائية التي ينتجها الدماغ. يتم قياس معدلها في دورات في الثانية (هرتز). وفقًا لكل حالة ذهنية ، يتم إنتاج أنواع مختلفة من الموجات:
- الطيف (أكثر من 40 هرتز): تم اكتشافها مؤخرًا بفضل تطوير تخطيط كهربية الدماغ الرقمي. وظيفة هذا النشاط الدماغي عالي السرعة غير معروفة بعد.
- بيتا (14 إلى 40 هرتز): يحدث في وعي اليقظة العادي. يسمح باليقظة والتفكير النقدي والتفكير المنطقي.
- ألفا (7.5 إلى 14 هرتز): تحدث في حالات الاسترخاء مع إغلاق العينين. هذه الأنواع من الموجات تفضل الخيال والذاكرة والتعلم والتركيز.
- ثيتا (من 4 إلى 7.5 هرتز): تحدث أثناء التأمل العميق أو أثناء النوم الخفيف (REM). يعبر العقل الباطن عن نفسه من خلال هذه الموجات ، وهو التردد الذي تحدث فيه الأحلام.
- دلتا (0.5 إلى 4 هرتز): هذا هو أبطأ تردد. يحدث أثناء النوم العميق ، عندما لا توجد أحلام. إنه ضروري لأي عملية شفاء.
النوم - اليقظة: متعلق بالإيقاع النتري (ليلا ونهارا). يعتمد ذلك على التأثيرات الخارجية للضوء والضوضاء والحركة التي نشهدها عادة خلال النهار. وقد لوحظ أنه بدون تأثيرات خارجية ، فإن هذا الإيقاع يتجاوز مدة يوم واحد (من 25 إلى 29 ساعة). لهذا السبب ، هناك ظاهرة "jet lag" ، التغيير في إيقاع النوم عند السفر إلى منطقة يتناوب فيها الضوء والظلام بشكل مختلف تمامًا عن الأصلي. بمعنى آخر ، مزامنات هذا الإيقاع البيولوجي هي تناوب الضوء والظلام والعوامل البيئية (التزامات العمل والأنشطة وما إلى ذلك).
الدورة الشهرية: عملية تهيئ رحم المرأة وإناث الحيوانات للحمل. في النساء ، تستمر الدورة الشهرية 28 يومًا في المتوسط (بعض النساء لديهن دورات أقصر وأخرى أطول مدتها).
الاضطرابات العاطفية الموسمية: هو اضطراب مزاجي يظهر في وقت معين من السنة. الأكثر شيوعًا أنه يحدث في الشتاء أو في نهاية الخريف. يرتبط باضطراب اكتئابي كبير. هناك فرضيات تشير إلى أن ذلك يرجع إلى استجابة الدماغ لانخفاض الضوء الطبيعي ، مما يقلل من مستويات السيروتونين والميلاتونين (المواد التي تنظم المزاج).
نشاط القشريات على الشواطئ البحرية: معظم القشريات لديها سلوكيات تستجيب لدورة المد والجزر. على سبيل المثال ، تتجمع سرطانات العازف على ضفاف الطين عند انخفاض المد ، وتحفر حفرة حيث ستبقى عندما يرتفع المد.
تغذية: يؤثر إيقاع النوم والاستيقاظ على جميع وظائف الجسم الأخرى ، حيث يغير درجة حرارة الجسم وضغط الدم وإفراز الهرمونات مثل الميلاتونين. هذا هو سبب تأثرهم أيضًا جميع الأعضاء في الجهاز الهضمي. الأمعاء ، على سبيل المثال ، تكون أكثر نشاطًا أثناء النهار. تختلف الهرمونات المسؤولة عن تنظيم تناول (اللبتين والأديبونكتين) تبعًا للوقت من اليوم. ومع ذلك ، كما لاحظنا بالفعل ، تتأثر الإيقاعات البيولوجية بعوامل خارجية عن الكائن الحي ، تتعلق بالأنشطة الاجتماعية والعملية والثقافية. لهذا السبب فإن العادات اليومية لكل شخص تنشط آليات الهضم في الأوقات التي يأكلون فيها بانتظام.
إيقاعات الإنجاب: تختلف إيقاعات التكاثر في كل نوع. على سبيل المثال ، معظم حيوانات المنطقة المعتدلة لها فترات تكاثر فقط في أوقات معينة من السنة. هذه الحيوانات لها تكاثر موسمي. ويرجع ذلك إلى التكيف الطبيعي مع الوقت الذي تكون فيه البيئة أكثر ملاءمة لولادة الصغار.
الهجرات الموسمية: الهجرات الموسمية هي حركات دورية من موطن إلى آخر. تقوم أنواع مختلفة من الحيوانات بالهجرات الموسمية: الطيور والأسماك والكركند ، البرمائيات والثدييات. يمكن أن تهدف الهجرات إلى الابتعاد عن المناخات القاسية (وهذا هو سبب إجرائها دائمًا في نفس الوقت من العام) أو الوصول إلى مكان يساعد على التكاثر (كما هو الحال غالبًا مع الأسماك). تميل حركات الهجرة إلى تغطية مسافات أكبر في الطيور ، والتي تتغير حتى من احتواء إلى آخر (مثل طيور السنونو التي تهاجر من أوروبا إلى إفريقيا).
السبات الشتوي: إنها حالة من الخمول تسمح للحيوانات بالتكيف مع البرد القارس. يمكن أن يستمر لأيام أو أسابيع أو شهور. يسمح لهم بالحفاظ على الطاقة في الأوقات التي يكون فيها الطعام نادرًا ، مما يؤدي إلى إبطاء عملية التمثيل الغذائي بشكل كبير. كما تنخفض الإيقاعات البيولوجية الأخرى أثناء السبات ، مثل التنفس ومعدل ضربات القلب وموجات الدماغ. من بين الثدييات التي تعيش في السبات الغرير ، الزغبة ، القنفذ ، سنجاب الأرض ، الهامستر والخفاش.
السبات الشتوي للزواحف والبرمائيات: الزواحف حيوانات ذوات الدم البارد (غير متجانسة الحرارة) ، لذلك لا تمر عادة بفترة سبات. ومع ذلك ، تمر بعض الزواحف والبرمائيات بعملية تشبه السبات ، حيث تظل محمية في الجحور في حالة من السبات.
خمول الصيف للثدييات الصحراويةفي حين أن أفضل فترات السبات المعروفة هي السبات ، والذي يحدث في الشتاء ، يمكن للثدييات الأخرى الدفاع عن نفسها من درجات الحرارة المرتفعة للغاية في صحراء خلال فترة الخمول التي تحدث خلال الصيف (الصيف). الجربوع ، على سبيل المثال ، يدخل في الخمول في أوقات ارتفاع درجات الحرارة.
الإزهار في النباتات: في معظم النباتات المزهرة ، تبدأ في النمو في أوائل الربيع.هذا بسبب التكيف الطبيعي ، مما يجعل النباتات جاهزة وراثيًا للزهور عندما تبدأ درجات الحرارة في الارتفاع. لم يعرف بعد كيف ترى النباتات هذه التغيرات في درجات الحرارة.
الأنابيب في النباتات: التدرن هو العملية التي تتحول من خلالها الجذور أو الأجزاء السفلية من جذع النبات إلى درنات ، مثل البطاطس (البطاطس) أو البطاطا الحلوة (البطاطا الحلوة). يعتمد التدرن على هرمونات معينة للنبات. تبدأ بداية نموها بين 15 و 28 يومًا بعد البذر ، وتستمر ما بين 10 و 14 يومًا ، وعادة ما تكون الأيام التي تسبق ازدهار النبات. على الرغم من أن هذا إيقاع بيولوجي مستقر نسبيًا ، إلا أنه يتأثر بالعوامل الداخلية (سواء نشأ النبات من بذرة جديدة أو قديمة ، على سبيل المثال) والعوامل الخارجية (الضوء ، العناصر الغذائية المتاحة ، الرطوبة ، درجة الحرارة).
