4. Биогеографические методы:

• сравнение фаун и флор, а также изучение особенностей развития современных континентов Земли. Это показывает, как тесно связаны особенности видового состава отдельных районов планеты с историей этих территорий;

• островная биогеография – изучение эволюции островных фаун и флор. Например, давно обособившийся (десятки миллионов лет) от африканского материка остров Мадагаскар имеет своеобразную фауну: из 36 родов млекопитающих 32 рода - эндемичны;

• изучение реликтовых (виды с комплексом признаков, характерных для давно вымерших групп прошлых эпох) и эндемичных (нехарактерных для данной географической зоны) видов растений и животных. Примером реликтовой формы является гаттерия - единственный представитель целого подкласса рептилий, живших на Земле десятки миллионов лет назад - в мезозое. Реликтовой формой является кистеперая рыба латимерия, сохранившаяся малоизмененной с девона в глубоководных участках прибрежных вод Восточной Африки. Среди растений реликтом является гинкго - декоративное растение, распространеное в Китае и Японии.

5. Методы систематики:

Выявление систематического положения той или иной группы относительно других групп. Это связано с решением эволюционных проблем восстановления генеалогии, путей эволюционного развития сравниваемых групп. Существование форм, сочетающих в своем строении признаки разных типов организации и занимающих, поэтому промежуточное систематическое положение, определяется общим родством организмов. Примером переходных форм между оболочниками (примитивной группой хордовых) и позвоночными животными служит род ланцетников, для которых характерны все признаки хордовых, но развиты они незначительно (А.О.Ковалевский). Это свидетельствует о единстве их происхождения. Микросистематика – выявление внутривидовой структуры – подвидов, рас и т.д. Выявление истинного филогенетического родства таких группировок необходимо для определения внутривидовых таксонометрических категорий, показывающих пути исторического развития отдельных частей видового населения и вида в целом.

6. Генетические методы:

Изучение кариотипов различных организмов и сравнение их у близких видов и видов, отдаленных в систематическом отношении.

7. Методы молекулярной биологии:

Выяснение строения нуклеиновых кислот и белков и сравнение их у разных организмов.

8. Иммунологические методы:

С помощью реакции преципитации было показано, что ближайшие родственники человека - высшие человекообразные обезьяны, а наиболее далекие среди приматов - лемуры. Обнаружена близость птиц к крокодилам и черепахам. Найдены черты сходства между хордовыми и иглокожими.

Филэмбриогенезы (анаболии, девиации, архаллаксисы):

Филэмбриогенезы- это эволюционные преобразования процессов онтогенеза, связанные с адаптациями взрослых (половозрелых) организмов.

Наиболее универсальными способами эволюционных изменений органов можно считать гетерохронии, гетеротопии и выпадение стадий онтогенеза. Гетерохрония – это смещение времени закладки органа.Гетеротопия – это смещение места закладки органа. Примеры гетеротопии: половые железы у трехслойных животных закладываются в мезодерме Выпадение стадий онтогенеза связано с утратой личиночных стадий, стадии взрослого организма, промежуточных стадий онтогенеза.

Архаллаксисы – это изменения на ранних стадий онтогенеза.

Основные механизмы архаллаксисов:

• изменение начальной массы зачатков органов;

• изменение начальных процессов дифференцировки зачатков органов;

• гетеротопии – сдвиги места закладки органов;

• гетерохронии – сдвиги времени закладки органов.

Путем архаллаксисов могут возникать ароморфозы (зародышевые листки, хорда, нервная трубка и головной мозг у позвоночных, шерстный покров у млекопитающих), идиоадаптации (изменение числа зубов, числа позвонков), рудименты (отрицательные архаллаксисы).

Девиации – изменения органов на средних этапах онтогенеза. Девиации встречаются чаще, чем архаллаксисы. Путем девиации также могут возникать и ароморфозы, и идиоадаптации, и редуцированные органы.

ПРИМЕРЫ ДЕВИАЦИЙ:

• Возникновение среднего уха за счет преобразования рудиментарной жаберной щели (брызгальца).

• Возникновение сложных зубов млекопитающих.

• Видоизменение побегов у растений (клубни и луковицы).

• Редукция спинной мускулатуры у черепах.

• Преобразования уплотненного слоя эпидермиса в роговые щитки у рептилий и перья у птиц:

Анаболии – изменения онтогенеза на поздних стадиях развития. Представляют собой надставки к уже имеющимся стадиям. Биогенетический закон выполняется в целом лишь при анаболиях.

Анаболии встречаются еще чаще, чем девиации. Путем анаболии также могут возникать и ароморфозы, и идиоадаптации, и редуцированные органы.

ПРИМЕРЫ: формирование четырехкамерного сердца у теплокровных позвоночных, изменение формы листьев, редукция пальцев у копытных, редукция хвоста у головастиков.

59. Биологические ритмы. Параметры ритмического процесса. Классификация биологических ритмов. Значение циркадианных биоритмов в поддержании гомеостаза. Мультиосцилляторная модель регуляции биологических ритмов. Биоритмологические типы людей. Медицинское значение хронобиологии. Хрономедицина.

Биологические ритмы. Классификация биологических ритмов:

Хронофизиология — наука о временной зависимости физиологических процессов. Составной частью хронобиологии является учение о биологических ритмах.

Биологическим ритмом (биоритмом)называется регулярное самоподдерживающееся и в известной мере автономное чередование во времени различных биологических процессов, явлений, состояний организма.

Ритмичность биологических процессов — неотъемлемое свойство живой материи. Живые организмы в течение многих миллионов лет живут в условиях ритмических изменений геофизических параметров среды. Биоритмы — это эволюционно закрепленная форма адаптации, определяющая выживаемость организмов путем приспособления их к ритмически меняющимся условиям среды обитания.

Биологические ритмы делятся на:

• высокочастотные ритмы (длительность от миллисекунды до 30 мин)

• среднечастотные (длительность от получаса до 28 часов). В эту категорию входят ультрадианные ритмы, продолжительностью до 20 часов, и циркадные, продолжительностью около суток;

• низкочастотные ритмы (длительностью от 28 часов). В этой категории дополнительно выделяют:

• мезоритмы (инфрадианные – от 28 часов до шести дней и циркасептанные — длительностью около семи суток);

• макроритмы (длительностью от двадцати дней до одного года);

• мегаритмы (длительностью в десять и более лет).

Высокочастотные ритмы длятся от миллисекунды до получаса. К этой категории относятся сердечные сокращения, дыхательные движения, волны перистальтики в кишечнике. Медицинская аппаратура позволяет зафиксировать ритмы и получить сведения о функции различных систем человеческого организма. Электроэнцефалография регистрирует периодическую активность головного мозга, электромиография — мышечную активность, электрокардиография — сердечные сокращения, и данные используются не только в научных целях, но и для диагностики патологии.

К среднечастотным относятся биоритмы с продолжительностью от 30 минут до 6 дней. В эту группу входят циркадианные или циркадные (суточные) ритмы: повышение температуры тела к восемнадцати часам и снижение до минимума к полуночи, цикл «сон-бодрствование. Изменения некоторых показателей можно зафиксировать при суточном исследовании — холтеровском мониторировании ЭКГ или артериального давления. И такие исследования широко применяются в медицине для подбора необходимого лечения.

В группу низкочастотных ритмов относят колебания с периодичностью от 28 часов до десятилетий. В данный раздел входят менструальный цикл у женщин, а также годовые ритмы. Так, зимой по сравнению с летом, снижается в крови содержание сахара, увеличивается количество АТФ и холестерина.

Параметры ритмического процесса:

• Период - время между двумя одноимёнными точками в волнообразно изменяющемся процессе, т.е. продолжительность одного цикла до первого повтора.

• Частота. Ритмы также могут быть охарактеризованы частотой - числом циклов, совершающихся в единицу времени. Частота ритмов может определяться частотой периодических процессов, протекающих во внешней среде.

• Амплитуда - наибольшее отклонение исследуемого показателя в какую-либо сторону от средней. Амплитуда иногда выражается через мезор, т.е. в процентах от средней величины всех её значений, полученных при регистрации ритма. Удвоенная амплитуда равна размаху колебаний.

• Фаза. Термин «фаза» относится к любой отдельно выделенной части цикла. Чаще всего этим термином пользуются, описывая связь одного ритма с другим. Например, пик активности у одних животных совпадает по фазе с тёмным периодом цикла свет-темнота, у других - со светлым периодом. Если два выделенных отрезка времени не совпадают, то вводится термин разность по фазе, выраженная в соответствующих долях периода. Опережение или отставание по фазе означает, что событие произошло раньше или позже ожидаемого срока. Фаза выражается в градусах.

Акрофаза - точка времени в периоде, когда отмечается максимальное значение исследуемого показателя. При регистрации акрофазы (батифазы) в течение нескольких циклов отмечено, что время её наступления варьирует в определённых пределах, и это время выделено как зона блуждания фазы. Величина зоны блуждания фазы, вероятно, связана с периодом (частотой) ритма. На частоту и фазу биоритмов влияют не только частота и фаза внешнего колебательного процесса, но и его уровень.

Существует циркадианное правило: для дневных организмов характерна положительная корреляция между освещённостью и частотой циркадианного ритма, а для ночных - отрицательная корреляция.

Значение циркадианных биоритмов в поддержании гомеостаза:

При этом главным ритмом, стержнем является околосуточный или циркадианный ритм, поскольку строгая повторяемость изменений внешней среды, сопровождающая суточное вращение планеты, – один из главных факторов, к которому в процессе эволюции необходимо было приспособиться живым организмам.

Циркадианные ритмы вызывают значительные перестройки в деятельности организма, влияющие на психическое состояние и работоспособность человека. Так, электрическая чувствительность глаза изменяется на протяжении дня: в 9 ч утра она повышается, к 12 ч дня достигает максимума и затем снижается. Подобная суточная динамика присуща не только психическим процессам, но и психо- эмоциональным состояниям индивида. В литературе описаны суточные ритмы интеллектуальной работоспособности, субъективной готовности к работе и способности к сосредоточению, кратковременной памяти. У лиц с утренним типом работоспособности отмечается более высокий уровень тревоги, они отличаются меньшей устойчивостью к фрустрирующим факторам. Люди утреннего и вечернего типов имеют разный порог возбудимости, склонность к экстраили интроверсии.

Мультиосцилляторная модель регуляции биологических ритмов:

Некоторые ритмические колебания (осцилляции) представляют собой внутренние, генетически обусловленные свойства клеток. В сложном многоклеточном организме все эти осцилляции подчиняются вполне определенной иерархии, благодаря которой организм и работает как единое целое. За сохранность этой иерархии отвечают нейрогуморальные механизмы, которые и сами следуют строжайшему режиму.

Иными словами, с помощью нейрогуморальных механизмов фазовые взаимоотношения ритмов согласовываются таким образом, чтобы однонаправленные процессы "поддерживали" друг друга, а разнонаправленные, несовместимые - находились в противофазе

Биоритмологические типы людей:

Современная биоритмология среди взрослых людей выделяет три основных хронотипа: утренний, вечерний и дневной или аритмичный. Различия этих хронотипов заключаются в функциональных возможностях организма в те или иные часы суток. Биоритмологические типы характеризуются относительной устойчивостью и консервативностью. Диагностика биоритмологического профиля построена на изучении суточного или дневного ритма работоспособности и ритма одной из вегетативных функций.

• Утренний тип людей ("жаворонки") составляет примерно 25% всего взрослого населения планеты. Их отличает высокая работоспособность в первой половине дня, обусловленная достаточным уровнем основных функций с раннего утра, со снижением во второй половине, особенно к вечеру. Они любят рано вставать и рано ложиться спать. Для них характерна минимальная устойчивость к гипоксии, сниженная реактивность организма и склонность к гипертоническим состояния.

• Вечерний тип биоритмологического профиля ("совы") встречается у более 30% всего взрослого населения. Для них период наибольшей интенсивности и продуктивности работы приходится на вечерние часы. "Совы" живут по принципу "поздно в кровать – поздно вставать". Уровень основных функций организма утром низкий, нарастает постепенно, что проявляется в заторможенности, неважном настроении, сниженной трудоспособности в первой половине дня, более продолжительным периодом врабатывания.

• Остальных людей (около 45%) относят к дневному типу (аритмики или "голуби"). Суточная динамика работоспособности у них не имеет выраженных колебаний и находится на одинаково низком или одинаково высоком уровне. Многие из них имеют в течение дня два пика подъема физиологических функций, равноценных по величине. Особого внимания педагогов и родителей требуют дети с одинаково низким уровнем работоспособности в течение суток, так как это отрицательно отражается на своевременном росте и развитии детского организма, нарушая все виды его деятельности.

Медицинское значение хронобиологии:

• Суточные ритмы должны учитываться при назначении сильнодействующих лекарств. Одна и та же доза в разное время суток действует по-разному. Например, оптимальное время приема аспирина в 8 часов утра, т.к. при этом его отрицательное влияние на желудок минимально. Анальгин при зубной боли желательно принимать в 15 часов дня, т.к. в этом случае он действует в три раза дольше. Гормоны кортикостероиды при лечении бронхиальной астмы следует назначать в 8 и 15 часов.

• Время суток и дни месяца надо учитывать при проведении плановых операций, т.к. длительность кровотечения разная.

• Циркадные ритмы следует учитывать при направлении больных на санаторно-курортное лечение.

• Сезонные ритмы принимаются во внимание при лечении хронических больных: весной и осенью необходимо проводить профилактическое лечение.

• Суточные ритмы учитываются при составлении режима труда и отдыха для людей ряда профессий: летчики, космонавты и т.п.

Хрономедицина:

Хрономедицина — раздел хронобиологии, включающий в себя хронофизиологию, хронопатологию, хронодиагностику, хронотерапию, хронофармакологию, хронопрофилактику и хроногигиену. Задачей хрономедицины является возможность использования закономерностей биоритмов для улучшения профилактики, диагностики и лечения заболеваний человека.

Это самостоятельное медико-биологическое направление, которое базируется на хронобиологии и использует её данные для совершенствования профилактики, диагностики и лечения заболеваний. Основной задачей хрономедицины является выявление и коррекция десинхроноза как одного из патогенетических факторов развития заболеваний нервной, сердечно-сосудистой, репродуктивной и эндокринной систем. К разделам хрономедицины относятся хронопатология, хронофармакология, хронотерапия, хронодиагностика и хронопрофилактика:

• ХРОНОПАТАЛОГИЯ изучает пути и механизмы отклонений в биоритмах и роль этих нарушений в возникновении заболеваний;

• ХРОНОТЕРАПИЯ использует хронобиологические закономерности в лечении заболеваний, что обеспечивает повышение эффективности лечения, снижение дозы лекарственных препаратов и минимизацию побочных эффектов;

• ХРОНОДИАГНОСТИКА использует хронобиологический подход для диагностики, прогноза течения заболевания и оценки эффективности терапии;

• ХРОНОПРОФИЛАКТИКА разрабатывает мероприятия и методы, направленные на предотвращение развития различных видов патологии с временным фактором.