Большинство живых существ - люди, животные, растения - несут внутри себя приборы времени, которые позволяют им измерять прошедшие периоды их жизни. Однако с живыми часами связаны также и наши физиологические функции, ими очень часто биологические часы руководят без нашего ведома. Организм может почувствовать только отклики такого воздействия. Человеку почти не приходится пользоваться собственными биологическими часами. Но бывают ситуации, когда никаких часов, кроме биологических, у него не остается, а что-то нужно сделать в определенное время. Например, проснуться в заданный час. Будильника нет, разбудить некому. И что же? Мы просыпаемся вовремя. Меня заинтересовала проблема биоритмологии: как влияют биоритмы человека на процессы жизнедеятельности организма человека? Я решил детально разобраться в ней и выяснить что за часы внутри нас? В школьном курсе биологии вопросы, связанные с биологическими ритмами практически не изучаются. Изучение данного природного феномена имеет важное прикладное значение для соблюдения здорового образа жизни, поэтому данная тема является актуальной.
Вложение | Размер |
---|---|
tsirkadnye_ritmy_cheloveka_9_kl_issledovatelskaya_rabota.docx | 637.8 КБ |
Муниципальное автономное общеобразовательное учреждение
средняя общеобразовательная школа № 8 г. Холмска
муниципального образования «Холмский городской округ»
Сахалинской области
Секция: «Биология»
ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКАЯ РАБОТА
«Циркадные ритмы человека
и режим дня школьников – подростков
Составитель
Пивкин Максим Юрьевич
учащийся 9-а класса
Руководитель:
Вахрушева ГалинаГеннадьевна,
учитель биологии
МАОУ СОШ №8
г. Холмска
г. Холмск
2016г.
… Организм – это система,
насквозь пронизанная ритмами.
Б.С. Алякринский
Большинство живых существ - люди, животные, растения - несут внутри себя приборы времени, которые позволяют им измерять прошедшие периоды их жизни. Однако с живыми часами связаны также и наши физиологические функции, ими очень часто биологические часы руководят без нашего ведома. Организм может почувствовать только отклики такого воздействия. Человеку почти не приходится пользоваться собственными биологическими часами. Но бывают ситуации, когда никаких часов, кроме биологических, у него не остается, а что-то нужно сделать в определенное время. Например, проснуться в заданный час. Будильника нет, разбудить некому. И что же? Мы просыпаемся вовремя. Меня заинтересовала проблема биоритмологии: как влияют биоритмы человека на процессы жизнедеятельности организма человека? Я решил детально разобраться в ней и выяснить что за часы внутри нас? В школьном курсе биологии вопросы, связанные с биологическими ритмами практически не изучаются. Изучение данного природного феномена имеет важное прикладное значение для соблюдения здорового образа жизни, поэтому данная тема является актуальной.
Цель исследования – изучить влияние циркадных ритмов человека на процессы жизнедеятельности организма человека
В соответствии с целью были поставлены следующие задачи:
Объект исследования – биоритмы человека, их влияние на жизнедеятельность организма.
Предмет исследования – режим дня школьника с учетом циркадных (суточных) ритмов человека.
В качестве рабочей гипотезы выдвинуто предположение о том, что важно знать и уметь применять знания о биоритмах и циркадной системе человека для соблюдения здорового образа жизни.
Этапы и методы работы.
Этапы. Время | Методы исследования |
Сентябрь - октябрь 2015 г. | Выбор темы исследования. Формулировка проблемы, цели, гипотезы исследования, определение задач работы. |
Октябрь – декабрь 2015 г. | Сбор научной информации, ее изучение и предварительный анализ имеющейся информации. Выбор методики теоретического и экспериментального исследования и ее обоснование. Проверка выдвинутой гипотезы: проведение анкетирования, самотестирования. |
Январь – март 2016 г. | Анализ, обобщение полученных результатов, их научная интерпретация и формулирование выводов. |
апрель - октябрь 2016 г. | Оформление исследовательской работы. Обобщение, формулировка выводов и умозаключений. |
Нас окружает отнюдь не хаотичная жизнь природы и людей, а закономерно пульсирующий мир. Ритмов много, продолжительность их разная и происхождение неодинаково: они обусловлены действием различных небесных тел (Приложение 1). Был проведен обзор и анализ литературы авторов Волканеску В.В., Доскина В.А., Кузнецова Ю.Ф., электронных изданий, сети Интернет по теме исследования. Было установлено, что исследования врачей, физиологов и других специалистов биологических ритмов человека позволяет подтвердить важность знаний по данной проблеме и умения применять эти знания для соблюдения здорового образа жизни. Но наряду с этим информация о биоритмах человека лишь фрагментарно присутствует при описании процессов жизнедеятельности организма. Изучая в 8 классе анатомию человека было выяснено, что: суточным ритмом охвачен весь наш организм - сердце, селезенка, лимфатические узлы и другие органы. Например, в крови ночью повышается количество солей магния, а в мозговой жидкости - солей калия; эти элементы гасят нервно-мышечную возбудимость и способствуют спокойствию сна. В полнолуние, месячный ритм, когда Луна пересекает магнитосферный шлейф Земли, особенно опасна избыточная физическая нагрузка на организм. Самочувствие и состояние здоровья человека тоже связано с сезонными (годовыми) ритмами. На холодные и сырые месяцы зимы и весны приходится большая часть заболеваний гриппом, пневмонией, бронхитом; желудочно-кишечные вирусные заболевания преобладают летом.
1.2. Биоритмы
Все живые организмы имеют внутренние часы, регулирующие их жизнь, отстукивая определённый ритм в согласии с природой. Вся вселенная пронизана ритмами. Именно ритмичность - фундаментальное свойство органического мира и одно из условий существования живых систем. Биологические ритмы (греч.Bios-жизнь, Rythmos-чередования, последовательность) - это циклические колебания интенсивности и характера биологических процессов, их количественные и качественные изменения, происходящие на всех уровнях жизни. Биоритмы - это способы, посредством которых организмы приспосабливаются и живут с экологическими ритмами вокруг них, такими как вращение Земли вокруг своей оси, движения Земли вокруг Солнца и движение Луны вокруг Земли. Позволяют отслеживать экологические ритмы, так называемые, биологические часы. Разумное следование биологическим ритмам позволяет организму успешно выстраивать гармоничные отношение с окружающей средой[9]. Биоритмология (Bioritmo-logia; греч. Bios-жизнь + Ritmos-ритм + Logos-учение) - наука о периодических изменениях нейрогуморальных и метаболических процессов в организме под циклическим внешней и внутренней среды. Биоритмология изучает периоды активности и пассивности процессов, которые протекают в человеческом организме. Дисбаланс между жизнедеятельностью организма и биологическими ритмами приводит к расстройству основных жизненных функций и к утрате здоровья[4]. Биоритмы подразделяются на физиологические и экологические (Приложение 2).
Глава 2. Циркадные ритмы человека
2.1. Суточные (циркадные) ритмы
Из всего разнообразия биоритмов наиболее изучен циркадианный (околосуточный) ритм - один из самых важных в организме человека. Обобщив все показатели биоритмов человека, была исследована циркадианная система человека (Приложение 3).
Циркадные (суточные) ритмы (от лат.circa-около, кругом; dies-день) - циклические колебания интенсивности различных биологических процессов, связанные со сменой дня и ночи, т.е. “внутренние” часы организма. Работая над проблемой, было установлено, что человек находится во власти суточных ритмов. В суточном цикле изменяется более 400 физиологических функций организма. Все эти процессы согласованы во времени между собой таким образом, что возникает некий ритм чередований процессов и повышение или понижение интенсивности каждого из них[5]. Хронобиологи утверждают: долгожительство чаще всего связано с проживанием в условиях, обеспечивающих постоянство биологических ритмов организма[6]. Изучая данную проблему было выяснено, что существуют периоды повышенного и пониженного физиологического состояния организма (Приложение 4). А что такое «академический час», определяющий продолжительность школьного урока от звонка до звонка? Не одно поколение учащихся было охвачено этими датчиками времени. Такая продолжительность умственных занятий ведет свое происхождение от средневековых европейских университетов, когда эмпирически было нащупано именно это, удобное для человека, чередование концентрированного и расслабленного внимания. Оказывается, полпериода одного из ведущих биоритмов - полуторачасового - на редкость благоприятны для регламентации интеллектуальной и операторской работы. Эти ритмы усиливаются при утомлении, в монотонии[6,1].
2.2. Биоритмологические типы людей
Периоды сна и бодрствования у человека сменяются с циркадными периодичностью. Одним из наиболее внешних сигналов, поддерживающих 24-часовой цикл, является свет. Зрительные рецепторы посылают сигнал в супрохиазальное ядро и дальнейшее распространение сигнала приводит к выработке гормонов, регулирующих циркадную активность организма. При пересечении нескольких часовых поясов нарушаются суточный ритм. Это нарушение сохраняется до тех пор, пока в новом часовом поясе циклы не придут в соответствие со светлым временем суток. Биологический ритм организма человека подчиняется 24-часовому графику. История сохранила много примеров разных ритмов работоспособности: Бальзак работал ночью, Моцарт творил днем и ночью, Наполеон начинал рабочий день в 3-4 часа утра, Толстой с обеда.
Биоритмологические типы – утренний («жаворонок»), промежуточный («голубь») или вечерний («сова»), "совы" отличаются от "жаворонков" только тем, что они используют период 24-1 час и пропускают чрезвычайно продуктивный период 5-6 часов. Таким образом, выявили 3 типа людей: утренний (жаворонок), промежуточный (голубь), вечерний (сова) (Приложение 5). Согласно научным исследованиям[7] человечество делится по принадлежности к этим типам в соотношении примерно 15:50:35.
Было проведено анкетирование учащихся 8 классов: «Кто вы: сова, голубь или жаворонок?».
В опросе приняли участие 42 человека.
Результаты представлены на диаграмме.
Но существует ещё 4 тип человека - аритмик. Этот хронотип объединяет в себе “жаворонка” и “сову”, поэтому он относительно легко подстраивает свои внутренние циклы под внешние обстоятельства.
Прислушиваясь к своим «биологическим часам», можно так организовать трудовой режим, чтобы нагрузки (наиболее сложные и ответственные задания) приходились на естественные всплески работоспособности, а время спада использовалось для менее важной работы. С одной стороны, это способствует сохранению здоровья и долголетия, а с другой - достичь лучших результатов с наименьшими затратами.
Глава 3. Режим дня школьника – подростка с учетом циркадных ритмов
Правильно организованный режим дня - основа здорового образа жизни, важнейшее правило поведения, сберегающее здоровье. Он определяется рациональным чередованием различных видов деятельности и отдыха; способствует длительному сохранению работоспособности в течение дня. Несоблюдение режима дня подростком приводит к серьезным отклонениям его здоровья, нарушению функций различных систем органов, отставанию в физическом развитии, неврозам. Соблюдение правильно организованного режима дня с раннего возраста создает условия не только для формирования хорошего физического и психического здоровья молодого организма, но и для выработки полезного поведенческого стереотипа - привычки соблюдать определенный режим труда и отдыха (Приложение 6). Однако привычка соблюдать правильный режим дня не складывается сама по себе и требует от человека волевых усилий.
Изучив циркадную систему человека, я ещё раз убедился в необходимости соблюдения следующих правил, имеющих не только большое оздоровительное, но и воспитательное значение, дисциплинирующих подростков:
Привычка к последовательному и размеренному ритму жизни делает подростков более ответственными и организованными в различных жизненных ситуациях.
3.2. Режим дня с учетом циркадных ритмов человека
Изучив и проанализировав научную информацию по проблеме мною был составлен собственный режим дня.
Режимные моменты | Время | Показатели циркадной системы человека |
Пробуждение | 7-45 | Самая низкая температура тела - 1-5 часов ночи. Большинство людей склонно засыпать при падении температуры, а просыпаться при ее естественном подъеме. |
Физические упражнения | 7-55 | Самым «сильным» человек бывает с утра, в 8 часов. И сохраняет физическую активность до полудня. |
Утренний туалет | 8-05 | Обязательно совершать весь комплекс процедур вечернего и утреннего туалета (чистка зубов, умывание, уход за волосами). |
Завтрак | 8-15 | Питание должно быть сбалансированным и рациональным по составу. |
Дорога в школу: утренняя ходьба | 8-25 | Высокая работоспособность и сопротивляемость болезням характерна для времени суток 11-13 ч. |
Занятия в школе | 8-50 | |
Обед | 15-15 | Питание должно быть сбалансированным и рациональным по составу. |
Свободное время, прогулки на свежем воздухе | 15-30 | Частота дыхания - максимальна в 15-16 ч. |
Домашние учебные занятия | 16-30 | Высокая работоспособность характерна для времени суток 16-17 ч. С 14 до 17 часов - новый прилив сил. |
Ужин | 19-00 | Ужинать необходимо за 1,5 - 2 ч до сна. |
Свободное время: общение с друзьями и родными, увлечения. | 19-30 | Активный отдых может продолжаться в пределах 1,5 ч. |
Дополнительные занятия по отдельным предметам | 21-00 | Смена видов деятельности снимает усталость и восстанавливает работоспособность. |
Подготовка ко сну | 22-00 | Пониженная сопротивляемость болезням, пониженная работоспособность приходится на время 22 - 23 часа местного времени. Обязательно совершать весь комплекс процедур вечернего и утреннего туалета (чистка зубов, умывание, уход за волосами). |
Сон | 22-30 | Продолжительность сна школьников подростков должна составлять не менее 10 – 9 часов. |
Соблюдение мною режима дня составленного с учетом показателей циркадной системы человека дает свои положительные результаты:
Современный стиль жизни предъявляет повышенные требования к внутренним ресурсам человека, его физическому и психическому здоровью. Сложную работу «биологических часов» нарушают неправильный распорядок дня, заболевания. Губительно действуют курение и алкоголь - ведь даже после однократного приема спиртного только на третьи сутки восстанавливаются суточные ритмы скорости реакции, физической работоспособности. А высокая работоспособность и хорошее самочувствие возможны только в том случае, если жизненный ритм соответствует свойственному организму ритму физиологических функций. Поэтому всегда следует стремиться поддерживать постоянный распорядок дня. Ритмичным должен быть и прием пищи. Отклонения от правильного режима питания чаще всего приводят к увеличению массы тела, что, в свою очередь, вызывает нарушение жизненных ритмов организма, появление преждевременных изменений обмена веществ и быстрое старение. В текущем учебном году я заканчиваю основную школу, мне предстоит проходить государственную итоговую аттестацию. Соблюдение режима дня позволяет мне сохранять свое здоровье, иметь хорошее самочувствие на протяжении целого дня, быть успешным в учебе и хорошо, с пользой проводить свободное время.
Выдвинутая гипотеза нашла подтверждение в информационных источниках, при анкетировании учащихся и в ходе самонаблюдений и тестирования.
Цели и задачи исследования выполнены частично, приобретены новые знания, навыки исследовательской работы, проведения анкетирования, самонаблюдения, оформления учебно-исследовательской работы, публичных выступлений; работа по данной проблеме будет продолжена.
Приложение 1.
Биоритмы природы и человека
Суточный ритм - самый короткий. Под воздействием притяжения Луны, Солнца и планет Солнечной системы вращается Земля вокруг своей оси, ежесуточно поворачиваясь к Солнцу то одним, то другим боком. Сменяются дни и ночи; изменяется приход солнечной энергии; скачет столбик термометра; цветки своевременно открывают и закрывают лепестки. Земная поверхность дважды в сутки поднимается и дважды опускается примерно на 50 см. В связи с этим ритмически изменяется величина силы тяжести, атмосферное давление, циркуляция крови и биологическая активность ферментов, осуществляющих превращения веществ в организме. В этом проявляется единство организма человека и природы. Нарушение такой гармонии, нарушение суточного ритма жизни, например ночная физическая перегрузка, ведут к преждевременному изнашиванию организма. Днем человек работает - ночью отдыхает[2].
Месячный ритм. В течение лунного месяца (29,5 суток) 2 раза - в новолуние и полнолуние - силы притяжения Луны и Солнца близки к совпадению, поэтому вызывают наибольшие приливы. В эти периоды резкие суточные изменения величины силы тяжести, состояния атмосферы (давление, температура, влажность), электрического и магнитного полей нарушают стабильность кроветворения в организме человека и приводят к обострению гипертонии, сердечно-сосудистых, психических и других болезней.
Сезонные (годовые) ритмы обусловлены обращением Земли вокруг Солнца и изменением прихода солнечного тепла и света на земную поверхность. Известны смена времен года, сезонное цветение растений, их плодоношение, листопад, ледостав и ледоход на реках, перелеты птиц, миграции рыб.
Годовому ритму подчинена и трудовая деятельность человека, особенно в сельском хозяйстве, строительстве, речном транспорте. Показатель смертности населения наивысший зимой, а наименьший летом. В жаркие периоды теплого полугодия возрастает смертность среди людей преклонного возраста[2,5]. 11-летний цикл солнечной активности. Колебания солнечной активности влияют на состав крови человека и животных, в частности на численность белых кровяных телец (лейкоцитов) - этих активных защитников нашего здоровья, поглощающих бактерии и отмершие клетки. От солнечной активности зависит свертывание крови и образование тромбов. В месяцы бурных процессов на Солнце повышается число инфарктов миокарда, параличей, обостряются хронические заболевания.
Приложение 2.
Экологические и физиологические биоритмы
Экологические ритмы | Физиологические ритмы |
по длительности совпадают с каким-либо естественным ритмам окружающей среды. К ним относят ритмы: суточные, сезонные (годовые), приливные, лунные. Благодаря экологическим ритмам, организм ориентируется во времени и заранее готовится к ожидаемым условиям существования. Так например, многие животные ещё до наступления холодов впадают в зимнюю спячку или мигрируют. Таким образом, экологические ритмы служат организму как биологические часы. | имеют периоды от долей секунды до нескольких минут. Это например, ритмы давления, биения сердца и артериального давления. Физиологические ритмы у человека наблюдаются в циклах сна и бодрствования, физической и умственной работоспособностью. Физиологические реакции организма зависят от факторов внешней среды. Понятно, что этим ритмом охвачен весь организм человека, представляющий собой единую систему взаимодействия, всех органов, тканей и клеток. |
Приложение 3
Циркадианная система человека
Оценивая данную схему, следует указать на индивидуальные отличия в ходе суточных ритмов.
Приложение 4.
Периоды физиологического состояния организма:
пониженная сопротивляемость болезням, пониженная работоспособность приходится на время 2 - 3, 9 - 10, 14 - 15, 18 - 19, 22 - 23 часа местного времени | высокая работоспособность и сопротивляемость болезням характерна для времени суток 5-6, 11-13,16-17, 20 - 21 и 24 - 1 час. |
Соответственно этим периодам, желательным начинать день в 5 - 6 часов утра и ложиться спать до 22 часов.
На протяжении суток меняется у человека температура. Самым «горячим» он бывает в 16- 18 часов, а самым «холодным» между 1-5 часами. Колебания температуры составляют у разных людей от 0,6 до 1,3 градуса. Большинство людей склонно засыпать при падении температуры, а просыпаться при ее естественном подъеме. Примерно в том же ритме меняются у человека частота сердечных сокращений - максимальное в 13-16 ч, систолическое артериальное давление максимально - в 15-18 ч, уровень эритроцитов в крови - в 11-12 ч, лейкоцитов - в 21-23 ч. Частота дыхания - максимальна в 15-16 ч. Физические нагрузки человек по-разному переносит в течение суток. Самым «сильным» он бывает с утра, в 8 часов; И сохраняет физическую активность до полудня, затем следует перерыв, когда человек как бы «слабеет» с 12 до 14 часов, а затем с 14 до 17 часов у него наступает новый прилив сил. Ночью, от 2 до 5, человек наиболее «слаб».
Масса тела достигает максимальных значений в 18-19 ч. Количество гормонов максимально (АКТГ, кортизол, 17-гидроксикортикостерон) в плазме крови - в 8-12 ч, инсулина, ренина - в 18 ч, тестостерона - в 8-9 ч, тироксина - в 14-15 ч, общего белка крови - в 17-19 ч, фибриногена - в 18 ч, билирубина (общего) - в 10 ч, трансаминазы - в 8-9 ч, холестерина - в 18ч, азота мочевины - в 22-23 ч,
Приложение 5.
Биоритмологические типы людей
Приложение 6.
Требования к правильной организации режима дня школьника
Рецензия
Тема, выбранная для исследования, необычайно важна сегодня и интересна для познания. Вопросы, связанные с проблемами и перспективами биоритмологии, практически не изучаются в систематическом школьном курсе биологии. Однако изучение этого природного феномена представляет собой большой интерес и имеет важное значение для саморегуляции организма.
Работа в целом свидетельствует о способности самостоятельно ставить проблему и находить пути ее решения. Учащийся продемонстрировал способность приобретать новые знания и осваивать новые способы действий, достигать более глубокого понимания изучаемого. Данная реферативно-исследовательская работа показывает, что учащийся достаточно хорошо владеет теоретическим материалом, поисковыми и аналитическими методами. Учащимся проанализирована литература авторов В.А. Доскина, Ю.Ф. Кузнецова, В.В. Волканеску и других по данной проблеме, изучены исследования биоритмов человека. Учащийся изучил биоритмологию как науку, глубоко проанализировал биологические ритмы в природе и жизни человека, циркадианную систему человека; составил режим дня с учетом циркадных ритмов.
Главная идея исследовательской работы - показать зависимость здоровья человека от биологических ритмов хорошо отражена в структуре текста, продемонстрировано свободное владение предметом исследовательской деятельности. Работа тщательно спланирована и последовательно реализована. Все мысли выражены ясно, логично, последовательно, аргументированно. Работа вызывает интерес.
Вахрушева Г.Г.
учитель биологии,
руководитель ШМО
учителей естественно-научного цикла
У меня в портфеле
Рисуем подснежники гуашью
Галка в чужих перьях
Растрёпанный воробей
Солнечная система. Взгляд со стороны