Сезонные ритмы

Огромное значение в жизни растений и животных средних и высоких щирот обоих полушарий Земли имеют сезонные изменения, связанные с колебаниями в количестве приходящего животворного солнечного тепла, которое зависит от годового движения Земли вокруг Солнца.

Под действием этого планетарного закона на всех широтах, кроме экватора, в разные времена года полуденная высота солнца бывает наибольшей в середине лета, уменьшается в переходные сезоны и становится минимальной в зимнее время. Так же изменяется и длина дня. В соответствии с уменьшением угла падения солнечных лучей и длительности обогревания ими суши и морей на протяжении года жаркое лето сменяется студеной зимой, что накладывает отпечаток на жизнедеятельность всех обитателей земной поверхности, воды, почвы и воздуха.

Всем известно, как изменчива бывает погода в одном и том же пункте в одни и те же календарные cроки из года в год. Так, в средней полосе Европейской части Союза середина июня может быть дождливой и прохладной, а может выдаться жаркой и засушливой, а под Новый год случается оттепель, но бывает и так, что стоят трескучие морозы. Только высота Солнца, зависящая от географической широты, в любом месте остается неизменной для каждого календарного срока в разные годы.

На курорте Талая, на северо-востоке Сибири, в середине июня полуденное солнце посылает каждый год свои лучи с высоты 52° над горизонтом. Южнее, среди живописных скал и лесов Борового в Казахстане, его лучи в это время года падают с высоты 60°, а в Байрам-Али, в Средней Азии, они приходят почти под прямым углом (72°) к поверхности песков, отчего их обжигающая сила особенно велика. Длина же июньского дня не растет, а уменьшается в направлении с севера на юг: в Талой она равна в это время 22 часам, в Боровом — 18, в Байрам-Али — 15 часам.

В зимний сезон тусклым декабрьским днем в Талой солнце поднимается над горизонтом всего на 6°. При такой малой высоте оно светит, но не греет в течение всего 5—6 часов. Южнее, в Бо­ровом, в это время день более продолжителен (8 часов), а полуденное солнце взбирается на небосвод до высоты 13°, так что в ясные дни его лучи заметно нагревают поверхность. В самых низких широтах нашей страны, в частности в Байрам-Али, за 11-часовой «рабочий день» декабрьское солнце с высоты 30° посылает лучи, приносящие значительное количество тепла.

Как известно, от величины угла падения солнечных лучей зависит не только количество приносимой ими тепловой энергии но и спектральный состав света, что имеет сильное влияние на процессы, происходящие в живых организмах, так как многие из них могут совершаться только при воздействии лучей с определенной длиной волны. Например, выработка витамина Д связана с поступлением коротковолновых ультрафиолетовых лучей и т. д.

Как упоминалось выше, длительность биологических ритмов связана с чередованием света и тьмы, а величина их амплитуды зависит от метеорологических факторов: температуры, давления воздуха, влажности, ветра и т. д. Значит, смена сезонов, при которой меняются все характеристики окружающей среды, должна устанавливать и определенный график жизнедеятельности живот­ного и растительного мира. Причем происходящие в течение года изменения высоты солнца над горизонтом и длины дня являются самыми главными сигналами, на которые чутко реагируют жи­вотные и растительные организмы. В соответствии с ними лес то теряет листву и замирает в зимнем сне, то покрывается нежной зеленой весенней дымкой, а воздух наполнен то благоуханием цве­тущей липы, то прелым запахом опавших листьев.

Ориентируются на изменения светового климата и животные. Отъевшиеся на летних кормах сурки, суслики, черепахи перед наступлением зимних холодов впадают в спячку. Засыпает в своей берлоге и хозяин сибирской тайги — медведь, а белые, одетые в черные шапочки полярные крачки покидают наши северные острова и отправляются за 12—15 тыс. км на другой конец света — в Антарктиду, в море Росса, на Фолклендские острова и на Огненную Землю, чтобы к лету снова проделать этот огромный путь, возвращаясь вместе с другими пернатыми на птичьи базары севера Сибири.

Перед такими глобальными перелетами птицы накапливают жир и подготавливают свой летательный аппарат: у них усиливаются мышцы и отрастают после линьки новые перья. Эти процессы, как и размножение, протекают также ритмично.

Для того, чтобы подготовиться к каждому сезону, у организмов должны быть в действии «биологические часы», т. е. они должны иметь способность сравнивать фактическую длину дня и ночи с наследственным масштабом времени.

Человек не является в этом исключением: на протяжении года, как и у других живых существ, у него изменяются температура тела, интенсивность обмена веществ, система кровоснабжения и состав клеток крови и тканей. Однако сезонные циклические колебания в процессах, происходящих в человеческом организме, проследить труднее, чем суточные, так как в разных климатических условиях — на севере и юге, в горах и на равнине, на морских побережьях и внутри материка — они протекают по-разному.

Так, по многочисленным наблюдениям медиков, в одном из южных районов страны — в Сочи — содержание гемоглобина и количество эритроцитов, а также максимальное и минимальное дав­ление крови в холодный период года возрастают у людей на 15— 20% по сравнению с теплым временем.

Исследования, проведенные в другом южном, но континентальном районе — в Ташкенте, показали, что частота пульса у женщин и мужчин неодинаково реагирует здесь на сезонные изменения окружающей среды: у первых летом она меньше, чем зимой, весной и осенью, а у вторых — наоборот. Число эритроцитов здесь у женщин в летнее время бывает меньше, чем зимой, а у мужчин — больше, чем в холодный период года. Обратный годовой ход имеет количество гемоглобина: его у женщин больше в летнее время, а у мужчин — зимой. Причина этого явления пока неясна.

Многолетние наблюдения доктора В. В. Ковальского в зоне умеренно теплого климата — в Киеве (обследовано около 4 тыс. человек) привели к выводу, что у постоянно проживающих здесь мужчин максимум гемоглобина в крови бывает в начале весны (в марте), а у женщин — в разгаре зимы (в январе); минимум же у первых — в августе, у вторых — в июле.

В условиях севера наибольший процент гемоглобина в крови найден у множества обследованных жителей в летние месяцы, а наименьший — зимой и в начале весны.

В странах с холодным климатом и у наших зимовщиков на полярных станциях интенсивность обмена бывает большей, чем у жителей средних широт. В жаркие месяцы в пустынях Средней Азии, особенно у приезжих из более прохладных районов страны, резко убывает содержание витамина Bi2 в крови, что, по-видимому, является причиной развивающегося иногда в этих местах ма­локровия.

Испытывает циклические колебания на протяжении года и чувствительность кожи к ультрафиолетовым лучам: зимой она больше, чем летом, и, по некоторым данным, на юге она меньше, чем на севере.

Большой экспериментальный материал подтверждает также, что горные условия во все сезоны года замедляют реакцию оседания эритроцитов крови (т. е. понижают РОЭ). Этот процесс связан с действием многих факторов, среди которых имеет значение и солнечная радиация, повышенная в горах в связи с разреженностью воздуха и уменьшением толщи атмосферы. Эти изменения, вызванные действием на организм горного климата, имеют благоприятное влияние на здоровье. Они связаны с уменьшением белкового распада, наступающим при акклиматизации к этим специфическим условиям, что используется при лечении в горных санаториях.

Оказывается, даже количество крови в теле одного и того же человека не остается постоянным, а колеблется на протяжении года, увеличиваясь в теплый и уменьшаясь в холодный период.

Самое большое количество белых кровяных шариков (лейкоцитов) в крови у людей, живущих в условиях континентального климата, бывает в начале осени, а меньше всего — в конце весны. Медики считают, что в этом известную роль играет насыщенность организма витаминами, имеющая максимум в начале осени и минимум весной и в начале лета, когда уменьшается не только ко­личество, но и активность лейкоцитов в борьбе с микробами и вирусами, попадающими в организм. Это наряду с другими факторами может оказывать влияние на возникновение эпидемий гриппа и других болезней.

Благодаря приспособлению к циклично изменяющимся условиям окружающей среды в разных ландшафтах и климатах (где различны количества приходящего солнечного тепла, продолжительность и характер сезонов) выработался свой характерный уклад жизни, обычаи, характер жилищ и питания, условия быта, труда, отдыха и спорта. Однако применительно к человеку нельзя говорить о влиянии лишь одной географической обстановки. Ведь человек живет не только в естественной, но и в общественной среде, и его нельзя рассматривать в отрыве от нее. Он неотделим от труда и общества, так как «он только начинается там, где животные уже оканчиваются», как писал русский критик В. Г. Белинский.

Поскольку ритмичность с чередованием сна и бодрствования на протяжении суток и сезонными циклами изменения функций и состава органов и тканей человека обеспечивает ему максимальное постоянство его внутренней среды и жизнеспособность, естественно, что разлад в ритме работы какой-либо части этой сложной саморегулируемой машины нарушает деятельность остальных частей, приводя к ее поломке. Победить возникшую в результате этого болезнь — значит вновь наладить ритмичность работы всего организма. В этом обычно и состоит сущность отдыха и курортного лечения.

Изучение ритмов показало, что язвенная болезнь чаще всего обостряется весной и осенью — в неустойчивые по погоде переходные сезоны года. Есть данные и о том, что многие болезни имеют связь с фазами Луны и обостряются в полнолуние. По-видимому, большинство недугов имеет циклическое проявление и связано с нарушением «биологических часов» организма в области «главного метронома» — мозга или в клетках. Это предположение подтверждается тем, что болезненные состояния, связанные с повреждениями черепа, шоками, аллергиями, вызывают обычно нарушения многих циркадных ритмов (сна, бодрствования, работы органов кровообращения, дыхания, пищеварения и т. д.).

Отмечено, что психические заболевания также протекают циклично, с ухудшениями и улучшениями состояния, кратными целому числу суток. Значит, и они связаны с изменениями в области «главного часового механизма», расположенного в передней части ствола мозга.

Известно также, что заболевание нервных клеток гипоталамуса (находящегося в головном мозгу) и заболевание гипофиза (эндокринной железы, связанной с головным мозгом), контролирующих работу щитовидных желез, нарушают суточный ритм интенсивности обмена белков, углеводов, действия центральной нервной системы, что вызывает аномально большую прибавку веса тела или, наоборот, крайнее исхудание, бессонницу, ослабление тормозных нервных процессов- и т. д.

Некоторые склонны считать, что нарушение графика отдыха, работы и приема пищи способствует, как и сильные нервные потрясения, возникновению гастрита, язвенной болезни и опухолей. В свете всего этого еще яснее выступает значение работ И. П. Павлова об укрепляющей роли сна и И. М. Мечникова — об организации правильного образа жизни с достаточными по силе воздействия ритмичными тренировками всех систем и органов, с чередованием труда и активного отдыха, со своевременными, не чрезмерными приемами полноценной пищи для сохранения здо­ровья и долголетия человека.

Определенно установлено также, что многие инфекционные и хронические болезни имеют сезонную цикличность. Известно, что воспаление легких, плеврит, бронхит, грипп, ангина чаще бывают в холодное и неустойчивое время года, когда под действием резких снижений температуры понижается устойчивость организма к болезнетворным микроорганизмам.

Сердечно-сосудистые заболевания, такие, как гипертоническая болезнь, стенокардия, обостряются также в холодное время года, когда погода крайне изменчива, что плохо переносится этими больными.

Кишечные инфекции (дизентерия и др.), наоборот, чаще поражают людей в жаркое время года, когда, как установлено в лаборатории профессора Д. Плецитого, снижается устойчивость организма к действию токсинов, выделяемых дизентерийной палочкой.

Туберкулез легких тяжелее протекает весной в связи с тем, что организм больных в это время по сравнению с другими сезонами бывает обеднен витаминами, а это плохо сказывается на его защитных свойствах.

Статистикой установлено, что рак кожи чаще всего поражает людей, живущих в жарких странах (у нас — в Средней Азии), причем в самые жаркие месяцы года, что вызывается, по-видимому, чрезмерно сильным действием на кожу ультрафиолетовых лучей.

Трудно переоценить значение детального изучения ритмов организма для научно обоснованного составления графиков отпусков, улучшения диагностики и лечения болезней в амбулаторной, больничной и курортной обстановке.

Цикличность приходится учитывать при оценке анализов, а также при определении характера заболевания по сдвигу или нарушению фаз физиологических процессов. Ею необходимо руководствоваться при дозировке внутреннего приема лекарств и минеральных вод, ванн и грязевых процедур, назначаемых на разное время дня.

Циркадные ритмы принимаются во внимание при пониженном давлении крови, тогда врач назначает пить лекарства утром, когда оно достигает минимума, а при гипертонии рекомендуется принимать их вечером, когда оно достигает суточного максимума.

Глазным врачам при лечении глаукомы приходится считаться с вечерним понижением и утренним повышением внутриглазного давления.

И все же, несмотря на большие успехи, проблема дозировки лечебных средств в зависимости от циркадных и сезонных биологических ритмов еще не полностью решена, так что от дальнейших достижений в этой области зависит многое в профилактике и лечении болезней.

Более углубленного изучения требуют и вопросы изменения ритмов работы организма при перемене климатических и ландшафтных условий и часовых поясов при дальних перелетах и переездах. Они должны решаться с учетом размеров контрастности времени и климата в месте постоянного жительства и в новом районе отдыха или работы. При этом необходимо учитывать и разницу срока наступления и длительности сезонов в разных местах нашей обширной и многообразной по природным условиям страны.