A. 生物鍾有哪些種類
生物鍾學(Chronobiology 希臘語:Chronos = 時間;Biology = 生物學)是一門科學,它的任務是研究生物體內與時間有關的周期性現象,或曰這些現象的時間機制。生物節律是憑經驗總結得出的,但有其生理學和分子生物學基礎。生物鍾學與所謂的生理節律無關。 概述 生物鍾學的研究目的,是生物體內生理和行為的時間機制。在這種機制中,生物體內部的時鍾系統所產生的節律是主要的。 三大中心問題: 生物節律有哪些類型?它們是怎樣影響生物的生理過程的? 節律是內在的嗎?如果是,哪裡是產生節律的發生器,哪裡是起搏點,它們怎麼運作? 哪些是外源性的,周期性的因素,即是所謂的時間伺服器,它們又是怎樣作用於生物時鍾的? 生物時間機制對所有的生物都很重要,而且在目前所有被研究的生物里科學家都找到了其時間節律現象。生物體內有很多過程雖然彼此相關,但在時間上都是有所區別的。還有一些過程不但受到內在因素制約,還會受到外界因素影響。時間上的區別之一就是各種行為各具其規律性——在一個大范圍內觀察這種規律性,就可以稱之為生物節律。周期的長度由毫秒到年不等。細胞分裂,呼吸,心跳和行為只是其中的一些例子。 生物鍾學對人的意義在近年來越來越重要,因為我們的生活越來越頻繁地逆這種生物鍾而行。在醫學方面已經確定,服葯時間對葯效影響甚大。在化療中,若因就節律給病人服用細胞抑制劑的話,調制葯物的濃度就可以比其他給葯時間所採用的濃度降低很多。 生物節律的例子 在下面的表格中列舉了一些人體生理功能的每日周期性變化。 體溫在晚睡醒來之前就已經開始升高。就是說人體已經為快要到來的活動做准備。 就是在黃昏或夜行性的動物,甚至是植物,都存在這種「做准備的」的現象。 植物在日出之前就會激活光合作用相關器官,為光合作用做准備,以最長時間的利用光能。 很多植物在日間某些時候會展開或合上其花朵。還有一些植物,在一段日子裡花朵相繼開放,只在特定的鍾點合成香料和花蜜。蟲媒如蜜蜂就在會恰在此時到訪。 鍾點 (小時) 高潮 2:00 惰性 3:00 出生率 4:00 死亡率 6:00 尿液體積 9:00 睾酮生成 11:00 尿液的酸性 12:00 血蛋白 13:00 健康,體溫 14:00 心跳,麻木狀態 16:00 體重 18:00 血壓 19:00 牙疼 22:00 白細胞 24:00 外科手術死亡率 生物節律的種類 根據周期長度,將生物節律分為四種: 超晝夜的(亞日的)節律(Infradian Rhythmus),該詞源於拉丁語:「infra」為「底下」,「dies」為「日」,亦即周期比一天長的節律。 例如鳥類的遷徙;季節性的(大概 365.25天長)冬眠;還有與退漲潮相關的半月周期,如在滿月、新月出現大潮,而半月時出現小潮(大概 14.25 天),銀漢魚只在漲潮時在岸上產卵;或者太陰日節律的,以28.5為周期(磯沙蠶屬)。 近潮汐節律(Circatidal Rhythmus),跟隨12.5小時的潮汐節律。一些海岸線的動物有這種節律,例如水生的蟹類動物漲潮時才會活動,而生長在岸上的蟹則會在退潮時覓食。 次晝夜(超日)的節律(Ultradian Rhythmus)源於拉丁語的「ultra」(超)和「dies」(天、日),其頻率超過日頻率,就是說一天出現兩次以上(嚴格來說是整數次,這是與近潮汐節律的區別)。這些短於24小時的節律的例子有蝙蝠的捕食周期、成人90分鍾睡眠循環、垂體的間歇性荷爾蒙分泌等。 近晝夜節律(Circadiane Rhythmus)來自拉丁語「circa」(大約)和「dies」,為接近24小時長的節律,如人類睡眠和蘇醒、植物的葉運動等。 研究得最徹底的是近晝夜節律,當然有歷史的原因——近晝夜節律比周年節律更明顯,但更重要的是近晝夜節律對人類來說更有現實意義。以下講解若無特別說明,都是指近晝夜節律。 生物鍾的位置 首先說明:生物體內並沒有日常意義的「時鍾」,它不會告訴生物體鍾點日期。生物鍾在哪裡?是怎樣的?這些問題都是因物種而異的。因為很多節律與光有關,所以人們可以優先在與光感受器相聯系的器官中尋找生物鍾的位置。
B. 關於生物鍾的例子有哪些
許多生物都存在著有趣的生物鍾現象。例如,在南美洲的瓜地馬拉有一種第納
鳥,它每過30分鍾就會「嘰嘰喳喳」地叫上一陣子,而且誤差只有15秒,因此那裡的居民就用它們的叫聲來推算時間,稱為「鳥鍾」;在非洲的密林里有一種報
時蟲,它每過一小時就變換一種顏色,在那裡生活的家家戶戶就把這種小蟲捉回家,看它變色以推算時間,稱為「蟲鍾」。
在植物中也有類似的例子。在南非有一種大葉樹,它的葉子每隔兩小時就翻動一次,因此當地居民稱其為「活樹鍾」;在南美洲的阿根廷,有一種野花能報時,每到初夏晚上8點左右便紛紛開放,被稱為「花鍾」。
萬物之靈的人類,同樣受著生命節律的支配。什麼是人體生物鍾?有人把人體內的生物節律形象地比喻為「隱性時鍾」。科學家研究證實,每個人從他誕生之日直至生命終結,體內都存在著多種自然節律,如體力、智力、情緒、血壓、經期等,人們將這些自然節律稱作生物節律或生命節奏等。人體內存在一種決定人們睡眠和覺醒的生物種,生物鍾根據大腦的指令,調節全身各種器官以24小時為周期發揮作用。
人體一天中的各種生理波動如下:
1點鍾:處於深夜,大多數人已經睡了3-5小時,由入睡期--淺睡期---中等程度睡眠期--深睡期,此時進入有夢睡眠期。此時易醒/有夢,對痛特別敏感,有些疾病此時易加劇。
2點鍾:肝臟仍繼續工作,利用這段人體安靜的時間,加緊產生人體所需要的各種物質,並把一些有害物質清除體外。此時人體大部分器官工作節律均放慢或停止工作,處於休整狀態。
3點鍾:全身休息,肌肉完全放鬆,此時血壓低,脈搏和呼吸次數少。
4點鍾:血壓更低,腦部的供血量最少,肌肉處於最微弱的循環狀態,呼吸仍然很弱,此時人容易死亡。此時全身器官節律仍放慢,但聽力很敏銳易被微小的動靜所驚醒。
5點鍾:腎臟分泌少,人體已經歷了3-4個「睡眠周期」(無夢睡眠與有夢睡眠構成睡眠周期),此時覺醒起床,很快就能進入精神飽滿狀態。
6點鍾:血壓升高,心跳加快,體溫上升,腎上腺皮質激素分泌開始增加,此時機體已經蘇醒,想睡也睡不安穩了,此時為第一次最佳記憶時期。
7點鍾:腎上腺皮質激素的分泌進入高潮,體溫上升,血液加速流動,免疫功能加強。
8點鍾:機體休息完畢而進入興奮狀態,肝臟已將身體內的毒素全部排盡。大腦記憶力強,為第二次最佳記憶時期。
9點鍾:神經興奮性提高,記憶仍保持最佳狀態,疾病感染率降低,對痛覺最不敏感。此時心臟開足馬力工作,精力旺盛。
10點鍾:積極性上升,熱情將持續到午飯,人體處於第一次最佳狀態,苦痛易消。此時為內向性格者創造力最旺盛時刻,任何工作都能勝任,此時虛度實在可惜。
11點鍾:心臟照樣有節奏地繼續工作,並與心理處於積極狀態保持一致,人體不易感到疲勞,幾乎感覺不到大的工作壓力。
12點鍾:人體的全部精力都已調動起來。全身總動員,需進餐。此時對酒精仍敏感。午餐時一桌酒席後,下半天的工作會受到重大影響。
13點鍾:午飯後,精神睏倦,白天第一階段的興奮期已過,此時感到有些疲勞,宜適當休息,最好午睡半到1小時。
14點鍾:精力消退,此時是24小時周期中的第二個低潮階段,此時反應遲緩。
15點鍾:身體重新改善,感覺器官此時尤其敏感,人體重新走入正軌。工作能力逐漸恢復是外向型性格者分析和創造最旺盛的時刻,可持續數小時。
16點鍾:血液中糖分增加,但很快又會下降,醫生把這一過程稱為「飯後糖尿病」。
17點鍾:工作效果更高,嗅覺、味覺處於最敏感時期,聽覺處於一天中的第二高潮。此時開始鍛煉比早晨效果好。
18點鍾:體力活動的體力和耐力達一天中最高峰,想多運動的願望上升。此時痛感重新下降,運動員此時應更加努力訓練,可取得好的運動和訓練成績。
19點鍾:血壓上升,心理穩定性降到最低點,精神最不穩定,容易激動,小事可引起口角。
20點鍾:當天的食物、水分都已充分貯備,體重最重。反應異常迅速、敏捷、司機處於最佳狀態,不易出事故。
21點鍾:記憶力特別好,直到臨睡前為一天中最佳的記憶時間(第四次,也是最高效時)。
22點鍾:體溫開始下降,睡意降臨,免疫功能增強,血液內的白細胞增多。呼吸減慢,脈搏和心跳降低,激素分泌水平下降。體內大部分功能趨於低潮。
23點鍾:人體准備休息,細胞修復工作開始。
0點鍾:身體開始其最繁重的工作,要換已死亡的細胞,建立新的細胞,為下一天作好准備。
C. 你還知道哪些動物的「生物鍾」
貓:在白天睡大覺,夜晚開始活躍。鼯鼠:白天呆在樹洞里,夕陽西下後才鑽出來活動。白頭翁:喜歡睡懶覺,金色的陽光早已普照大地,它們才慢騰騰地放開歌喉。琴師蟹:白天藏在暗處,這時它們身體的顏色會變深;夜晚,它們出來活動,身體的顏色變淺。蟑螂:每當傍晚時分,它們都顯得特別活躍。在南非有一種大葉樹,它的葉子每隔兩小時就翻動一次,因此當地居民稱其為「活樹鍾」;在南美洲的阿根廷,有一種野花能報時,每到初夏晚上八點左右便紛紛開放,被稱為「花鍾」。牽牛花一定在清晨開。葫蘆和夜來香的花一定在晚上開。報時蟲,非洲的密林里有一種報時蟲,每過一小時就變換一種顏色,於是在那裡生活的家家戶戶就把這種小蟲捉回家,看它變色以推算時間。鳥類對燈光和各種各樣的化學干預尤其敏感。如果你發現籠子里的鳥兒第二天無精打采,沒有精力去吸引異性或者撫養幼鳥,那可能是因為它在夜間暴露在燈光之下,體內的生物鍾因此被打亂。發光單細胞藻膝溝藻的發光量有晝夜變化,近午夜時達到高峰。
生物鍾又稱生理鍾。它是生物體內的一種無形的「時鍾」,實際上是生物體生命活動的內在節律性,由生物體內的時間結構序所決定。通過研究生物鍾,如今已產生了時辰生物學、時辰葯理學和時辰治療學等新學科。地球上的所有動物都有一種叫「生物鍾」的生理機制,也就是從白天到夜晚的一個24小時循環節律,比如一個光-暗的周期,與地球自轉一次吻合。生物鍾是受大腦的下丘腦"視交叉上核"(簡稱SCN)控制的,和所有的哺乳動物一樣,人類大腦中SCN所在的那片區域也正處在口腔上齶上方,我們有晝夜節律的睡眠,清醒和飲食行為都歸因於生物鍾作用。
D. 自然界有哪些生物鍾現象
生物鍾生命現象中的節律性變化。在生命過程中,從分子、細胞到機體、群體各個層次上都有明顯的時間周期現象,其周期從幾秒、幾天直到幾月、幾年。廣泛存在的節律使生物能更好地適應外界環境。
生物節律現象直接和地球、太陽及月球間相對位置的周期變化對應。①日節律。以24小時為周期的節律,通稱晝夜節律(如細胞分裂、高等動植物組織中多種成分的濃度、活性的24小時周期漲落、光合作用速率變化等)。②潮汐節律。生活在沿海潮線附近的動植物,其活動規律與潮汐時相一致。③月節律。約29.5天為一期,主要反映在動物動情和生殖周期上。④年節律 。動物的冬眠 、夏蟄 、洄遊,植物的發芽、開花、結實等現象均有明顯的年周期節律。除天體物理因子外,光線、溫度、餵食、葯物等因素在一定程度上可起調時作用。此外,還有一些生物節律不受外界影響,正常成人心搏每分鍾70次 ,酶合成和酶活性的振盪周期為 1到幾十分鍾,神經電位發放頻率則可達101~102赫。通常把生物體內激發生物節律並使之穩定維持的內部定時機制稱為生物鍾。對生物鍾有兩種假說:一種認為生物體系根據外界自然周期現象定時,因而產生了與天體物理因子等同步的節律;另一種認為生物鍾是先天性和遺傳性的,是一種內在的振盪機制。
E. 自然界中的生物鍾有哪些
自然界中的生物鍾有在南美洲的瓜地馬拉有一種第納鳥,它每過30分鍾就會「嘰嘰喳喳」地叫上一陣子,而且誤差只有15秒,因此那裡的居民就用它們的叫聲來推算時間,稱為「鳥鍾」;在非洲的密林里有一種報時蟲,它每過一小時就變換一種顏色,在那裡生活的家家戶戶就把這種小蟲捉回家,看它變色以推算時間,稱為「蟲鍾」。在南非有一種大葉樹,它的葉子每隔兩小時就翻動一次,因此當地居民稱其為「活樹鍾」;在南美洲的阿根廷,有一種野花能報時,每到初夏晚上8點左右便紛紛開放,被稱為「花鍾」。
生物鍾又稱生理鍾。它是生物體內的一種無形的「時鍾」,實際上是生物體生命活動的內在節律性,它是由生物體內的時間結構序所決定。通過研究生物鍾,目前已產生了時辰生物學、時辰葯理學和時辰治療學等新學科。可見,研究生物鍾,在醫學上有著重要的意義,並對生物學的基礎理論研究起著促進作用。
F. 哪些生物具有生物鍾現
豬、牛和羊:在白天活動.夜晚開始入睡。
貓:在白天睡大覺。夜晚開始活躍。
鼯鼠:白天呆在樹洞里,夕陽西下後才鑽出來活動。
鳥兒們也都是按時「起床」的。
東方欲曉,公雞就一躍而起,首先「引吭高歌」。
接著,鴨群蘇醒了,爭先恐後地發出「嘎嘎」聲;
沒多久,早起的麻雀也吱吱喳喳地喧鬧開了;
白頭翁是喜歡睡懶覺的,金色的陽光早已普照大地,它們才慢騰騰地放開歌喉。
琴師蟹白天藏在暗處,這時它們身體的顏色會變深;夜晚,它們四齣活動,身體的顏色又會變淺。
在南非有一種大葉樹,它的葉子每隔兩小時就翻動一次,因此當地居民稱其為「活樹鍾」;在南美洲的阿根廷,有一種野花能報時,每到初夏晚上8點左右便紛紛開放,被稱為「花鍾」。
牽牛花一定要在清晨開,葫蘆和夜來香的花一定要在晚上開,另外還有許多種花也在特定的時間開放。假如我們調查一下各種植物的開花時間,就可能做出一個由花卉指示時間的鍾來。
燕子每年都要進行一次「長途旅行」。冬天,燕子南飛,到南洋群島、印度和澳大利亞等地「避寒」;春暖花開的時節,它們又成群結隊地北上,早春二月,它們飛到我國的廣東,3月間到達福建、浙江及長江下游,4月初就可以在秦皇島看到它們的蹤跡。
最奇妙的要算一種叫琴師蟹(也叫招潮小蟹)的動物了,這是生活在海灘上的一種小蟹,它的雄蟹有一隻巨大的螫,使雄蟹看上去就像一位正在拉小提琴的琴師,為此人們就把它叫做琴師蟹。白天,琴師蟹藏在暗處,這時它們身體的顏色會變深;夜晚,它們四齣活動,身體的顏色又會變淺。引人注目的是,琴師蟹體色最深的時間,每天會推遲50分鍾。要知道,大海漲潮和落潮的時間,每天也恰好推遲50分鍾。看來,動物與大海之間也有著某種默契。
每年5月,在月圓以後,美國太平洋沿岸會出現一次最大的海潮。閃閃發光的銀魚,就是被這一年一次的巨大海潮沖上海岸的。在海岸上,銀魚完成了傳宗接代的任務後,又被海浪卷回大海。
G. 生活中也有很多生物鍾現象,請舉例子說一說
那例子有非常多的呢,比如說花兒早上開花晚上閉花;動物的晝伏夜出,還有一些植物的生物鍾比如說含羞草葉片會在白天張開、到晚上閉合,這就是其生物鍾能力。再比如常見動物,家貓是在白天睡大覺.夜晚非常興奮活躍。再比如說公雞早上6點左右准時叫聲,這也是生物鍾。最後在比如我們人類,如果你經常在晚上10點睡覺,然後早上6點起床刷牙洗臉,去讀書,長期堅持下來,就算不設置鬧鍾,你也能准時起來,這個就是生物鍾。
H. 我們身邊有哪些生物鍾現象(動植物)
美國加利福尼亞州有個奇特的農場,100多匹毛驢是這個農場的職工,它們承擔了那兒所有的農活。有趣的是,正午時所有的毛驢都會自動停止工作,到了中午12點,誰也無法強迫它們繼續幹活。而到了下午6點,它們又會重新干起活來。
除此之外動物還懂得日程,燕子每年都要進行一次「長途旅行」。冬天,燕子南飛,到南洋群島、印度和澳大利亞等地「避寒」;春暖花開的時節,它們又成群結隊地北上,早春二月,它們飛到我國的廣東,3月間到達福建、浙江及長江下游,4月初就可以在秦皇島看到它們的蹤跡。
在墨西哥的下加利福尼亞半島沿海,一年一度總有一群來自北冰洋的灰鯨前來「拜訪」。北半球漫長的冬天開始後,成百頭灰鯨告別北冰洋,以每小時6.4千米的速度南遊,穿越白令海峽,橫渡浩瀚的太平洋,在2月初到達墨西哥,旅程長達1萬千米。它們從不「失約」,每年到達的時間,最多相差四五天。
最奇妙的要算一種叫琴師蟹(也叫招潮小蟹)的動物了,這是生活在海灘上的一種小蟹,它的雄蟹有一隻巨大的螫,使雄蟹看上去就像一位正在拉小提琴的琴師,為此人們就把它叫做琴師蟹。白天,琴師蟹藏在暗處,這時它們身體的顏色會變深;夜晚,它們四齣活動,身體的顏色又會變淺。引人注目的是,琴師蟹體色最深的時間,每天會推遲50分鍾。要知道,大海漲潮和落潮的時間,每天也恰好推遲50分鍾。看來,動物與大海之間也有著某種默契。
每年5月,在月圓以後,美國太平洋沿岸會出現一次最大的海潮。閃閃發光的銀魚,就是被這一年一次的巨大海潮沖上海岸的。在海岸上,銀魚完成了傳宗接代的任務後,又被海浪卷回大海。
究竟動物們的時間觀念來自何處?原來,在動物的體內有一種類似時鍾的結構,這就是生物鍾,正是它使動物的活動顯示出了極強的規律性。
科學家用蟑螂做了一個實驗。每當傍晚時分,它們都顯得特別活躍。科學家把蟑螂關在一個黑暗的籠子里,發現它們的活動周期是23小時53分,和地球的自轉周期非常相近!那麼蟑螂的生物鍾在哪裡呢?科學家在蟑螂的食道下方,終於找到了這個生物鍾,它是一種神經組織,這一組織能在體內有節律地產生控制蟑螂活動的激素。
如果把一種綠蟹的眼柄摘除,它們的體色隨晝夜變化的規律就會消失,這說明綠蟹控制這一規律的生物鍾就在眼柄內。
近年來發現,鳥兒的生物鍾就在它腦子的松果腺細胞里。一到黑夜,雞的松果腺細胞便分泌一種叫黑色緊張素的激素,使雞知道該去睡覺了;如果把一隻麻雀的松果腺摘除,這只麻雀每天的活動周期就消失了,這時若將別的麻雀的松果腺移植進去,活動周期便恢復了。
現在已經知道,生物鍾五花八門,多種多樣:有和晝夜相適應的日鍾,有和潮汐相適應的潮汐鍾,還有和地球公轉、季節變化相適應的年鍾。正是這些生物鍾,使動物能在大自然中,正常地生活、覓食和活動。