A. 生物钟有哪些种类
生物钟学(Chronobiology 希腊语:Chronos = 时间;Biology = 生物学)是一门科学,它的任务是研究生物体内与时间有关的周期性现象,或曰这些现象的时间机制。生物节律是凭经验总结得出的,但有其生理学和分子生物学基础。生物钟学与所谓的生理节律无关。 概述 生物钟学的研究目的,是生物体内生理和行为的时间机制。在这种机制中,生物体内部的时钟系统所产生的节律是主要的。 三大中心问题: 生物节律有哪些类型?它们是怎样影响生物的生理过程的? 节律是内在的吗?如果是,哪里是产生节律的发生器,哪里是起搏点,它们怎么运作? 哪些是外源性的,周期性的因素,即是所谓的时间服务器,它们又是怎样作用于生物时钟的? 生物时间机制对所有的生物都很重要,而且在目前所有被研究的生物里科学家都找到了其时间节律现象。生物体内有很多过程虽然彼此相关,但在时间上都是有所区别的。还有一些过程不但受到内在因素制约,还会受到外界因素影响。时间上的区别之一就是各种行为各具其规律性——在一个大范围内观察这种规律性,就可以称之为生物节律。周期的长度由毫秒到年不等。细胞分裂,呼吸,心跳和行为只是其中的一些例子。 生物钟学对人的意义在近年来越来越重要,因为我们的生活越来越频繁地逆这种生物钟而行。在医学方面已经确定,服药时间对药效影响甚大。在化疗中,若因就节律给病人服用细胞抑制剂的话,调制药物的浓度就可以比其他给药时间所采用的浓度降低很多。 生物节律的例子 在下面的表格中列举了一些人体生理功能的每日周期性变化。 体温在晚睡醒来之前就已经开始升高。就是说人体已经为快要到来的活动做准备。 就是在黄昏或夜行性的动物,甚至是植物,都存在这种“做准备的”的现象。 植物在日出之前就会激活光合作用相关器官,为光合作用做准备,以最长时间的利用光能。 很多植物在日间某些时候会展开或合上其花朵。还有一些植物,在一段日子里花朵相继开放,只在特定的钟点合成香料和花蜜。虫媒如蜜蜂就在会恰在此时到访。 钟点 (小时) 高潮 2:00 惰性 3:00 出生率 4:00 死亡率 6:00 尿液体积 9:00 睾酮生成 11:00 尿液的酸性 12:00 血蛋白 13:00 健康,体温 14:00 心跳,麻木状态 16:00 体重 18:00 血压 19:00 牙疼 22:00 白细胞 24:00 外科手术死亡率 生物节律的种类 根据周期长度,将生物节律分为四种: 超昼夜的(亚日的)节律(Infradian Rhythmus),该词源于拉丁语:“infra”为“底下”,“dies”为“日”,亦即周期比一天长的节律。 例如鸟类的迁徙;季节性的(大概 365.25天长)冬眠;还有与退涨潮相关的半月周期,如在满月、新月出现大潮,而半月时出现小潮(大概 14.25 天),银汉鱼只在涨潮时在岸上产卵;或者太阴日节律的,以28.5为周期(矶沙蚕属)。 近潮汐节律(Circatidal Rhythmus),跟随12.5小时的潮汐节律。一些海岸线的动物有这种节律,例如水生的蟹类动物涨潮时才会活动,而生长在岸上的蟹则会在退潮时觅食。 次昼夜(超日)的节律(Ultradian Rhythmus)源于拉丁语的“ultra”(超)和“dies”(天、日),其频率超过日频率,就是说一天出现两次以上(严格来说是整数次,这是与近潮汐节律的区别)。这些短于24小时的节律的例子有蝙蝠的捕食周期、成人90分钟睡眠循环、垂体的间歇性荷尔蒙分泌等。 近昼夜节律(Circadiane Rhythmus)来自拉丁语“circa”(大约)和“dies”,为接近24小时长的节律,如人类睡眠和苏醒、植物的叶运动等。 研究得最彻底的是近昼夜节律,当然有历史的原因——近昼夜节律比周年节律更明显,但更重要的是近昼夜节律对人类来说更有现实意义。以下讲解若无特别说明,都是指近昼夜节律。 生物钟的位置 首先说明:生物体内并没有日常意义的“时钟”,它不会告诉生物体钟点日期。生物钟在哪里?是怎样的?这些问题都是因物种而异的。因为很多节律与光有关,所以人们可以优先在与光感受器相联系的器官中寻找生物钟的位置。
B. 关于生物钟的例子有哪些
许多生物都存在着有趣的生物钟现象。例如,在南美洲的危地马拉有一种第纳
鸟,它每过30分钟就会“叽叽喳喳”地叫上一阵子,而且误差只有15秒,因此那里的居民就用它们的叫声来推算时间,称为“鸟钟”;在非洲的密林里有一种报
时虫,它每过一小时就变换一种颜色,在那里生活的家家户户就把这种小虫捉回家,看它变色以推算时间,称为“虫钟”。
在植物中也有类似的例子。在南非有一种大叶树,它的叶子每隔两小时就翻动一次,因此当地居民称其为“活树钟”;在南美洲的阿根廷,有一种野花能报时,每到初夏晚上8点左右便纷纷开放,被称为“花钟”。
万物之灵的人类,同样受着生命节律的支配。什么是人体生物钟?有人把人体内的生物节律形象地比喻为“隐性时钟”。科学家研究证实,每个人从他诞生之日直至生命终结,体内都存在着多种自然节律,如体力、智力、情绪、血压、经期等,人们将这些自然节律称作生物节律或生命节奏等。人体内存在一种决定人们睡眠和觉醒的生物种,生物钟根据大脑的指令,调节全身各种器官以24小时为周期发挥作用。
人体一天中的各种生理波动如下:
1点钟:处于深夜,大多数人已经睡了3-5小时,由入睡期--浅睡期---中等程度睡眠期--深睡期,此时进入有梦睡眠期。此时易醒/有梦,对痛特别敏感,有些疾病此时易加剧。
2点钟:肝脏仍继续工作,利用这段人体安静的时间,加紧产生人体所需要的各种物质,并把一些有害物质清除体外。此时人体大部分器官工作节律均放慢或停止工作,处于休整状态。
3点钟:全身休息,肌肉完全放松,此时血压低,脉搏和呼吸次数少。
4点钟:血压更低,脑部的供血量最少,肌肉处于最微弱的循环状态,呼吸仍然很弱,此时人容易死亡。此时全身器官节律仍放慢,但听力很敏锐易被微小的动静所惊醒。
5点钟:肾脏分泌少,人体已经历了3-4个“睡眠周期”(无梦睡眠与有梦睡眠构成睡眠周期),此时觉醒起床,很快就能进入精神饱满状态。
6点钟:血压升高,心跳加快,体温上升,肾上腺皮质激素分泌开始增加,此时机体已经苏醒,想睡也睡不安稳了,此时为第一次最佳记忆时期。
7点钟:肾上腺皮质激素的分泌进入高潮,体温上升,血液加速流动,免疫功能加强。
8点钟:机体休息完毕而进入兴奋状态,肝脏已将身体内的毒素全部排尽。大脑记忆力强,为第二次最佳记忆时期。
9点钟:神经兴奋性提高,记忆仍保持最佳状态,疾病感染率降低,对痛觉最不敏感。此时心脏开足马力工作,精力旺盛。
10点钟:积极性上升,热情将持续到午饭,人体处于第一次最佳状态,苦痛易消。此时为内向性格者创造力最旺盛时刻,任何工作都能胜任,此时虚度实在可惜。
11点钟:心脏照样有节奏地继续工作,并与心理处于积极状态保持一致,人体不易感到疲劳,几乎感觉不到大的工作压力。
12点钟:人体的全部精力都已调动起来。全身总动员,需进餐。此时对酒精仍敏感。午餐时一桌酒席后,下半天的工作会受到重大影响。
13点钟:午饭后,精神困倦,白天第一阶段的兴奋期已过,此时感到有些疲劳,宜适当休息,最好午睡半到1小时。
14点钟:精力消退,此时是24小时周期中的第二个低潮阶段,此时反应迟缓。
15点钟:身体重新改善,感觉器官此时尤其敏感,人体重新走入正轨。工作能力逐渐恢复是外向型性格者分析和创造最旺盛的时刻,可持续数小时。
16点钟:血液中糖分增加,但很快又会下降,医生把这一过程称为“饭后糖尿病”。
17点钟:工作效果更高,嗅觉、味觉处于最敏感时期,听觉处于一天中的第二高潮。此时开始锻炼比早晨效果好。
18点钟:体力活动的体力和耐力达一天中最高峰,想多运动的愿望上升。此时痛感重新下降,运动员此时应更加努力训练,可取得好的运动和训练成绩。
19点钟:血压上升,心理稳定性降到最低点,精神最不稳定,容易激动,小事可引起口角。
20点钟:当天的食物、水分都已充分贮备,体重最重。反应异常迅速、敏捷、司机处于最佳状态,不易出事故。
21点钟:记忆力特别好,直到临睡前为一天中最佳的记忆时间(第四次,也是最高效时)。
22点钟:体温开始下降,睡意降临,免疫功能增强,血液内的白细胞增多。呼吸减慢,脉搏和心跳降低,激素分泌水平下降。体内大部分功能趋于低潮。
23点钟:人体准备休息,细胞修复工作开始。
0点钟:身体开始其最繁重的工作,要换已死亡的细胞,建立新的细胞,为下一天作好准备。
C. 你还知道哪些动物的“生物钟”
猫:在白天睡大觉,夜晚开始活跃。鼯鼠:白天呆在树洞里,夕阳西下后才钻出来活动。白头翁:喜欢睡懒觉,金色的阳光早已普照大地,它们才慢腾腾地放开歌喉。琴师蟹:白天藏在暗处,这时它们身体的颜色会变深;夜晚,它们出来活动,身体的颜色变浅。蟑螂:每当傍晚时分,它们都显得特别活跃。在南非有一种大叶树,它的叶子每隔两小时就翻动一次,因此当地居民称其为“活树钟”;在南美洲的阿根廷,有一种野花能报时,每到初夏晚上八点左右便纷纷开放,被称为“花钟”。牵牛花一定在清晨开。葫芦和夜来香的花一定在晚上开。报时虫,非洲的密林里有一种报时虫,每过一小时就变换一种颜色,于是在那里生活的家家户户就把这种小虫捉回家,看它变色以推算时间。鸟类对灯光和各种各样的化学干预尤其敏感。如果你发现笼子里的鸟儿第二天无精打采,没有精力去吸引异性或者抚养幼鸟,那可能是因为它在夜间暴露在灯光之下,体内的生物钟因此被打乱。发光单细胞藻膝沟藻的发光量有昼夜变化,近午夜时达到高峰。
生物钟又称生理钟。它是生物体内的一种无形的“时钟”,实际上是生物体生命活动的内在节律性,由生物体内的时间结构序所决定。通过研究生物钟,如今已产生了时辰生物学、时辰药理学和时辰治疗学等新学科。地球上的所有动物都有一种叫“生物钟”的生理机制,也就是从白天到夜晚的一个24小时循环节律,比如一个光-暗的周期,与地球自转一次吻合。生物钟是受大脑的下丘脑"视交叉上核"(简称SCN)控制的,和所有的哺乳动物一样,人类大脑中SCN所在的那片区域也正处在口腔上腭上方,我们有昼夜节律的睡眠,清醒和饮食行为都归因于生物钟作用。
D. 自然界有哪些生物钟现象
生物钟生命现象中的节律性变化。在生命过程中,从分子、细胞到机体、群体各个层次上都有明显的时间周期现象,其周期从几秒、几天直到几月、几年。广泛存在的节律使生物能更好地适应外界环境。
生物节律现象直接和地球、太阳及月球间相对位置的周期变化对应。①日节律。以24小时为周期的节律,通称昼夜节律(如细胞分裂、高等动植物组织中多种成分的浓度、活性的24小时周期涨落、光合作用速率变化等)。②潮汐节律。生活在沿海潮线附近的动植物,其活动规律与潮汐时相一致。③月节律。约29.5天为一期,主要反映在动物动情和生殖周期上。④年节律 。动物的冬眠 、夏蛰 、洄游,植物的发芽、开花、结实等现象均有明显的年周期节律。除天体物理因子外,光线、温度、喂食、药物等因素在一定程度上可起调时作用。此外,还有一些生物节律不受外界影响,正常成人心搏每分钟70次 ,酶合成和酶活性的振荡周期为 1到几十分钟,神经电位发放频率则可达101~102赫。通常把生物体内激发生物节律并使之稳定维持的内部定时机制称为生物钟。对生物钟有两种假说:一种认为生物体系根据外界自然周期现象定时,因而产生了与天体物理因子等同步的节律;另一种认为生物钟是先天性和遗传性的,是一种内在的振荡机制。
E. 自然界中的生物钟有哪些
自然界中的生物钟有在南美洲的危地马拉有一种第纳鸟,它每过30分钟就会“叽叽喳喳”地叫上一阵子,而且误差只有15秒,因此那里的居民就用它们的叫声来推算时间,称为“鸟钟”;在非洲的密林里有一种报时虫,它每过一小时就变换一种颜色,在那里生活的家家户户就把这种小虫捉回家,看它变色以推算时间,称为“虫钟”。在南非有一种大叶树,它的叶子每隔两小时就翻动一次,因此当地居民称其为“活树钟”;在南美洲的阿根廷,有一种野花能报时,每到初夏晚上8点左右便纷纷开放,被称为“花钟”。
生物钟又称生理钟。它是生物体内的一种无形的“时钟”,实际上是生物体生命活动的内在节律性,它是由生物体内的时间结构序所决定。通过研究生物钟,目前已产生了时辰生物学、时辰药理学和时辰治疗学等新学科。可见,研究生物钟,在医学上有着重要的意义,并对生物学的基础理论研究起着促进作用。
F. 哪些生物具有生物钟现
猪、牛和羊:在白天活动.夜晚开始入睡。
猫:在白天睡大觉。夜晚开始活跃。
鼯鼠:白天呆在树洞里,夕阳西下后才钻出来活动。
鸟儿们也都是按时“起床”的。
东方欲晓,公鸡就一跃而起,首先“引吭高歌”。
接着,鸭群苏醒了,争先恐后地发出“嘎嘎”声;
没多久,早起的麻雀也吱吱喳喳地喧闹开了;
白头翁是喜欢睡懒觉的,金色的阳光早已普照大地,它们才慢腾腾地放开歌喉。
琴师蟹白天藏在暗处,这时它们身体的颜色会变深;夜晚,它们四出活动,身体的颜色又会变浅。
在南非有一种大叶树,它的叶子每隔两小时就翻动一次,因此当地居民称其为“活树钟”;在南美洲的阿根廷,有一种野花能报时,每到初夏晚上8点左右便纷纷开放,被称为“花钟”。
牵牛花一定要在清晨开,葫芦和夜来香的花一定要在晚上开,另外还有许多种花也在特定的时间开放。假如我们调查一下各种植物的开花时间,就可能做出一个由花卉指示时间的钟来。
燕子每年都要进行一次“长途旅行”。冬天,燕子南飞,到南洋群岛、印度和澳大利亚等地“避寒”;春暖花开的时节,它们又成群结队地北上,早春二月,它们飞到我国的广东,3月间到达福建、浙江及长江下游,4月初就可以在秦皇岛看到它们的踪迹。
最奇妙的要算一种叫琴师蟹(也叫招潮小蟹)的动物了,这是生活在海滩上的一种小蟹,它的雄蟹有一只巨大的螫,使雄蟹看上去就像一位正在拉小提琴的琴师,为此人们就把它叫做琴师蟹。白天,琴师蟹藏在暗处,这时它们身体的颜色会变深;夜晚,它们四出活动,身体的颜色又会变浅。引人注目的是,琴师蟹体色最深的时间,每天会推迟50分钟。要知道,大海涨潮和落潮的时间,每天也恰好推迟50分钟。看来,动物与大海之间也有着某种默契。
每年5月,在月圆以后,美国太平洋沿岸会出现一次最大的海潮。闪闪发光的银鱼,就是被这一年一次的巨大海潮冲上海岸的。在海岸上,银鱼完成了传宗接代的任务后,又被海浪卷回大海。
G. 生活中也有很多生物钟现象,请举例子说一说
那例子有非常多的呢,比如说花儿早上开花晚上闭花;动物的昼伏夜出,还有一些植物的生物钟比如说含羞草叶片会在白天张开、到晚上闭合,这就是其生物钟能力。再比如常见动物,家猫是在白天睡大觉.夜晚非常兴奋活跃。再比如说公鸡早上6点左右准时叫声,这也是生物钟。最后在比如我们人类,如果你经常在晚上10点睡觉,然后早上6点起床刷牙洗脸,去读书,长期坚持下来,就算不设置闹钟,你也能准时起来,这个就是生物钟。
H. 我们身边有哪些生物钟现象(动植物)
美国加利福尼亚州有个奇特的农场,100多匹毛驴是这个农场的职工,它们承担了那儿所有的农活。有趣的是,正午时所有的毛驴都会自动停止工作,到了中午12点,谁也无法强迫它们继续干活。而到了下午6点,它们又会重新干起活来。
除此之外动物还懂得日程,燕子每年都要进行一次“长途旅行”。冬天,燕子南飞,到南洋群岛、印度和澳大利亚等地“避寒”;春暖花开的时节,它们又成群结队地北上,早春二月,它们飞到我国的广东,3月间到达福建、浙江及长江下游,4月初就可以在秦皇岛看到它们的踪迹。
在墨西哥的下加利福尼亚半岛沿海,一年一度总有一群来自北冰洋的灰鲸前来“拜访”。北半球漫长的冬天开始后,成百头灰鲸告别北冰洋,以每小时6.4千米的速度南游,穿越白令海峡,横渡浩瀚的太平洋,在2月初到达墨西哥,旅程长达1万千米。它们从不“失约”,每年到达的时间,最多相差四五天。
最奇妙的要算一种叫琴师蟹(也叫招潮小蟹)的动物了,这是生活在海滩上的一种小蟹,它的雄蟹有一只巨大的螫,使雄蟹看上去就像一位正在拉小提琴的琴师,为此人们就把它叫做琴师蟹。白天,琴师蟹藏在暗处,这时它们身体的颜色会变深;夜晚,它们四出活动,身体的颜色又会变浅。引人注目的是,琴师蟹体色最深的时间,每天会推迟50分钟。要知道,大海涨潮和落潮的时间,每天也恰好推迟50分钟。看来,动物与大海之间也有着某种默契。
每年5月,在月圆以后,美国太平洋沿岸会出现一次最大的海潮。闪闪发光的银鱼,就是被这一年一次的巨大海潮冲上海岸的。在海岸上,银鱼完成了传宗接代的任务后,又被海浪卷回大海。
究竟动物们的时间观念来自何处?原来,在动物的体内有一种类似时钟的结构,这就是生物钟,正是它使动物的活动显示出了极强的规律性。
科学家用蟑螂做了一个实验。每当傍晚时分,它们都显得特别活跃。科学家把蟑螂关在一个黑暗的笼子里,发现它们的活动周期是23小时53分,和地球的自转周期非常相近!那么蟑螂的生物钟在哪里呢?科学家在蟑螂的食道下方,终于找到了这个生物钟,它是一种神经组织,这一组织能在体内有节律地产生控制蟑螂活动的激素。
如果把一种绿蟹的眼柄摘除,它们的体色随昼夜变化的规律就会消失,这说明绿蟹控制这一规律的生物钟就在眼柄内。
近年来发现,鸟儿的生物钟就在它脑子的松果腺细胞里。一到黑夜,鸡的松果腺细胞便分泌一种叫黑色紧张素的激素,使鸡知道该去睡觉了;如果把一只麻雀的松果腺摘除,这只麻雀每天的活动周期就消失了,这时若将别的麻雀的松果腺移植进去,活动周期便恢复了。
现在已经知道,生物钟五花八门,多种多样:有和昼夜相适应的日钟,有和潮汐相适应的潮汐钟,还有和地球公转、季节变化相适应的年钟。正是这些生物钟,使动物能在大自然中,正常地生活、觅食和活动。