Praktick vuka prodovdnch pedmt na Z a S

Praktická výuka přírodovědných předmětů na ZŠ a SŠ CZ. 1. 07/1. 1. 30/02. 0024 Biorytmy Mgr. Petra Vágnerová

Biorytmy Mgr. Petra Vágnerová

Co jsou biorytmy? a) Hudební rytmy šetrné k přírodě b) Taneční rytmy zdravé pro naše tělo c) Cyklické změny životních pochodů v tělech živých organismů v čase

Základní informace Biorytmy pozorujeme u všech živých organismů Biorytmy jsou pozorovatelné na úrovni molekul, buněk, tkání, orgánů, na úrovni organismu i celých společenstev Studiem biorytmů se zabývá chronobiologie

Jak jsou „rychlé“? 24 hodin = cirkadiánní biorytmy Kratší než 24 hodin = infradiánní biorytmy Delší než 24 hodin = ultradiánní biorytmy Týdenní = cirkaseptální Měsíční = cirkatrigintální = lunární Roční = cirkanuální

Je to například: Migrace ptáků – odlet do teplých krajin a zpět Ptačí zpěv za rozbřesku Žabí kvákání v noci Pavouci staví sítě ráno a večer je bourají Tlukot srdce

Cirkadiánní biorytmy Změny v rytmu 24 hodin Jsou řízeny biologickými hodinami Jsou dány geneticky a ani po několika generacích chovu v umělých podmínkách se u pokusných zvířat výrazně nemění

Projevy cirkadiánních biorytmů Zkuste některé navrhnout: Střídání bdění a spánku během dne Změny tělesné teploty a krevního tlaku Změny aktivity Změny počtu bílých krvinek, sekrece některých hormonů Změny příjmu potravy, chování a emocí

Jaký je lidský biorytmus? Pro člověka je charakteristický cirkadiánní biorytmus rozdělený na čas bdění přes den a čas spánku v noci. V průběhu bdění můžeme pozorovat kolísání aktivity se dvěma vrcholy přibližně kolem 8. hodiny raní a 19. hodiny večerní. Výrazný útlum nastává kolem poledne a potom večer, kdy se ukládáme ke spánku.

Jak to mají zvířata? U většiny živočichů se střídá několika fází aktivity s několika fázemi klidu. Denní ptáci: dvě fáze vysoké aktivity, ráno po probuzení a večer před uložením ke spánku. Další živočichové pak vykazují denní biorytmus pouze s jedním vrcholem nebo jedním vrcholem ve dne a jedním vrcholem v noci (například rejsek obecný).

Co to tady tiká? Biologické hodiny Řídí denní rytmy živých organismů Potřebují střídání světla a tmy pro svou synchronizaci s vnějším časem Do určité míry jsou na střídání světla a tmy nezávislé, ale bez něj jdou jen přibližně

Kde jsou? Ptáci – v šišince Savci včetně člověka – součást hypothalamu

Biologické hodiny jsou když… Biologické hodiny musí fungovat nezávisle na teplotě. Pokud biologické hodiny v organismu zničíme, přestanou se u něj denní rytmy projevovat. Pokud jsou tomuto organismu implantovány zpět, rytmicita se obnoví.

Princip fungování biologických hodin se dosud zkoumá Výzkumy jsou prováděny na ovocných muškách octomilkách (Drosophila melanogaster). Prokázaly přítomnost genu, který kóduje tvorbu látky podmiňující opakující se děje o periodě přibližně 24 hodin. Použitím chemických látek či ozařováním byly připraveny mušky, které měly kratší či delší rytmicitu nebo ji zcela postrádaly.

Biologické hodiny a hormon melatonin Melatonin je hormon, který je produkován žlázou s vnitřní sekrecí epifýzou (šišinkou). Melatonin a biologické hodiny se ovlivňují navzájem. Koncentrace melatoninu se během dne mění vlivem střídání světla a tmy (dne a noci). Maximum jeho produkce nastává v noci, přibližně ve 3 hodiny ráno.

�Hladina melatoninu určuje, zda má organismus den či noc. �Zároveň nastavuje a synchronizuje biologické hodiny - posiluje 24 hodinový rytmus organismu, který především ve stáří může být narušen. �Zlepšuje kvalitu spánku. �Informuje o ročním období. �Melatonin pravděpodobně podporuje imunitní systém, „čistí“ volné radikály a působí jako antioxidační činitel, funguje jako určitá prevence proti rakovině a svým způsobem zpomaluje stárnutí.

Melatonin Kolísání hladiny melatoninu v průběhu 24 hodin u člověka

Melatonin v mládí a ve stáří Hladina melatoninu se mění nejen během dne, ale mění se také s věkem člověka. Nejvyšší je v raném dětství a v pubertě začíná klesat. Nejnižší je ve stáří. Proto staří lidé špatně a málo spí.

Jak se mění hladina melatoninu během života člověka

Vrabec jako pokusný objekt Význam melatoninu pro synchronizaci 24 hodinových biorytmů prokázaly například výzkumy na vrabcích. Těmto ptákům byla odstraněna šišinka (epifýza) produkující hormon melatonin. Následkem bylo vymizení cirkadiánního rytmu u všech sledovaných vrabců. Po transplantaci šišinky z jiného ptáka, se rytmus opět obnovil.

Melatonin u řas a rostlin �Melatonin byl dlouhá léta považován za látku přítomnou pouze u živočichů. �Před několika lety byl ale nalezen také u řasy Gonyaulax polyedra a později také u některých cévnatých rostlin. �U zmíněné řasy a některých rostlin vykazoval cyklické změny koncentrace odpovídající změnám u živočichů.

CNS člověka v průběhu 24 hodin Během 24 hodinového cyklu se v (nejen) lidském organismu střídají dva funkční stavy, bdění a spánek. Jejich střídání doprovází změny aktivity centrální nervové soustavy i celé řady orgánových a metabolických funkcí. Rytmus bdění a spánku je řízen zejména retikulární formací mozkového kmene, limbickým systémem a hypothalamem.

Bdění Organismus je vzhůru, vnímá a sleduje své okolí. Dělíme ho na ostražité bdění, aktivní bdění a klidné bdění.

Spánek je fyziologickou změnou vědomí Střídání dvou fází: N-REM a REM.

N-REM fáze spánku N-REM spánek vzniká z relaxované bdělosti přechodem do dřímoty. Postupně dochází k útlumu mozkové kůry a poklesu svalového tonu. Srdeční i dechová frekvence klesají. Jedná se o hluboký spánek, který nedoprovázejí sny.

REM fáze spánku Provázena rychlými pohyby očí pod zavřenými víčky. Mozek vykazuje výraznou aktivitu, která se blíží stavu bdělosti. Tonus svalů je velmi nízký, ale je možno pozorovat záškuby končetin a trupu. Tuto fázi spánku doprovázejí sny. Jejich role nebyla zatím zcela vysvětlena. Některé sny mohou mít určitou spojitost s tím, co člověk prožívá v bdělém stavu, ale mohou být také zcela beze smyslu.

REM fáze má pravděpodobně zásadní význam pro zpracovávání informací a upevňování dlouhodobé paměti. Obě fáze se během spánku několikrát střídají, každá perioda trvá 90 až 100 minut.

Faktory ovlivňující spánek Zdravotní stav: věk, nemoc, bolest, strava, pohyb Psychický stav: úzkost, strach, nejistota, nedostatek činnosti, nuda, ztráta smyslu života Společenská situace: mezilidské vztahy, disharmonie v rodině, pracovní problémy, finanční problémy Faktory životního prostředí: nadměrný hluk, světlo, stav ovzduší, tlak vzduchu, nevyhovující prostředí, zařízení ložnice

Vliv věku na délku spánku novorozenec 18– 20 kojenec 12– 18 batole 10– 12 předškolní 11 školní 10 pubescent 8, 5– 9 adolescent 8 dospělost 6– 8 stáří 6 a méně

Spánková hygiena 4 až 6 hodin před usnutím se nepít kávu, černý či zelený čaj, kolu nebo různé energetické nápoje Naposledy jíst 3 -4 hodiny před ulehnutím Cvičit naposledy 3 -4 hodiny před ulehnutím, lehkou procházku i později Večer pouze příjemná uklidňující činnost, neřešit důležitá či nepříjemná témata Nepít před usnutím pít alkohol, protože alkohol kvalitu spánku zhoršuje

V ložnici by neměla být televize V posteli by člověk neměl jíst, číst si a přes den ani odpočívat. V místnosti na spaní by měla být zajištěna vhodná teplota, nejlépe 18 °C až 20 °C. Je vhodné minimalizovat hluk i světlo. Uléhat a vstávat by člověk měl každý den (i o víkendu) ve stejnou dobu ± 15 minut. Postel neslouží k přemýšlení, proto by se měl pobyt v posteli omezit na nezbytně nutnou dobu

Poruchy denních biorytmů Nevidomí – ztratili schopnost sychronizace (řešením je podávání syntetického melatoninu) Syndrom zpožděného spánku či předčasného spánku (terapie světlem ráno nebo večer) Jet-lag – časový posun při cestách do jiných časových pásem

Spánková laboratoř

Šnek taky spí? Spánek byl zkoumán nejen u člověka a ostatních obratlovců, ale také u bezobratlých, zejména u hmyzu a měkkýšů. Stejně jako jiné znaky a vlastnosti živých organismů, také spánek prošel evolucí. Za jeho hlavní úlohu v životě organismů bylo považováno zotavení a odpočinek.

V současné době se stále více do popředí dostává tzv. imobilizační hypotéza. Spánek popisuje jako delší nehybnost těla spojenou se sníženou reakcí na podněty vnějšího prostředí. Tento stav pak umožňuje se v bezpečí úkrytu vyhnout predátorům. Ziskem spánku je také úspora energie.

Jak dlouho spí slon? Spánek trvá u různých druhů živočichů různě dlouho. Nejdéle spí lenochodi a pásovci (přibližně 20 hodin). Nejméně sloni a delfíni (2 -3 hodiny). Delfíni spí krátce, aby mohli mít téměř neustále zapnutý svůj sonar, navíc spí střídavě na pravou a levou hemisféru mozku.

Lunární biorytmy a jimi řízené aktivity jsou ovlivňovány fází Měsíce. Délka periody je přibližně 29, 5 dne. Řídí se jimi hmyz, táhnoucí ptáci nebo mořští živočichové. Lunární biorytmy vykazuje také řada mořských bezobratlých a obratlovců, kteří se jimi živí.

Lunární biorytmy u člověka U žen se lunární biorytmy projevovaly spíše v dřívějších dobách tím, že řídily jejich menstruační a ovulační cyklus (odtud tedy název pro menstruaci „měsíčky“). Dnes jsou vlivem menšího sepětí člověka s přírodou tyto vlivy mnohem méně patrné.

Roční biorytmy trvají 365 dní. U živočichů se projevují například výměnou srsti a peří, nástupem období rozmnožování, stěhováním do zimovišť či míst hnízdění. Řízeny jsou nejen měnící se délkou světelného dne a noci během roku, ale také vnitřními pochody v organismu.

Kteří ptáci táhnou do teplých krajin?

A kteří u nás zůstávají?

Kteří savci mají zimní spánek?

Shrnutí Závěrem lze říci, že biorytmy jsou neoddělitelnou součástí života všech živých organismů na Zemi. Jejich motorem jsou biologické hodiny, které mají živé organismy v sobě, ale jejich chod ovlivňuje celá řada vnějších vlivů. Nejzřetelněji jsou tyto vlivy patrné u 24 -hodinových rytmů, které jsou zpřesňovány střídáním dne a noci.

� 24 hodin – Země se otočí kolem své osy � 28 dní – za tuto dobu oběhne Měsíc kolem Země � 365 dní – Země oběhne kolem Slunce. �Na biorytmech tedy jasně vidíme, že živé organismy nejsou jen součástí přírody za Zemi, ale zároveň jsou součástí Vesmíru.

Praktická výuka přírodovědných předmětů na ZŠ a SŠ CZ. 1. 07/1. 1. 30/02. 0024 Děkuji Vám za pozornost