Rytm biologiczny okresowe natężenie procesów

Transkrypt

1 Rytm biologiczny okresowe natężenie procesów biologicznych i funkcji życiowych istot żywych uzależnione od czynników związanych z porą roku, obrotem Ziemi dookoła własnej osi oraz od czynników wewnątrzustrojowych. Słownik PWN 1999 Cykliczne nasilanie i zmniejszanie wszelkich przejawów aktywności życiowej organizmów roślinnych i zwierzęcych. Oscylacje procesów biologicznych zmieniających się w czasie. Powtarzalność przebiegu procesów życiowych. Właściwości fizyczne rytmów Refinetti, 2006 Okres przedział czasu, po którym następuje powtórzenie się określonego stanu danego procesu (średnia ± 1SD z >5) Częstotliwość ilość cykli w czasie Amplituda stopień odchylenia danego procesu od stanu średniego = =Zakres oscylacji zakres między min i max Oscylacja zmiana natężenia przebiegu określonego procesu w czasie Faza rytmu odpowiedni stan oscylacji w czasie

2 Klasyfikacja rytmów I Rytmy okołodobowe (circadialne) okres rytmu około 24 godzin (20-28h). np. sen-czuwanie, temperatura ciała, poziom pierwiastków i hormonów Rytmy ultradialne okres rytmu krótszy niż 20 godzin np. oddychanie, praca serca, tętno Rytmy infradialne (długookresowe) okres rytmu dłuższy od 28 godzin - rytmy roczne (np. migracja, hibernacja) - rytmy księżycowe (lunarne; np. cykl owulacyjny, rozmnażanie zwierząt) - rytmy pływowe Klasyfikacja rytmów II Rytmy egzogenne (zewnątrzpochodne) rytmy sterowane przez czynniki zewnętrzne (warunki oświetlenia, temperatura otoczenia, wilgotność), ujawniające się w obecności rytmicznie zmieniających się bodźców środowiska Rytmy endogenne (wewnątrzpochodne) rytmy sterowane wewnętrznym zegarem biologicznym, powstające pod wpływem bodźców płynących z samego organizmu, istniejące nawet przy braku synchronizatora

3 Synchronizacja rytmów endogennych Czynniki kontrolujące, synchronizatory, wyznaczniki rytmów, Zeitgeber (dawca czasu), time giver - rytmicznie działające czynniki środowiska Refinetti, 2006 DeCoursey, 2004

4 Zegar biologiczny (oscylator, pacemaker) wewnętrzny mechanizm kierujący okołodobową rytmiką procesów biologicznych; sieci nerwowe lub ośrodki o zmiennym nasileniu aktywności w różnych porach doby, generujące rytmy bez udziału synchronizatora, który jest jednak niezbędny do pełnej synchronizacji. Synchronizator (zeitgeber): cykl światło:ciemność, czynniki poza świetlne Zegar musi być: precyzyjny względnie niezależny od warunków zewnętrznych Okołodobowy system synchronizujący SCN SCN jądra nadskrzyżowaniowe podwzgórza Lewandowski, 1999

5 SCN history.wisc.edu Lezja SCN zanik rytmiki okołodobowej Chomik syryjski (Mesocricetus auratus) Burunduk (Eutamias sibiricus) udos-eichhoernchen-forum.de Refinetti, 2006

6 Ekologiczne znaczenie funkcjonalnych SCN: rytmika aktywności sezon rozrodczy przeżywalność młodych przeżywalność zimy Suseł Ammospermophilus leucurus DeCoursey, 2004 MEL SCN szyszynka Gwinner i Brandstatter, 2001

7 MEL a SCN koordynacja rytmów SCN MEL szyszynka MEL hamuje aktywność elektryczną neuronów SCN Melatonina - hormonalna informacja o czasie Dobowy wzór wydzielania melatoniny Karasek, 1997

8 Informacja o porze roku - sezonowy wzór wydzielania melatoniny (Phodopus sungorus) Steinlechner et al., 1987 Lagopus mutus Sylvia borin commons.wikimedia.org Passer domesticus Gwinner i Brandstatter,

9 Metody badania rytmów okołodobowych Okołodobowy rytm aktywności lokomotorycznej Refinetti, 2006 ρ α Refinetti, 2006

10 Różnice międzygatunkowe assapan chomik syryjski tupaja suseł Richardsona koszatniczka Refinetti, 2006 Wpływ fotoperiodu (pory roku) na aktywność

11 M. pennsylvanicus mysz zaroślowa pręgowiec amerykański assapan Aschoff, 1966 swi.fishing.pl Dzwoniec (Carduelis chloris) Aschoff, 1966

12 Metody terenowe oznaczania dobowej aktywności gryzoni Apodemus agrarius (mysz polna) Grodziński, 1963

13 Clethrionomys glareolus (nornica ruda) Grodziński, 1963 Microtus agrestis (nornik bury) Grodziński, 1963

14 Wpływ rodzaju pokarmu na aktywność Grodziński, 1963 Znaczenie lokalizacji odłowów Chalinolobus tuberculatus (mrocznik nowozelandzki) O'Donnell, 2000

15 Aktywność nietoperzy a temperatura otoczenia i aktywność owadów O'Donnell, 2000 Nyctalus noctula (borowiec wielki) commons.wikimedia.org Stutz i Haffner,

16 Wpływ wieku na dobowy rytm aktywności i spoczynku - zaburzenie, fragmentacja rytmu - wolniejsze dostosowanie 9 mies. do nowych warunków środowiska 22 mies. Mus musculus (mysz domowa) Valentinuzzi et al.., 1997 Interakcje międzygatunkowe Mysz kolczasta Acomys cahirinus Acomys russatus nocna campusteva.tau.ac.il dzienna nocna

17 Apodemus sylvaticus (mysz zaroślowa) Fasola i Canova, 2000 Clethrionomys glareolus (nornica ruda) Wpływ fazy księżyca na aktywność M. pennsylvanicus knf.us.edu.pl