У птиц имеется два пика активности: утренний и вечерний. В середине дня взрослые птицы находятся у гнезда с выводком (отдыхают). В это же время наименее активны и хищники, поскольку гнезда охраняются. Здесь наблюдается синхронизация суточных ритмов во взаимоотношении хищник-жертва. Такая синхронизация играет значительную роль в природных условиях, способствуя поддержанию экологического равновесия, стабилизации численности популяции.
Говоря о птицах необходимо сказать, о том насколько точно они ориентируются по Солнцу. Если пингвина, обитающего на берегах Антарктиды, завезти в глубь материка и там выпустить, он всегда начинает двигаться на север. Правда, он редко берет курс на свою колонию, но непременно следует в сторону побережья: близость к воде имеет в жизни пингвинов первостепенное значение, так как питаются они только рыбой, которую ловят в море. Добравшись до берега, где ему обеспечен прожиточный минимум - ежедневная порция рыбы, пингвин уже с помощью другого механизма принимаются искать колонию, из которой был насильственно увезен. Направление на север пингвины определяют, ориентируясь по Солнцу, а поскольку оно перемещается по антарктическому небосклону, пингвины с помощью внутренних часов вносят поправку на видимое движение светила. Если небо полностью затянуто облаками, пингвин семенит то в одну, то в другую сторону, не в состоянии правильно выбрать направление. Густав Крамер своим классическим экспериментом развеял все сомнения. Он за некоторое время посадил кочующих птиц в клетку. Когда время подошло, они начали беспокойно двигаться по клетке, но не хаотично, а по движению Солнца и своих миграционных путей. Мелкие птицы обычно летят по ночам, а днем кормятся. Более крупные особи наоборот.
У птиц кроме суточных часов также ярко выражены сезонные ритмы. Большая часть птиц совершают перелеты с наступлением холодов. Сигналом для начала путешествия у них служит изменение продолжительности светового дня.
Интересно как птицы ориентируются и безошибочно находят путь. Самой интересной птицей в данном контексте является обученный почтовый голубь. Он может не только определить направление своего полета, а также определить местонахождение пункта прибытия и выбрать к нему наиболее краткий путь. Если почтового голубя увести за 1000 км и выпустить, он полетит к родной голубятне наиболее кратчайшим путем.
1.4 Биологические ритмы человека
И, конечно, заключительным шагом на пути к раскрытию тайны стало изучение человека, которое в настоящее время все еще ведется. Жизнь человека подчиняется биологическому механизму, который состоит из многих взаимосвязанных циклов, каждый из которых имеет свои законы и своё расписание. В изучение биологических ритмов значительный вклад внесли русские и советские учёные. Над проблемой восприятия времени животными и человеком работали И.М. Сеченов, И.П. Павлов, В.М. Бехтерев. Н.Е. Введенский и А.А. Ухтомский дали научное объяснение закономерностям ритмических воздействий на клетку и явлению «усвоения» клеткой внешнего ритма. Основатель гелиобиологии А.Л. Чижевский изучал влияние солнечных ритмов на биологические объекты. Роль биологических ритмов в регуляции функций организма и их изменениях в условиях космического полёта освещены в работах В.В. Ларина.
Все исследователи сошлись во мнении, что человек со временем почти перестал пользоваться своими суточными часами. В современной жизни они почти утратили свою надобность, поскольку мы постоянно при себе имеем наручные часы. Однако при необходимости мы можем встать вовремя, и даже не смотря на часы определить время, когда необходимо поесть. Не это ли доказательство существования механизма под названием «биологические часы»?!
Было проведено огромное множество экспериментов, которые можно считать классическими. Некоторые из них я опишу.
Мишель Сифр, отважный молодой французский исследователь пещер, перешедший от геологических к биологическим работам. Он со своими коллегами спустились в холодные серые пещеры и, устроившись там, стали изучать каково будет поведение организма. Безусловно, такие опыты нельзя назвать безопасными.
После этого в более безопасных условиях провели исследования физик Рютгер Вивер и Юрген Ашофф. Реконструированный пустой бункер под Мюнхеном, они превратили в экспериментальную исследовательскую лабораторию, где два испытуемых проводили в полной изоляции несколько недель. У каждого из них была жилая комната, кухня и ванная. Помещения были устроены так, что все внешние факторы были исключены. Естественно, участники не могли знать, сколько времени провели уже в бункере. Измерялся целый ряд параметров. Двигательная активность устанавливалась с помощью датчиков, установленных под полом, а температура - ректальным термометром. Во время эксперимента испытуемым предлагались различные психологические тесты, производился сбор и химический анализ мочи. Вивер обобщил результаты наблюдений более двухсот участников этих опытов в монографии "Циркадная система человека".
Возникает вопрос: «Что чувствует человек лишенный привычного способа измерения времени? Каково его моральное состояние? Чем отличается жизнь на поверхности от жизни вне времени?». Огромное количество людей проявило желание поучаствовать в эксперименте. При опросе желающих Вивер и Ашофф выяснили, что люди хотят пожить без обязанности. Большинство испытуемых проводили время за чтением, письмом и слушанием музыки; студенты иногда пользовались возможностью готовиться к экзаменам в мирной и спокойной обстановке. Каждый раз случалось так, что участники удивлялись, когда им сообщали, что обусловленное время истекло. Эксперимент в пещере, проводимый Сифром и его коллегами, также продемонстрировал типичную недооценку прошедшего времени: когда завершился пятимесячный экспериментальный период, испытуемый был убежден, что он провел в изоляции лишь три месяца. Изменения диаграмм сна - бодрствования, происходящие в изоляции, показывают, откуда возникает такая недооценка. Испытуемый, который в течение первых трех дней эксперимента имел информацию о реальном времени, спал с 11 часов вечера до 7 утра, как обычно. Начиная с четвертого дня, вся эта информация устранялась. В первый же вечер после этого испытуемый лег спать на сорок минут позже и проснулся на следующее утро уже в 8 часов. Однако он не заметил сдвига в режиме дня. Каждые последующие сутки он ложился и вставал на час позже, чем накануне. Таким образом, субъективные сутки участника исследования состояли не из 24, а из 25 часов. На 13-е сутки существования "вне времени" (или на 16-е сутки опыта) он лег спать в 10 ч. 40 мин. утра вместо 11 часов вечера, а проснулся в 8 вечера. Теперь фаза его цикла сон - бодрствование была сдвинута ровно на 12 часов. Если продолжить эксперимент, то можно обнаружить, что через 25 суток испытуемый заявит, что прошло только 24 субъективных дня и ночи. Живя в обстановке, не содержащей указателей реального времени, человек, руководствуясь только своим собственным отсчетом, обнаружит, что прошло всего 24 дня, а на самом деле 25. Если продлить опыт на несколько недель, то внезапно субъективный период бодрствования может подскочить от 17 часов до 34, а время сна от 8 часов до 18! Другими словами: испытуемый перейдет от 25-часовых субъективных суток на 50-часовые, но он вновь не ощутит даже этого столь резкого изменения. В конце опыта количество суток, проведенных им в одиночестве, по его субъективным подсчетам, будет много ниже реального значения.
Независимо от того, содержат ли субъективные сутки испытуемого 25 или 50 часов, соотношение сна и бодрствования мало меняется. В нашем случае испытуемый проводил около одной трети всего времени во сне в условиях временной изоляции, т. е. столько же, сколько и в нормальных условиях. У короткоспящего отношение времени сна ко времени бодрствования оставалось небольшим и в условиях изоляции от времени, хотя абсолютное время сна возрастало.
В этих условиях распределение стадий сна претерпевает некоторые типичные изменения: хотя в обычных условиях эпизоды парадоксального сна удлиняются от цикла к циклу, в бункере этого не происходит. Здесь первый эпизод парадоксального сна возникает вскоре после засыпания испытуемого, т. е. латентность парадоксального сна невелика, и длительность этого эпизода такая же, как и у всех последующих. Процент парадоксального сна остается неизменным. В отличие от парадоксального сна распределение глубокого медленного сна в условиях изоляции от времени мало изменяется.
-часовый ритм сна - бодрствования соответствует среднему периоду ритма температуры тела, который, как показал Вивер, близок к 25 часам. Он может варьировать между индивидуумами: у одного ритм может быть 24,7 часа, у другого - 25,2, но важно то, что у каждого человека точная длительность его собственного индивидуального ритма поддерживается с поразительной точностью на протяжении длительного времени. Биологические ритмы, которые наблюдаются в этой ситуации, столь явно отличаются от 24-часовой периодичности вращения Земли, что представляется маловероятным, что они вызваны некими скрытыми влияниями окружающей среды. Должно быть, они запускаются какими-то, некими "внутренними часами" в организме.