生物现象与学习生活研究报告.docx
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生物现象与学习生活研究报告
课题名称：
生物钟现象与学习生活
学科领域：
化学
指导老师：
课题组成及分工：
课件制作：
图片编辑：
资料收集与整理：
课题的背景及由来：
近年来，时间生物学认为，生物体乃至植物体的生命随昼夜交替、四时更迭的周期性运动，揭示出生理活动的周期性节律。
古代医学视天地为大宇宙，人体为小宇宙，谓大小宇宙息息相通。
健康人体的活动大多呈现24小时昼夜的生理节律，这与地球有规律自转所形成的24小时周期是相适应的，表明生理节律受外环境周期性变化许多生物都存在着与时间有关的现象，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”；在我国黄海的一个小岛上生活的驴
也能准确报时，它每隔一小时就“嗷嗷”地叫一次，误
差只有3分钟，被当地人称为“驴钟”。
无论是动物，植物还是是人类，我们都可以从中发现生物钟的踪影。
生物钟现象无处不在，每个人都有一个生物钟它操控着我们的睡眠，学习，生活习惯，生物钟的运动直接影响到人的智力、体力和情绪的变化所以研究生物钟现象对我们的生活和学习有着重要的意义。
科学发现，生物钟紊乱的时候，人类甚至所有生命就容易生病、衰老或死亡。
有的人的生物钟几十年都是相对稳定的，他的健康状况是良好的，而生物钟表一旦被打破，较长处于紊乱状态，就产生各种各样的不适或疾病，有的甚至危及生命。
每个人都有自己的“生物钟”，如果人长时间改变自己的生活节律，就会改变体内激素分泌量，导致神经紊乱，体内生物钟必然受到影响。
人与自然界是一个统一的整体。
人们只有顺从它的变化及时地作出适应的调节，正确掌握自己的生物钟，把握好自己智力、体力和情绪的最佳状态才能保持健康。
所以认识好生物钟对我们生活的影响，能让我们更好地调节好自己的生活节奏，有利于引导我们更科学，更合理的生活，并学会学习，学会生活。
1生物钟的定义
能够在生命体内控制时间、空间发生发展的质和量叫生物钟。
生物钟也叫生物节律、生物韵律，指的是生物体随时间作周期变化的包括生理、行为及形态结构等现象。
人体随时间节律有时、日、周、月、年等不同的周期期性节律。
例如人体的体温在24小时内并不完全一样，早上4时最低，18时最高，相差l℃多。
人体的正常的生理节律发生改变，往往是疾病的先兆或危险信号，矮正节律可以防治某些疾病。
许多学者的研究指出，按照人的心理、智力和体力活动的生物节律，来安排一天、一周、一月、一年的作息制度，能提高工作效率和学习成绩，减轻疲劳，预防疾病防止意外事故的发生（所谓智力生物节律，就是人一天中有时记忆力好，有时则差，有一定的规律，如有的人早上5—9时记忆力好，而另一些人则是晚上记忆力好等等）。
反之假如突然不按体内的生物钟的节律安排作息，人就会在身体上感到疲劳、在精神上感到不舒适。
生物钟分为母钟、子钟和孙钟。
母钟是受精卵携带的那条染色体。
生物个体就是以母钟为蓝图进行分解、合成的，该母钟决定了一个人的一生。
母钟分为以端点为主的信息部、以染色体外蛋白为主的标记部和在染色体某一段的基因控制的控制部，信息部负责接受外来刺激和对染色体外蛋白发放信息，标记部的外蛋白负责某些段基因的打开、复制、关闭等工作，控制部是专门控制生命个体在生长发育过程中的时间提示，如某年龄开始脱牙、某时间开始发情等。
母钟存在于人体的脑垂体。
割去脑垂体的人它们的子钟和孙钟在发挥功能。
2生物钟的位置
外源说认为，某些复杂的宇宙信息是控制生命节律现象的动因。
美国学者弗兰克布朗博士认为，人类对广泛的外界信息，如电场变化、地磁变化、重力场变化、宇宙射线，其他行星运动周期、光的变化、月球引力等极为敏感，这些变化的周期性，引起了人的生命节律的周期性。
内源说认为，生命节律是由人体自身内在的因素决定的。
对夜间活动的仓鼠的试验表明，在外界条件变化的情况下，如在与地球自转方向相反的条件下，仍然有相似的节律。
人在恒温和与外界隔绝的地下，也表现出近似于24小时的节律，因此，人的生命节律是由人自身的因素造成的。
综合说是人体与环境相互作用的理论。
2生物钟功能
生物钟有四点功能：
提示时间、提示事件、维持状态和禁止功能。
提示时间：
是指你在一定的时间必须做谋事，到了这个时间，你就自动会想起这件事来，比如你想明天早上6点起床，到时你会自动起来。
现实生活中有大部分事物都是时间提示起作用的，比如几点上班、某时会见某人、爱人生日的献花、愚人节、赶某趟车等等。
提示事件：
是指当你遇到某事时，生物钟可以自动提示另外一个事件的出现。
比如有人拜托你将一件东西给甲，当你遇到甲时，生物钟这一功能就会自动起作用，使你马上想到这个托付的东西来。
用得最多的是看到某事时，在你的大脑里所依次产生的那些“忆块”（回忆的一种），比如看到熊猫，你就会想到：
它是中国的国宝、它喜欢吃竹子、它是中国作为友好象征出使国外的使者等等忆块。
再比如当你看到一道难题时，你就会调动很多忆块，在一些规则的组合下，去求解它，这一连串的事情必须启动你过去很多年时间里所学到的知识，这些知识是不会平白无故地出现在你的大脑的，它们必须在生物钟的该功能作用下才可依次出现在你的大脑里。
维持状态：
是指人们在作某一事时，能够使人一直做下去的力量。
比如上8个小时的班，就是生物钟这一功能的结果
，又比如人的眼睛观看某一事时，能够聚精会神
地看，也是它的结果，当注意力从视觉转向听觉
时，也是生物钟作用的结果，那是提示事件功能
在起作用，但是，你要听完一堂课，你就必须用
生物钟的该功能才能听完，否则你就会瞌睡不已
，甚至逃课。
这种维持可以是连续的也可以是断续的维持，比如你和你爱人的家庭的维系就是断续的，因为你不能长期呆在家里无所事事，你必须去工作，去交结，去谋取。
禁止功能：
是指机体某个功能或行为可以被生物钟终止。
比如说看到一个恐怖的事件（如地震），你无论在做什么，都有可能产生逃跑，这种逃跑就是对前面所做事物的终止。
再比如说你在专心专一上网，结果你老爸打来了，你对上网的终止就是生物钟的功能在起作用。
如果没有这种作用，一个人就会出现永不停顿的做事，比如睡觉，如果没有这种终止，这个人就会长期睡下去，成为植物人。
植物人发生的原因可能与此功能的失控有关。
相对这四点功能，在人的大脑里有对应的四个中枢：
时间中枢、空间中枢、功能中枢和终止中枢。
生物钟充斥在生物的每个环节，无论人命还是生命过程都离不开它的作用。
3生物钟怎样参与思维
外界刺激人体产生感觉（感块），感觉使人产生去记（记块），生物钟提示功能使人产生回忆（忆块），忆块被放到思维中枢，通过“规则”进行组合产生思块（思维），思块进入行为中枢使人产生行块（行为和语言）。
这个过程就是人体的智能过程。
看来，生物钟是通过控制回忆过程来实施对智能过程的控制的。
3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”。
不仅如此，微小的细菌也知道时间。
据美国最新的《自然》杂志介绍，某些单细胞生物体内不仅存在生物钟，而且这些生物钟十分精确。
人体内的“隐性时钟”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。
1生物钟命名的来源
早在19世纪末，科学家就注意到了生物体具有“生命节律”的现象。
上世纪初，德国内科医生威尔赫姆·弗里斯和一位奥地利心理学家赫尔曼·斯瓦波达，他们通过长期的临床观察，揭开了其中的奥秘。
原来，在病人的病症、情感以及行为的起伏中，存在着一个以23天为周期的体力盛衰和以28天为周期的情绪波动。
大约过了20年，奥地利因斯布鲁大学的阿尔弗雷特·泰尔其尔教授，在研究了数百名高中和大学学生的考试成绩后，发现人的智力是以33天为波动周期的。
于是，科学家们将体力、情绪与智力盛衰起伏的周期性节奏，绘制出了三条波浪形的人体生物节律曲线图，被形象地喻为一曲优美的生命重奏。
到了20世纪中叶，生物学家又根据生物体存在周期性循环节律活动的事实，创造了“生物钟”一词。
2生物钟学历史
在18世纪天文学家JeanJacquesd’OrtousdeMairanvon就描述了含羞草的日间叶运动。
通过实验他得知，即使在黑暗中叶子也会呈现这种节律。
类似的报道也见于GeorgChristophLichtenberg，ChristophWilhelmHufeland，林奈和达尔文。
但直到20世纪人们才开始对该现象作科学研究。
在该领域的先驱有:
WilhelmPfeffer，ErwinBünning，卡尔·冯·费舍尔，JürgenAschoff和ColinPittendrigh。
对生物节律的一个重要的发现是，很多自然节律在持续的同等强度的实验室条件下也能产生，就是说节律也可以“人造”。
内部时钟的同步是通过时间变化的媒介完成的，如光和温度。
动物和植物的周期性现象很早就为人所知。
1759年就有人制作了第一张豆类植物叶运动的近昼夜节律图表。
首先植物的叶子会与杠杆的一端相连，杠杆的另一端放置在一个滚轮之上。
若叶子下垂，杠杆会在滚轮上留下一条向上的线，相反当叶子向上提起的时候，就会得到一条向下的曲线。
实验为期数天。
前三天每天光照12小时，第四天起停止光照，若果这种光是叶运动的原因的话，人们应该会得到这样的结果，就是叶子在没有光照的后几天会一直下垂。
但事实并非如此。
因此光照并不是叶运动的原因。
20世纪80年代有实验，去观察究竟外在因素会不会产生作用。
太空实验室1号将真菌脉孢菌带到太空，去看看离地后生物节律的变化。
实验结果却与在CapeCanaveral对照组所得的结果相同。
从此时起，人们在近昼夜节律，次昼夜（超日）节律和超昼夜（亚日）节律是内因产生的这一点上，达成了共识。
上世纪最重要的研究手段是基因的突变筛选。
19
70年Konopka首次在黑腹果蝇Drosophilamelanog
aster上应用了这一技术。
这种果蝇的成虫破蛹行为有
着明显的近昼夜节律，接近24小时。
就是说蝇破蛹
的时刻不是随机的，而是在一天的特定时刻。
若一天
已经过了这一时刻，那么成虫不会在当天，而时下一
天出蛹。
这种节律代代相传。
Konopka找到了三种特
变品种并不断培育其后代：
第一种Pershort，并不遵循这种24小时节律，而是19小时，其后代也如是。
第二种Perlong，其周期为29小时。
第三种Per-，没有节律。
所有这些特变品种在基因的同一区段上出现了缺陷。
90年代末在不同的哺乳类动物里科学家找到了这些“时钟基因”（BMal,Clock,MPer1,Mper2,Mper3,Cry1,Cry2）。
20世纪90年代开始，生物钟学开始了跨学科协作。
该领域的研究不单止着眼于某种方法或是某种现象，而是去寻找其内在的联系。
微生物学，生理学，生态学，心理学和数学为生物钟学提供了重要的支持。
而生物钟学的研究对象包括植物和动物，还有人。
生物钟学对畜牧业，社会学和医学有重要的意义，如轮班制，药理学，精神病学都离不开生物钟学。
行为生理学研究生物钟的大脑机制，提供了生理学基础。
生物钟依靠像时钟那样周期往复的振荡工作，其工作节奏是不受周围环境影响的，故认为其周期振荡节奏是内生的或在不同器官内独立进行。
生物钟的存在有极重要的生物学意义，它能使生物与周期性的环境变化相适应，特别是一些对生存和繁殖关系重大的，如迁徙、觅食、交配、生育等，以至作出提前安排。
如糖皮质激素在清晨起床前就已升高，为白天活动作好预先的准备。
然而生物的这种适应性也是有限度的，生理周期只能在一定范围内追大随外界的周期性，当偏差太，外环境变化造成刺激过强过弱，以致使生理振荡
变为越轨的自由运转，从而干扰了时钟的正常运转，
造成个体不同器官内部节奏位置的紊乱，破坏有序的
合作，会引起某些疾病。
生物钟的正常运转，与我们
的生活息息相关。
每个人都有自己的“生物钟”，如果人长时间改变自
己的生活节律，就会改变体内激素，分泌量，导致神经紊乱，体内生物钟必然受到影响，因此，要尽可能提倡顺应人体内部规律的生物钟养生法。
最佳起床时间：
早晨5-6点钟是人体生物钟的“高潮”，体温升高，此时起床会精神抖擞。
最佳饮水时间：
起床后饮水既可补充一夜消耗的水分，又可稀释血液，有洗涤肠胃、防止血栓形成的作用，餐前1小时喝一杯水，有助于消化液的分泌，促进食欲；睡前饮水，可冲淡血液，使循环通畅。
最佳工作时间：
上午10时至下午3时工作效率最高。
一般而言，上午适于脑力劳动，下午适于体力劳动。
最佳午休时间：
人脑的活动能力在下午1时左右为低落，故此时午睡最佳。
最佳锻炼时间：
一般下午4时以后，是进行体育锻炼的最佳时间，这时人体耐力上升，肌肉温度高，血液黏滞性最小，关节最灵活。
最佳减肥时间：
饭后1小时左右，缓速步行20分钟，有利于消耗热量，以利减肥。
最佳刷牙时间：
应在饭后3分钟内进行，因此时口腔内细菌分解食物残渣所产生的酸性物质，会腐蚀和溶解人的牙釉质，此时刷牙效果最好。
最佳吃水果时间：
饭前1小时吃水果有益无害，饭后2小时吃水果其营养成分最易被吸收。
最佳喝牛奶时间：
牛奶中含有一种成分，具有催眠、镇静作用，因此睡前喝一杯牛奶，既可补充营养，又有助于睡眠。
1睡眠—觉醒节律与体温变化：
一个人的睡眠与觉醒有一定的节律，在不同的状态下人的体温也发生
相应的变化，通过测量体温的变化，也就可以了解自己的昼夜节律。
睡眠安排在体温刚刚下降的阶段最为理想，而觉醒则多在体温回升的初始阶段。
绝大多数人的体温是在下午稍高，入夜后就渐渐下降，在体温开始下降的时候上床就寝，不但入睡快，而且睡的时间也会相对地长一些。
假如你的睡眠时间安排在体温最低点，会使睡眠时间缩短而且很容易早醒。
古来托曼博士曾经做过一项叫做“洞窟实验”的实验。
受试者有6人，让他们生活在洞窟中，洞中恒温、恒湿，空气新鲜，消除一切干扰，断绝一切外界信息。
其中1名受试者，体温高峰是在上午9∶00～11∶00，就寝时间安排在22∶30，此时体温正在下降，结果很快就能入睡。
有4个人，生活规律与体内节律不一致，22∶30时体温仍很高，安排在这个时间睡眠，常常很难入睡。
有一名受试者到凌晨1时体温仍很高，此人1时30分以前很难睡着。
有些人的体温并无明显节律性，即24小时内体温几乎无明显变化，这种人比较平和，白天可以从早到晚工作，晚间能够按时入睡。
但是这样的人在总人口数中所占的比例并不大。
通过对自己体温情况的了解，有利于恰当地安排自己的作息时间。
2“百灵鸟”与“猫头鹰”式的醒睡方式的特点：
世上的任何一个人各自都有自己的睡眠方式与习惯，有的人喜欢早睡早起，即所谓“百灵鸟”式的人；有的则善于晚睡晚起，即所谓“猫头鹰”式的人。
这两种不同的觉醒与睡眠方式各有哪些特点呢？
所谓“百灵鸟”式醒睡方式的人，每天很早醒来，起床活动，精神饱满地投入当天的工作，到下午工作效率就慢慢降低，夜暮降临，即呵欠不断，昏昏欲睡，急忙上床就寝，很快便进入梦乡，这类人一般很少有失眠。
所谓“猫头鹰式”，早晨醒来后，慢悠悠地翻翻身，睡意盎然，恋床难舍，磨蹭很久，勉强起床后，上午的工作效率不高，到了下午精神才慢慢的来了，入夜后劲头反而最足，工作至深夜毫无倦意，好像有用不完的劲，只是迫于第二天还有工作，才勉强上床就寝，这类人即使让他们早上床也是难以入睡的。
据美国斯坦福大学医学院的睡眠研究中心发现这种觉醒一睡眠节律的差异，与人体的日常体温周期性变化有关。
“百灵鸟
式”的人，每当傍晚，其体温在正常幅度的下限，第
二天早晨开始升高，到上午升至上限；而“猫头鹰式
”的人，在傍晚时体温已上升至正常幅度的上限，深
夜后始见下降，翌晨还在下限值内，午后始见上升
这种节律养成与工作有一定关系。
长期从事农业劳
动的多属于“百灵鸟式”，他们的主要工作都在白天，
这类人常常天蒙蒙亮就起床活动，太阳落山后即准
备就寝了，而从事脑力劳动的则多是“猫头鹰式”的，他们常常利用安静的夜晚来工作。
3如何根据生物钟原理安排醒睡节律及工作学习？
最近，位于美国芝加哥医疗中心的生物节奏研究室的研究人员指出：
周末睡懒觉对绝大多数人来说并非好事，因为这会使人体时钟紊乱，睡眠时间顺延，使星期天晚上难以入睡，星期一早上昏昏沉沉，而这种紊乱状态甚至需要数天时间才能恢复正常。
在时间生物学这一新领域，研究人员对与人类息息相关的人体生物钟进行了大量研究，并取得了
一系列有重大价值的进展。
研究表明：
人们最好在
每天、每周、每月甚至每年的同一个时间醒来，这
有助于调整体内的各种活动，使我们精力充沛地去
迎接新的一天。
时间生物学为那些即不属于早起的“百灵鸟型”，
又不属于晚睡的“猫头鹰型”的80%的人提供了
有用的信息。
蒙克教授说“随着年龄的增长会
带来某些变化。
不仅是生活方式的不同，而是生物学上的变化。
我们中的许多人到晚年时会变成“百灵鸟型”。
由于人体生物钟的变化，大脑皮层的不同区域的功能也在时时发生着变化，研究的结果表明：
上午8～11点，是组织、计划、写作和进行一些创造性思维活动的最佳时间。
最好把一天中最艰巨的任务放在此时完成。
同时，这段时间疼痛最不敏感，此时看牙医最合适。
上午11～12点，是开会的最佳时间，人们此时最为清醒。
这段时间易用于解决问题和进行一些复杂的决策。
12时～下午2时，此间一天中快乐的情绪达到了高潮，适宜进行商业社会活动。
下午2～4时，会出现所谓的“下午低沉期”。
此时易出现困乏现象，最好午睡片刻，或是打一些必要的电话，做些有趣的阅读，尽量避免乏味的活动。
下午4～6时，人体从“低沉期”解脱出来，思维又开始活跃。
可把一天中较重要的工作放在此时做。
并且这是进行长期记忆的好时光。
下午5～7时，人体的体温最高，此时做些锻炼有助于你在晚上顺利入睡并提高睡眠质量。
晚上7～10时，可就一些较严肃的家庭话题进行讨论，也是学习的最好时间。
晚上11～12时，人体准备休息，各脏器活动极慢，进入梦乡。
目前，对人体的生物节律研究已被广泛地应用于人体卫生保健，保障安全生产，指导人们生活等方面。
所以当了解了自己的生物节律后，就会扬长避短，充分利用生物节律的高潮期，获取理想的学习、工作和科研成绩。
在低潮期适当调整安排自己的生活，以提高适应能力，减少生物节律的不良影响。
可见，人们能够认识，利用人体生物节律，但不宜随意打乱生物节律。
4高考考生如何调整生物钟
经过长时间的复习备考，很多考生形成了晚睡的习惯。
有些人甚至到了上午10∶00左右还懒洋洋的，兴奋不起来。
如果到了高考时还是处于这种生理状态，就很不利，应该注意调整好自己的生物钟。
人的生物钟是长时间形成的一种生理反映。
要想调整到最佳状态，应该在考前半个月左右就着手进行。
高考的第一场考试一般在上午9∶00开始。
考生要想保证自己有充足的精力和适度的兴奋状态，就要完全按照高考期间的作息时间安排自己一天的生活，逐步把生物钟调整过来。
第一步是把晚睡的习惯改掉，第二天早上也不能睡懒觉。
具体地说就是每天晚上一定要在22∶00以前入睡，第二天早上要在6∶00～6∶30左右起床。
起床洗漱完毕后，活动一下身体，看几页复习资料，7∶30左右再吃早餐。
这样到9∶00左右整个人已经逐渐进入兴奋状态。
为适应考试，考生在9∶00～11∶00之间可以自己找一些卷子试着做一做。
这样既能进行一下复习，又能体会适度紧张的感觉。
午饭后，考生也要按高考的需要休息一个小时左右再进行复习。
从而使自己在每一场考试的时间里都处于适度的兴奋中。
5生物钟养生要采取三大措施：
一是顺应生物钟，减少生物钟磨损，保
证生物钟“准点”。
生物钟“准点”是长期健康
的基础。
二是保养生物钟，生物钟难免错点，不
能等到出了问题时才注意，而要经常保养，
进行健康充电。
三是“维修”生物钟，生物钟“错点”已表
现出来，但还不严重，还未出现疾病，此时需要维修，以免继续发展。
顺应生物钟、保养生物钟、维修生物钟称为“康寿三诀”。
总结：
人体处处有生物钟的踪影， 生物周期控制着我们的一切生理活动，从心跳体温，从记忆力到各种反应等。
人体生物钟是科学利用时间基础。
认识生物钟、利用生物钟不但有利于身体健康，而且提高工作和学习效率。
通过这次研究，我们认识到生物钟对人体的作用，学习到如何合理地调节自己的生物钟，更好地学习与生活。
同时，通过这次研究，我们也学会了以科学严谨的态度观察生活，从生活细节中发现自然生物的奇妙现象，以此探讨自然科学，发现自然界的更多神秘，为科学研究尽一份力，为科学世界增添活力与光彩。
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