Как задатчик времени естественное освещение на разных широтах неравноценно. По этому показателю особенно контрастны тропическая (от 23,5° с. ш. до 23,5° ю. ш.) и две полярные зоны (выше 66,6° с. ш. и ю. ш.). Первая характеризуется относительным постоянством режима свет - темнота во все сезоны года, последние - полярной ночью и полярным днем. Средние широты, ограниченные полярными кругами и тропиками, неоднородны по фотопериодическям условиям. Их можно разделить на субполярные (выше 45° с. ш. и ю. ш.) и субтропические (ниже 45° с. ш. и ю. ш.) зоны. В субтропических зонах режим освещения можно считать комфортным: фотопериод не бывает короче 8,5 ч, а минимальная продолжительность ночи меньше 7 ч (ночь составляет промежуток между концом вечерних и началом утренних сумерек). В этих зонах ритм трудовой деятельности человека может во все сезоны соответствовать режиму освещения.
Правда, современный человек не согласует свою деятельность с естественной фотопериодичностью, отчего участились заболевания язвой желудка, астмой и другими серьезными болезнями. Однако такое соответствие было обычным у многих народов субтропической зоны вплоть до XIX в. В античную эпоху и день, и час были переменными величинами. Днем называлось время от восхода до захода Солнца, а часом - V12 часть этого промежутка: в период летнего солнцестояния час составлял ГД, а в период зимнего - 3/4 привычного для нас часа. Сезонные изменения продолжительности сна отчасти компенсировались противоположными изменениями времени дневного отдыха, т. е. такой образ жизни учитывал «бигемиальность» суточных кривых физиологических переменных.
В Средней Азии и Закавказье минимальный фотопериод не превышает 8 ч. На остальной территории в период летнего солнцестояния ночь короче времени, необходимого для сна, а в период зимнего солнцестояния время бодрствования продолжительнее фотопериода. В субполярных зонах в периоды солнцестояний строгое соответствие деятельности человека режиму естественной освещенности вряд ли возможно. Особенно это относится к 60-м широтам, где летом вечерние сумерки переходят в утренние (белая ночь). Однако на любых широтах весной и осенью режим освещения более или менее соответствует режиму сон - бодрствование (активность - покой) и, следовательно, может быть надежным синхронизатором биоритмов человека. (Известно, что наиболее эффективно циркадианные колебания захватывают циклы с приблизительно равным отношением свет - темнота и плавным переходом между ними.
Изменение параметров суточных кривых физиологических и биохимических показателей в течение года позволяет предположить, что циркадианная система человека не утрачивает связи с естественной фотопериодичностью. У людей, проживающих в средних широтах, описаны сезонные сдвиги максимума суточных ритмов теплопотерь с поверхности тела, частоты сердечных сокращений и дыхания, содержания калия и гормонов в слюне, выведения их с мочой и др. Обнаружены также изменения формы суточной кривой. По мнению М. Т. Туркменова, усиление 12,-часовой составляющей 24-часового ритма в осеннее время связано с удлинением светового дня. По данным Т. Sasaki, дневная часть температурной кривой одинакова зимой и летом, но в ночные часы температура тела уменьшается в большей степени, чем летом. Фаза утреннего подъема температуры тела определяется временем восхода Солнца (т. е. летом наступает раньше) и характеризуется высокой стабильностью по сравнению с фазой вечернего снижения этого показателя. L. Kuker отметил возможную связь смертности от сердечной недостаточности с рассветом и закатом: летом пик смертности, приходящейся на ранние утренние часы, наступает раньше, а спад, приуроченный к поздним вечерним часам, - позже. Л. М. Курилова и Н. А. Суховская обнаружили, что максимальная чувствительность зрительного анализатора человека к свету регистрируется зимой с 19 до 05 ч, весной - с 20 до 05, летом - с 23 до 03 ч. По-видимому, та же закономерность характерна для остроты цветоразличения: летом доверительная область акрофазы суточного ритма уже, чем зимой. Максимальная продолжительность сна при минимальном количестве движений во сне отмечается зимой.
Особенно существенна возможность неодинакового воздействия фотопериодичности на различные функции организма, ее влияние на одни показатели очевидно, другие же явно связаны лишь с режимом жизнедеятельности. Вероятно, суточные «профили» физиологических показателей определяются как социальными, так и геофизическими синхронизаторами. Форма 24-часовых колебаний в той или иной мере отражает воздействие обеих групп задатчиков времени. Поскольку периоды тех и других в условиях средних широт равны суткам, периоды физиологических ритмов остаются на протяжении всего года равными или кратными 24 ч.
Хорошей моделью для изучения влияния небольшого рассогласования геофизических и социальных задатчиков времени на циркадианную систему человека может служить 1-часовой сдвиг социальных синхронизаторов, который наблюдается 2 раза в год при переходе на летнее и зимнее время. Известно, что перелет в соседний часовой пояс, когда и геофизические и социальные задатчики смещаются одновременно, десинхроноза не вызывает. Но при переходе на летнее (или зимнее) время сдвиг геофизических задатчиков не происходит, между ними и социальными задатчиками возникает рассогласование фаз. Оно приводит к нарушению циркадианных ритмов и их последующей реадаптации.
Значение социальных синхронизаторов демонстрируют опыты R. Wever. Ритмы полностью изолированных от внешних влияний людей оказались рассогласованными с искусственным 24-часовым циклом света и темноты (интенсивность освещения была небольшой). Наоборот, синхронизация была полной, если через 4-часовые промежутки времени по звуку гонга испытуемые должны были давать пробу мочи и выполнить тест. Впрочем, эти опыты скорее всего свидетельствуют о неадекватности искусственных режимов свет - темнота естественным. Возможности фотопериодического контроля циркадианной системы человека ранее недооценивались. Яркий свет оказался не менее эффективным синхронизатором, чем сигналы общественного происхождения, так как освещенность более 2500 Лк подавляет секрецию мелатонина - одного из звеньев циркадианного механизма.
Для некоторых людей фотопериодический режим может иметь более существенное значение, чем социальные синхронизаторы. Такой вывод был сделан при исследований циркадианных ритмов температуры тела у людей с нарушением психики. У лиц с маниакально-депрессивным синдромом секреция мелатонина может подавляться при освещенности около 500 Лк. Эта болезнь нередко сопровождается различными нарушениями циркадианной организации физиологических функций, и существует возможность предотвращения очередного приступа депрессии путем искусственного изменения фотопериода.
У здоровых людей существенные изменения суточной периодичности физиологических процессов происходят в Заполярье. Так, 40% лиц, приезжающих на Крайний Север, не могут сохранять привычный режим сна и бодрствования, причем у 3-5% человек нормализации режима не происходит. В отсутствие суточной периодичности смены дня и ночи очень часты такие явления, как изменение величины показателя, уменьшение амплитуды и дрейф фазы 24-часовых колебаний, деформация суточной кривой, усиление до- и сверхсуточных колебаний. Условия полярного дня или ночи могут стать причиной появления наряду с синхронизированными свободно-текущих ритмов. Но такая, по терминологии М. С. Moore-Ede, устойчивая или постоянная десинхронизация маловероятна в больших коллективах. В результате многомесячного исследования суточных ритмов у эскимосов Аляски был обнаружен только один свободно текущий ритм - ритм выведения кальция с мочой. Нарушения циркадианной структуры у постоянных и временных жителей Заполярья в большинстве случаев можно отнести к внутрисистемным десинхронозам. Они характеризуются рассогласованием фаз циркадианных ритмов в рамках отдельных функциональных систем и не отражаются на динамике результирующего параметра. К тому же при отсутствии геофизических задатчиков времени околосуточные колебания становятся более чувствительными к социальным задатчикам и, следовательно, легче «приспосабливаются» к разным режимам труда и отдыха, в частности к работе в ночную смену.
Вопрос о влиянии транспараллельных перелетов на временную организацию физиологических функций пока изучен недостаточно. В зимнее и летнее время они сопровождаются значительным сдвигом времени восхода и захода Солнца. Однако при этом не происходит смена часового пояса и структура социальных задатчиков времени тоже, как правило, не изменяется. Следует ожидать, что транспараллельное перемещение может привести к десинхронозу, но менее острому, чем десинхроноз, связанный с трансмеридианным перемещением или перемещением смешанного типа. Но такой десинхроноз усугубляется климатическим шоком, так как погодный контраст в долготном направлении выражен гораздо сильнее, чем в широтном.
