Nhịp điệu sinh học hàng ngày hiện diện trong các mô hình ngủ và ăn của động vật, bao gồm cả con người. Ngoài ra còn có các mô hình rõ ràng về nhiệt độ cơ thể, hoạt động của sóng não, sản sinh hoóc-môn, tái sinh tế bào và các hoạt động sinh học khác. Thêm vào đó, ảnh hưởng chu kỳ ánh sáng (photoperiodism), phản ứng sinh lý của sinh vật với chiều dài ngày hoặc đêm, là điều quan trọng đối với cả thực vật và động vật, và hệ thống tuần hoàn đóng vai trò quan trọng trong việc đo lường và diễn giải chiều dài ngày.

Dự báo kịp thời về điều kiện thời tiết theo mùa, sự sẵn có của thực phẩm, hoặc hoạt động của loài săn mồi là rất quan trọng cho sự sống còn của nhiều loài. Mặc dù không phải là tham số duy nhất, nhưng chiều dài thay đổi của thời gian chiếu sáng ('chiều dài ban ngày') là tín hiệu môi trường tiên đoán nhất về sự phối hợp thời gian theo mùa của sinh lý và hành vi, đặc biệt là đối với thời gian di cư, ngủ đông và sinh sản.[26]

Ảnh hưởng của sự gián đoạn hàng ngày

Sự đột biến hoặc sự mất đi của gen đồng hồ ở chuột đã cho thấy tầm quan trọng của đồng hồ cơ thể để đảm bảo thời gian thích hợp của các sự kiện tế bào / trao đổi chất; những con chuột đột biến đồng hồ là những con vật háo ăn và béo phì, và đã thay đổi sự chuyển hóa glucose.[27] Ở chuột nhắt, việc xóa gen đồng hồ Rev-ErbA alpha tạo điều kiện cho chứng béo phì và làm thay đổi sự cân bằng giữa việc sử dụng glucose và lipid dẫn đến bệnh đái tháo đường [28]. Tuy nhiên, không rõ liệu có sự liên quan chặt chẽ giữa sự đa hình gen đồng hồ ở người và sự nhạy cảm để phát triển hội chứng chuyển hóa.[29][30]

Ảnh hưởng của chu kỳ sáng-tối

Nhịp điệu liên quan đến chu kỳ sáng-tối. Động vật, bao gồm cả con người, được giữ hoàn toàn trong bóng tối trong thời gian dài cuối cùng sẽ hoạt động với nhịp điệu tự do. Chu kỳ ngủ của chúng được đẩy trở lại hoặc chuyển về phía trước mỗi ngày, tùy thuộc vào "ngày", thời kỳ nội sinh của chúng, ngắn hơn hoặc dài hơn 24 giờ. Các tín hiệu môi trường đặt lại nhịp điệu mỗi ngày được gọi là zeitgeber (từ tiếng Đức có nghĩa yếu tố định giờ[31]. Các loài động vật có vú ở dưới nước hoàn toàn mù, ví dụ như con chuột mù Spalax sp., có thể duy trì các đồng hồ nội sinh của chúng trong sự vắng mặt rõ ràng của kích thích bên ngoài. Mặc dù chúng không thấy hình ảnh, các bộ cảm nhận ánh sáng của chúng (phát hiện ánh sáng) vẫn hoạt động; chúng cũng nổi lên mặt nước theo chu kỳ [cần số trang][32]

Các sinh vật hoạt động tự do thường có một hoặc hai giai đoạn ngủ chắc chắn sẽ vẫn có chúng khi ở trong một môi trường được che chắn từ các tín hiệu bên ngoài, nhưng nhịp điệu không bị điều chỉnh vào chu kỳ sáng-tối 24 giờ trong thiên nhiên. Nhịp điệu thức ngủ có thể trong những trường hợp này trở nên không phù hợp với các nhịp điệu sinh học hàng ngày hoặc nhịp điệu ngắn hơn khác như nhịp điệu trao đổi chất, hoocmon, thần kinh trung ương hay thần kinh truyền dẫn [33].

Các nghiên cứu gần đây có ảnh hưởng đến việc thiết kế các môi trường tàu vũ trụ, vì các hệ thống bắt chước chu trình tối-đen được nhận ra là rất có lợi cho các phi hành gia.[34]

Động vật Bắc cực

Các nhà nghiên cứu người Na Uy tại Đại học Tromsø đã chỉ ra rằng một số động vật Bắc cực (ptarmigan, tuần lộc) cho thấy những nhịp điệu sinh học hàng ngày chỉ trong những phần của năm có mặt trời mọc và hoàng hôn hàng ngày. Trong một nghiên cứu của tuần lộc, động vật ở 70 vĩ độ Bắc cho thấy nhịp sinh học vào mùa thu, mùa đông và mùa xuân, nhưng không vào mùa hè. Chăn cừu trên Svalbard ở 78 độ Bắc cho thấy nhịp điệu như vậy chỉ vào mùa thu và mùa xuân. Các nhà nghiên cứu nghi ngờ rằng các động vật Bắc cực khác cũng có thể không hiển thị nhịp sinh học trong ánh sáng liên tục của mùa hè và bóng tối không đổi của mùa đông.[35]

Một nghiên cứu năm 2006 ở miền bắc Alaska cho thấy những con sóc chuột sống ban ngày và những con nhím ăn đêm giữ vững nhịp sinh học của chúng suốt 82 ngày đêm có ánh nắng. Các nhà nghiên cứu suy đoán rằng hai loài gặm nhấm này nhận thấy khoảng cách rõ ràng giữa mặt trời và đường chân trời là ngắn nhất một lần một ngày, và do đó, một tín hiệu đủ để dẫn dắt (điều chỉnh).[36]

Bướm di cư

Việc định hướng di cư mùa thu của bướm vua Đông Bắc Hoa Kỳ (Danaus plexippus) tới các vùng đất để lánh mùa đông ở miền trung Mexico sử dụng la bàn mặt trời được bù đắp thời gian phụ thuộc vào đồng hồ sinh học trong ăngten của chúng.[37][38]