Размеры животных: почему они так важны? - Шмидт-Ниельсен К.
Скачать (прямая ссылка):
личения их площади. Используя скорость диффузии водяного пара через скорлупу яйца, Ар и др. (Аг et al., 1974) подсчитали, что функциональная площадь пор (АПОр, мм2) должна быть следующей:
Лпор=9,2.10-8Л1яйца‘^. (5)
Что же означают уравнения, которые связывают длину пор и их площадь с размерами яйца, когда мы рассматриваем реальное яйцо? Возьмем обыкновенное куриное яйцо массой 60 г и яйцо в 10 раз большее (которое, например, может быть 600-граммовым яйцом нанду, южноамериканской страусообразной птицы). Яйцо, которое в 10 раз больше, будет иметь общую функциональную площадь пор больше в 17 раз (101>236= 17,2). Это, конечно, ускоряет прохождение газов, что, несомненно, и требуется для развивающегося в более крупном яйце птенца больших размеров. Однако у более крупного яйца и скорлупа толще, поэтому и поры в ней почти в 2,9 раза длиннее (10°>456 = >=2,86).
Скорость прохождения газов прямо пропорциональна функциональной площади пор и обратно пропорциональна длине пор (расстоянию диффузии), поэтому обмен газов в яйце нанду будет в 6 раз интенсивнее, чем в курином яйце, которое в 10 раз меньше. Это соответствует нашему предположению, что у цыпленка, в десять раз увеличенного в размерах, интенсивность метаболизма увеличилась бы в 6 раз (см. гл. 6).
Потери воды из яйца
Легкость, с которой газы, в том числе водяной пар, проходят через поры, прямо пропорциональна площади пор и обратно пропорциональна их длине, поэтому можно вывести зависимость скорости прохождения газов через скорлупу от отношения этих двух переменных. Использовав приведенные выше уравнения, мы получим, что проницаемость скорлупы яйца для газа (G) должна быть пропорциональна размерам яйца и описывается формулой
G = Мяйца‘>236 ; Мяйца°>«в = (6)
Таким соотношением проницаемость скорлупы яйца для водяного пара, т. е. скорость потери воды яйцом, связана с размерами яйца (Ar et al., 1974).
Уравнение проницаемости для водяного пара1, основанное яа измерениях диффузии водяного пара через скорлупу у 29 ви-
1 Прохождение водяного пара через скорлупу определяется как Gh2o= “•Енго/Д.Рнго, где Ен2о — скорость испарения в миллиграммах за 1 сут, а ДРНго — разность давлений водяного пара по обе стороны скорлупы.
дов (масса яиц различалась на три порядка), будет иметь следующий вид:
6Нао — 0,432 • Мяйца0*780. (7)
Интенсивность испарения воды из целого яйца увеличивается с возрастанием массы яйца в степени, меньшей единицы; это означает, что скорость потери воды на 1 г массы яйца уменьшается по мере увеличения размеров яйца. Другими словами, крупные яйца теряют относительно меньше воды, чем мелкие. Однако, как мы видели раньше, у птиц, откладывающих более крупные яйца, период насиживания дольше, поэтому их яйца теряют воду в течение более длительного времени.
Объединенный эффект относительно меньшего испарения и более длительного инкубационного периода легко подсчитать. Это дает поразительно простой результат. Общая потеря воды за все время инкубации равна произведению ежедневных потерь (непосредственно связанных с проницаемостью скорлупы для водяного пара) на время инкубации.
Первая величина определяется массой яйца в степени 0,78, а время инкубации — массой яйца в степени 0,22, т. е. общая потеря воды определяется массой яйца в степени 1. Иными словами, все яйца, крупные и мелкие, теряют воду прямо пропорционально своим размерам, или доля массы яйца, которая теряется путем испарения во время насиживания, одинакова для всех яиц независимо от их размеров. При нормальных условиях, когда давление водяного пара в гнезде составляет 35 мм рт. ст., все яйца обычно теряют 15% первоначального веса за счет испарения в течение нормального инкубационного периода.
Подводя итог, можно сказать, что длина поры (толщина скорлупы яйца) и площадь пор, через которые происходит диффузия, подогнаны друг к другу, несмотря на 30-тысячную разницу в размерах яиц, поэтому в течение нормального инкубационного периода все яйца теряют одинаковую долю первоначальной массы за счет испарения воды, тогда как интенсивность газообмена соответствует потребностям развивающегося зародыша.
Итак, мы рассмотрели связь размеров яйца, продолжительности инкубационного периода и структуры скорлупы с газообменом и испарением воды. Весьма важную функцию скорлупы— функцию механической защиты жидкого содержимого яйца и развивающегося зародыша — мы обсудим в следующей главе.
5. Прочность костей и скелета
Зачем нужен скелет
Скелет представляет собой опорную систему: он поддерживает форму тела и обеспечивает наличие рычагов, которыми оперируют мышцы. Скелет — это механически жесткая устойчивая структура; он может быть внутренним (эндоскелет, как у позвоночных, от рыб до млекопитающих) или внешним (экзоскелет, как у членистоногих, от крабов до пауков и насекомых)1.
Скелет должен быть достаточно прочным, чтобы, не разрушаясь, выдерживать различные нагрузки. Скелет должен удерживать вес животного, иначе оно будет раздавлено собственной тяжестью. Он должен противостоять силам, возникающим при движении и вызывающим изгибы и кручения, которые могут его разрушить. Скелет также должен быть устойчив к толчкам, и это, быть может, самое важное требование.
