Размеры животных: почему они так важны? - Шмидт-Ниельсен К.
Скачать (прямая ссылка):
Таблица 1.1. Ряд живых организмов, имеющих разные размеры и расположенных таким образом, что каждый следующий в 1000 раз больше предыдущего
Организм Масса Организм Масса
Микоплазма <0,1 пг <10-13 г Пчела 100 ыг 10-1 г
Средняя бактерия 0,1 нг 10"1в г Хомячок 100 г 10* г
Tetrahymena 0,1 мкг 10'7 г Человек 100 кг 10» г
(жгутиковое) Голубой кит >100 т >10* г
Крупная амеба 0,1 мг 10-4 г
кое гигантское существо, которое больше голубого кита во столько же раз — в 1021. Объем этого гипотетического сверхгиганта будет в 100 раз превышать объем Земли. Видимо, общая масса Вселенной более убедительно проиллюстрирует то, как нам трудно осмыслить значение таких больших чисел, выражаемых в виде степеней. Наша необъятная по величине Вселенная, состоящая из миллиардов галактик с миллиардами звезд в каждой, оценивается по суммарной массе примерно в 1080 г.
Самый маленький и самый большой
Огромные различия в размерах между организмами заставляют задуматься над двумя вопросами: во-первых, каковы последствия различий в размерах, и во-вторых, имеются ли верхний и нижний пределы размеров живых организмов?
Остановимся сначала на вопросе о пределах. Микоплазма — самое мелкое из известных живых существ, способное жить и самостоятельно размножаться в искусственной среде. Она настолько мала, что при нейтральном рн клеточного содержимого в ее клетке имелось бы в среднем не более 2 водородных ионов (Morowitz, 1966). В столь малом объеме клетка должна содержать необходимый для обмена веществ набор белков и ферментов, способный обеспечить ее жизненные процессы; она должна быть способной к росту и размножению, и она должна также содержать полную генетическую информацию, необходимую для воспроизведения всей этой системы в целом. Поскольку макромолекулы, несущие метаболические и генетические функции, крайне важны и их размер уменьшить нельзя, по-видимому, клетка микоплазмы являет собой реальный нижиий предел размеров живого организма. Еще более мелкие вирусы расстались с необходимостью иметь приспособления для осуществления метаболизма; они состоят в основном только из генетического материала и паразитируют внутри живых клеток, которые выполняют за них метаболическую работу, обеспечивающую воспроизведение их генетической информации.
На другом конце нашего размерного ряда находится 100-тонный голубой кит. Предполагают, и это принято более или менее как догма, что голубой кит смог стать таким большим потому, что его гигантскую массу поддерживает вода. Считают, что наземное животное с такой же массой было бы раздавлено собственным весом. Самое крупное наземное животное— 5-тонный слон. То обстоятельство, что значительно более крупные киты ведут водный образ жизни, было использовано как свидетельство того, что животные, которые по размерам сильно превосходят слона, на суше жить не могут. В свою очередь это легло в основу предположения о том, что вымершие
гигантские динозавры были слишком массивными, чтобы передвигаться по суше, и, следовательно, должны были быть полу-водными.
Гигантские динозавры: были ли они полуводными?
Наиболее крупный динозавр, Brachiosaurus, весил, видимо, около 80 т (Colbert, 1962). Не исключено, что эта величина занижена, поскольку расчеты делались на основе масштабных моделей в предположении, что плотность тела динозавров равнялась 0,9. Вероятнее всего, что плотность тела динозавров, как и других позвоночных, была близка к 1, и поэтому оценка Колберта занижена на 10%. Самый длинный динозавр — Diplodoc-hus— достигал 28,6 м, но он не был таким тяжелым. Обладавший длинной шеей Brontosaurus (рис. 1.1) был довольно мал и весил всего 32 т. Палеонтологи утверждают, что «длинная шея служила адаптацией к жизни в глубокой воде», и что «это сильно упрощало проблему поддержания позы и локомоции» (Romer, 1966). На рис. 1.2 изображены динозавры, ведущие предположительно такой образ жизни. Они питались подводными растениями и длинную шею использовали как шноркель для дыхания.
Правдоподобна ли картина столь приятного полуводного образа жизни? Одно из возражений состоит в том, что многие ископаемые отпечатки ног динозавров очень отчетливы. Едва ли такие четкие следы можно было оставить под водой (Gregory, 1951). Всякий, кто, зайдя в воду по шею, пытался ходить на такой глубине, зиает, что передвигаться в подобных условиях трудно и любые оставленные в иле следы едва ли сохранят четкие очертания. Кроме того, дыхание через шноркель на глубине 5 м требует, чтобы грудная клетка совершала работу против давления воды, равного на этой глубине 5000 кг/м2. На глубине 0,5 м человек дышит через шноркель с трудом, а на большей глубине его грудная клетка была бы сплющена дав-
Рис. 1.1. Один нз крупных динозавров, Brontosaurus, весил около 30 т. Другие гигантские динозавры, весили, возможно, в три раза больше. (Из Ostrom, McIntosh, 1966.)
~--- ^
'fe
Рис. 1.2. Крупнейшие вымершие динозавры имели колоссальную массу, поэтому одно время полагали, что эти животные не могли свободно передвигаться по суше и должны были вести полуводный образ жизни. Одиако, будучи погруженными, как показано на рисунке, они должны были испытывать трудности при передвижении и дыхании. (Из Gregory, 1951. С разрешения Library Services Department, American Museum of Natural History.)
