Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Биология -> Шмидт-Ниельсен К. -> "Размеры животных: почему они так важны?" -> 73

Размеры животных: почему они так важны? - Шмидт-Ниельсен К.

Шмидт-Ниельсен К. Размеры животных: почему они так важны? — М.: Мир, 1987. — 259 c.
Скачать (прямая ссылка): razmerijivotnih1987.djvu
Предыдущая << 1 .. 67 68 69 70 71 72 < 73 > 74 75 76 77 78 79 .. 107 >> Следующая

Рассмотрим теперь частоту движения ног, которая зависит от скорости бега. Пока мы не располагаем способом a priori предсказать скорость, с которой может бежать животное, мы можем только сказать, что для двух животных, бегущих с одинаковой скоростью, частота шагов будет обратно пропорциональна линейным размерам или массе тела в степени */з-
Можно, однако, сделать обоснованные предсказания относительно цены бега. Насколько нам известно, мышцы всех млекопитающих развивают одинаковую максимальную силу на едини»
ду площади поперечного сечения; эта сила равна 3—4 кГ/см2, Эта максимальная сила независима от размеров тела, поскольку сила сокращения обеспечивается мостиками между тонкими и толстыми филаментами. Число мостиков определяется длиной саркомера, которая в мышцах млекопитающих постоянна и не зависит от размеров тела. Если соответствующие мышцы изо-метричны, то площадь поперечного сечения пропорциональна /2„ а длина — I, и масса мышцы остается пропорциональной массе тела.
Существует много указаний на то, что общая масса мышц млекопитающих не изменяется сколько-нибудь закономерно с размерами тела. У многих млекопитающих мышцы составляют до 40% общей массы тела, но трудно оценить, реальны ли существенные отклонения от этой средней или они зависят от способа определения массы мышц, от того, сколько жира у данного животного, насколько правильно проводили препаровку и т. д. Наиболее ценные данные приведены в работе Александера и др. (Alexander et al., 1981), которые определили размеры главных мышц ног млекопитающих в ряду от землеройки до слона. Хотя у одних животных некоторые группы мышц больше, чем у других, общая масса мышц, как правило, пропорциональна Мт1-0.
Мы знаем, что большинство мышц позвоночных при сокращении укорачиваются на одну и ту же долю своей длины в покое. Поскольку работа, выполняемая при одиночном сокращении, есть произведение силы на расстояние, на котором действует эта сила, работа, производимая при одном сокращении, пропорциональна массе мышцы, а так как масса мышц пропорциональна массе тела, то произведенная при одном шаге работа также будет пропорциональна массе тела.
Возвращаясь к нашей модели изометрических животных, мы видим, что работа, производимая за один шаг, должна быть пропорциональна массе тела в степени 1,0. Поскольку число шагов на единицу расстояния обратно пропорционально Мт1/3, работа при беге на единицу расстояния, скажем на 1 км, должна быть:
работа на 1 км ~ Мт1’°-Мт'1/3 = Мт°>67.
Чтобы сравнить мелких и крупных животных, рассмотрим работу, производимую при беге и приходящуюся на 1 кг массы тела и на единицу расстояния; это можно получить путем деления предыдущего выражения на массу тела:
работа на 1 кг на 1 км — Мг0’в7-Мг_1>0 = Мг‘0>33.
Полученное выражение означает, что работа, необходимая для перемещения 1 кг массы животного на данное расстояние,
уменьшается с увеличением размеров тела. Это прямое следствие того факта, что мелкому животному нужно сделать больше шагов, чем крупному, чтобы покрыть то же расстояние по земле, а каждый шаг требует затраты энергии, прямо пропорциональной массе тела.
К такому результату приводит рассмотрение наиболее простой теоретической модели. Приступив к изучению бега животных, мы обнаружим, что наши упрощенные рассуждения поразительно хорошо соответствуют действительному положению вещей.
Энергетическая цена бега
Мы только что узнали, что крупные животные, поскольку они делают меньше шагов, затрачивают на перемещение единицы массы тела на единицу расстояния меньше энергии. Рассмотрим, например, увеличение расхода энергии при передвижении по земле. Тэйлор и др. (Taylor et al., 1970) проанализировали затраты энергии при беге млекопитающих различных размеров. На рис. 14.1 приведены данные по некоторым млекопитающим, бегающим с разными скоростями. Потребление кислорода или затрата энергии увеличивается при увеличении скорости бега. Этого, конечно, можно было ожидать. Неожиданным оказалось то, что затраты энергии при увеличении скорости бега линейно увеличивались со скоростью бега. Совершенно очевидно, что это очень удобно для сравнения разных жйвотных.
Из рис. 14.1 ясно, что затраты энергии (на единицу массы тела) возрастают при увеличении скорости у мелких животных гораздо быстрее (более крутой наклон линии регрессии).
Наклоны линий регрессии указывают на увеличение затрат энергии с увеличением скорости бега. Фактически наклон кривых дает энергетическую цену бега, или, точнее, затраты энер-гии на перемещение единицы массы тела на единицу расстояния. Используя единицы, как на графике (рис. 14.1), получим размерность наклона линии регрессии:
Д у лО,-кг-1-ч-1 „ . ,
~Кх= км-ч-1 =л 02,-кг-‘.км-Ч
Таким образом, наклоны линий на рисунке фактически означают число литров кислорода, использованного для перемещения 1 кг массы тела на расстояние 1 км. Иными словами, наклоны кривых дают выраженную через вес и расстояние цену бега.
Предыдущая << 1 .. 67 68 69 70 71 72 < 73 > 74 75 76 77 78 79 .. 107 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed