Размеры животных: почему они так важны? - Шмидт-Ниельсен К.
Скачать (прямая ссылка):
Представление о теплопроводности критически оценил Ашофф (Aschoff, 1981), рассмотревший смысл термина «проводимость» и давший оценку большого числа наблюдений, сделанных и на млекопитающих, и иа птицах. Как и авторы, работавшие до него, Ашофф обнаружил, что удельная теплопроводность варьирует как Air-0,5 (табл. 16.3). Вместе с тем он отметил, что-между измерениями, сделанными на одном и том же животном в период нормальной активности и в период нормального покоя, имеется заметная разница. Хотя все определения проводились на животных в состоянии покоя, у дневных животных уровень метаболизма в дневные часы (их нормальный период активности, или a-период) был всегда выше, чем ночью. И наоборот, значения, полученные для ночных животных, были выше ночью (их a-период), а днем (р-период для ночных животных) ниже. Отметим, что независимо от того, в какой период проводились измерения (а или р), животные находились в состоянии покоя.
У крупных животных волосяной покров толще, чем у мелких. Мышь или лемминг просто не могли бы двигаться, если бы их «персть была такой же длинной, как у лисицы или медведя. Толстый волосяной покров менее теплопроводен, поэтому крупные животные лучше защищены от потерь тепла. Могут ли эти различия бьйъ прямо связаны со снижением теплопроводности при увеличении размеров тела?
Потери тепла у животных происходят главным образом с внешней поверхности, а у крупных животных относительная площадь поверхности меньше. Рассмотрим, как это связано с уменьшением теплопроводности при увеличении размеров тела. Мы располагаем следующими параметрами:
Удельная теплопроводность, С* ~ ТИт-0’50, Относительная площадь поверхности тела, S* ~ Л!,.-0*33.
Значения показателей степени при величине массы тела в этих двух выражениях свидетельствуют о том, что при увеличении размеров тела теплопроводность уменьшается быстрее, чем относительная поверхность тела. Иными словами, у крупных животных теплоизоляция лучше. Если мы, не задумываясь, предположим, что изменение теплопроводности целиком связано с увеличением длины меха, то придем к следующему выводу. Разделив одно уравнение на другое, мы получим, что теплопроводность на единицу площади снижается как масса тела в степени —0,17, или что теплоизоляция увеличивается как масса тела в степени 0,17.
То, что мы знаем относительно толщины шерстного покрова я его изолирующих свойств, недостаточно для точной оценки влияния на него размеров. Согласно имеющимся у нас данным, изолирующие свойства увеличиваются с увеличением размеров тела до 10 кг, а у более крупных животных не наблюдается четкой зависимости изменения изолирующих свойств при изменении размеров тела. Эта тенденция выявилась в работах Ско-ландера (Scholander, 1950b), исследовавшего шерстный покров у 15 видов млекопитающих. В более поздней работе, проведенной на 10 видах млекопитающих от 20-граммового оленьего хомячка до 430-килограммового полярного медведя, обнаружилась та же тенденция: при увеличении размеров тела до 10 кг густота меха регулярно увеличивается, а выше этой границы четкой связи с размерами тела не выявляется (Hart, 1956). Линии регрессии зависимости изолирующих свойств меха от размеров тела при величинах массы ниже 10 кг имеют показатели наклона от 0,15 до 0,20 (по данным обеих работ). В рабо-
Температура тела и терморегуляция
221
те Харта было показано, что зимний мех всегда имеет более высокие теплоизолирующие свойства, чем летний мех того же животного, однако в обоих случаях теплоизоляция изменяется как масса тела в степени 0,20.
Было бы слишком поспешным делать вывод, что снижение теплопроводности с увеличением размеров тела определяется только толщиной шерстного покрова. Однако для сравнительно небольших животных, массой ниже 10 кг, толщина шерстного покрова играет очень важную роль. Существенную роль могут играть и другие моменты, например толщина подкожного слоя жира, которая у крупных животных бывает довольно значительной.
Теплопроводность и устойчивость к холоду
Какие последствия имеет более низкая теплопроводность у крупного животного? В этом отношении показательно сравнение теплопроводности и теплопродукции, поскольку теплопроводность снижается с увеличением размеров тела быстрее, чем удельная теплопродукция. Это отражено в показателях степени следующих уравнений:
Удельная теплопроводность, С* ~ Мт_0,м,
Г*
Удельная интенсивность метаболизма, Н* ~ Мт'в»“.
Тот факт, что более крупные животные лучше защищены от потерь тепла, просто означает, что критическая температура среды, ниже которой для сохранения теплового баланса теплопродукция должна увеличиваться, у крупных животных оказывается ниже. Вернемся к определению теплопроводности:
Я* = С* (Тт—Тс) = С*АТ,
откуда имеем
С* Мх-о.и *
Из этого уравнения следует, что, поскольку с увеличением размеров тела удельная теплопроводность (С*) снижается быстрее»
•
