Физиология животных. Приспособление и среда - Шмидт-Ниельсен К.
Скачать (прямая ссылка):
Размеры тела и соотношения различных параметров
копитающих в покое будет, как правило, составлять 7ю объема легких независимо от размеров тела. Хотя возможны отклонения от этого общего правила, оно ценно тем, что позволяет делать определенные прогнозы. Например, при изучении какого-нибудь животного, например крысы или собаки, мы можем, исходя из общих закономерностей, предсказать ряд физиологических параметров;
Рис. 6.14. Общая площадь поверхности легких у млекопитающих пропорциональна потреблению кислорода, о чем свидетельствует наклон линии регрессии, связывающей эти два параметра, который равен 1,0. (Tenny, Remmers, 1963.)
сопоставив затем эти ожидаемые величины с данными прямых измерений, мы увидим, насколько данное животное соответствует общему правилу или отклоняется от него.
Изучая далее уравнения, приведенные в табл. 6.7, мы можем найти и другие интересные взаимосвязи, представляющие прогностическую ценность. Например, объем крови (л) у млекопитающих всегда составляет 5,5% от массы, или веса, тела (кг) независимо от его размеров (степень 0,99 можно считать несущественно отличающейся от 1,0). Как уже говорилось, вес сердца (т. е. величина насоса, обеспечивающего ток крови) также пропорционален весу тела. Но поскольку кровь снабжает ткани кислородом в соответствии с метаболическими нуждами, а интенсивность метаболизма зависит от веса тела в степени 0,75, скорость работы насоса (частота сердечных сокращений) также должна зависеть от размеров тела, и мы видим, что это действительно так. Частота сокращений сердца у мелких животных очень высока; она снижается с увеличением размеров животного, на что указывает отрицательный наклон (—0,25) линии регрессии (табл. 6.7, последняя стро-
282 Глава 6. Энергетический обмен
Таблица 6.7 ч
Зависимость физиологических параметров от массы тела
(AJb1 в килограммах) у млекопитающих1).
(По данным Adolph, 1949; Drorbaugh, 1960; Stahl, 1967)
Частота сокращений сердца
(мин-1) = 241 -Л1ь-0.25
') Сопоставляя эти уравнения с аналогичными уравнениями, приводимыми в других книгах или статьях, нужно обращать внимание на используемые единицы измерения. В настоящей главе такими единицами везде служат литры Ог, часы и килограммы. Пересчет литров в миллилитры н часов в минуты и секунды очень прост. Дело обстоит несколько сложнее, если масса (вес) тела выражается ие в килограммах, а в граммах. Для примера рассмотрим уравнение
для интенсивности обмена VQ2=S1SMj50I'5. где единицами
измерения служат миллилитры, часы и граммы. Если от граммов перейти к килограммам, то что произойдет с коэффициентом 3,8? Для перевода в килограммы мы должны разделить массу в граммах {M^) на 1000, но, поскольку число 1000 будет далее возведено в степень 0,75, коэффициент 3.8 необходимо умножить иа это же число (100O0' =177,83). В результате уравнение примет вид 1^0^=3,8-177,83^^0,75= =676 AI ьо,75 (мл, ч, кг), нли 0,676 Мъ°,?5 (л, ч, кг). Эти последние единицы и используются во всех уравнениях, приво-днмых в настоящей главе.__
ка). Таким образом, частота сердечных сокращений, а тем самым и минутный объем сердца определяются потребностью в таком объеме кровотока, который обеспечил бы доставку кислорода, соответствующую уровню обмена.
Уравнения, приведенные в табл. 6.7, относятся к параметрам, прямо пропорциональным весу тела (показатель степени 1,0) или зависящим от интенсивности обмена (показатель степени 0,75). Однако не все анатомические и физиологические параметры определяются таким образом. Например, размеры почек и печени выражаются следующими уравнениями:
Оба органа играют очень важную роль в обмене веществ, но их размеры не пропорциональны массе тела: они относительно тем меньше, чем крупнее животное. Но они не пропорциональны и интенсивности обмена, поскольку они зависят от массы тела в
Потребление O2 (л/ч) Потребление O2 на 1 кг
0,696 •AIb0.'5
[л/(ч-кг)] Вентиляция легких (л/ч) Объем легких (л) Дыхательный объем (л) Объем крови (л) Вес сердца (кг) Частота дыхания (мии-1)
0,696 'Л1ь-°>25 20,0 •AV75 0,063 •AV'02 0,0062•AIb1.01 0,0055•AIb0.519
0,0058 Mb0,ae 53,5 ¦.?-°.2"
Масса почек = 0,021 • Mь0'86; Масса печени = 0,082-Мь0'87.
Энергетическая цена локомоции 283
степени, показатель которой больше 0,75. Таким образом, мы видим, что у животных размеры органов и физиологические параметры не всегда находятся в простой зависимости от массы тела. В целостном, хорошо функционирующем организме имеют место более сложные взаимоотношения.
ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ ЦЕНА ЛОКОМОЦИИ
Очевидно, что при плавании, полете или беге расходуется больше энергии, чем в покое, но каковы энергетические соотношения между этими видами локомоции? Ходьба и бег нам ближе и понятнее, чем плавание или полет, и поэтому мы больше знаем о первых двух способах передвижения. К тому же человек — самый
.лучший экспериментальный объект, так как он может активно сотрудничать с исследователем, а иногда даже сильно заинтересован в успехе работы. Это имеет большое значение в опытах с максимальными нагрузками: когда животное отказывается бежать быстрее или дольше, как узнать — не хочет оно или не может?
