Физиология животных. Приспособление и среда - Шмидт-Ниельсен К.
Скачать (прямая ссылка):
Если при беге потребление кислорода возрастает4 неуклонно и линейно с увеличением скорости (рис. 6.15), то у птиц при полете дело обстоит иначе. Опыты на волнистых попугайчиках (фото 6.2) показали, что существует оптимальная скорость полета, при которой птица потребляет наименьшее количество кислорода (рис. 6.19); при ускорении или замедлении полета потребление
Энергетическая цена локомоции 289
так как интенсивность их метаболизма во время полета примерно в 10 раз выше, чем в покое, и вычитание величины для покоя не скажется заметным образом на результате. У млекопитающих разность между общей и «чистой» ценой движения значительно больше.)
о"
АО
30
20
а.
є
10
/ S
у
10 20 30 40 50
Скорость полета, км/ч
Рис. 6.19. Зависимость потребления Ог волнистым попугайчиком от скорости полета. (Schmidt-Nielsen, 1972b, по данным Tucker, 1968.)
Минимальное потребление кислорода наблюдается при скорости около 35 км/ч, но цена перелета на определенное расстояние будет минимальной при скорости около 40 км/ч (см. текст).
На рис. 6.20 сопоставлены данные о цене движения при плавании, полете и беге. Интересно, что при одном и том же весе тела полет оказывается гораздо более экономичным способом преодоления больших расстояний, чем бег. На первый взгляд это может показаться странным: интуитивно нам кажется, что при полете нужны будут значительные усилия уже для одного того, чтобы просто держаться в воздухе. Вспомним, однако, что перелетные птицы преодолевают без отдыха более 1000 км, тогда как трудно представить себе небольшое млекопитающее, например мышь, которое пробежало бы это расстояние без остановок для еды и питья.
Плывущая рыба тратит еще меньше энергии, чем летящая птица. Опять-таки это может показаться • странным, если учесть большую вязкость воды и ее значительное сопротивление движущемуся телу. Однако следует принять во внимание два обстоятельства. Во-первых, обычно рыбы не плавают слишком быстро, а обтекаемая форма их тела хорошо приспособлена к передвижению в среде с относительно большой плотностью и вязкостью. Во-вторых, рыбы находятся практически во взвешенном состоянии: их тело целиком поддерживается водой и они не тратят усилий на преодоление силы тяжести.
19-1873
290 Глава 6. Энергетический обмен_
Ю'в Ю'3 1 W3
Вес тела, кг
°ис. 6.20. Сравнение энергии, необходимой для переноса единицы веса тела на расстояние 1 км при беге, полете и плавании. (Schmidt-Nielsen, 1972а.)
земле. Неприспособленность человека к плаванию ясно видна из того, что если представить цену его движения в воде на графике (рис. 6.20), то соответствующая линия окажется намного выше линии регрессии для бега.
ВЛИЯНИЕ БОЛЬШИХ ВЫСОТ
Основные сведения о реакции организма на условия больших высот, и в частности на понижение давления, были получены на человеке. Как уже говорилось в гл. 1, процентный состав атмосферы на больших высотах не меняется, но снижение барометрического давления оказывает резкое физиологическое воздействие.
Люди, не привыкшие к большим высотам, при подъеме в горы примерно на высоте 3000—4000 м начинают испытывать физическую слабость; но спустя несколько дней происходит акклиматизация1 и их самочувствие улучшается. Самое высокогорное из постоянных поселений человека — это поселок шахтеров в централь-
1 В настоящее время принято употреблять термин «акклиматизация», когда речь идет о приспособлении к определенному климату, например к сезонным изменениям от лета к зиме. Скажем, рыба, оставшаяся зимой в ледяной воде, акклиматизируется к этой воде. Слово же «акклимация» означает адаптацию организма к искусственно созданным условиям. Например, про золотую рыбку, помещенную на два месяца в воду с температурой 10 °С, говорят, что она акклимируется к 10 °С. _ .
Иначе обстоит дело, если животное менее приспособлено для плавания. Если вычислить цену передвижения плывущей утки, она окажется примерно равной цене бега млекопитающего тех же размеров. Для человека плавание еще менее экономично. По сравнению с рыбой он с трудом передвигается в воде; форма и особенности строения тела делают человека плохим пловцом, и цена его движения в воде в 5—10 раз больше цены передвижения па
Влияние больших высот 291
ных Андах в Южной Америке, расположенный на высоте почти 5000 м. Опыт покорителей Эвереста показал, что даже акклиматизированные люди лишь с большим трудом могут подняться без дополнительного обеспечения кислородом на высоту 8600 м (28 200 футов). По данным многих высокогорных экспедиций, процесс акклиматизации прогрессивно усиливается с увеличением высоты, однако при подъеме выше 6000 м над уровнем моря состояние организма начинает ухудшаться, причем быстрота и степень этого ухудшения тем значительнее, чем выше подъем. Это в конце концов заставляет альпинистов спускаться (Pugh, 1964).
Симптомы, возникающие при низком давлении кислорода, называют горной болезнью. Тяжесть этого состояния варьирует у разных людей, однако даже на умеренных высотах оно проявляется в виде ощущения слабости, нежелания двигаться и работать. Затем наступает головная боль, тошнота, иногда рвота, а также ухудшение умственной деятельности — точности суждений, способности выполнять простые арифметические расчеты и т. п. Сон и отдых тоже становятся затруднительными, что еще больше ухудшает дело.
