Размеры животных. Почему они так важны - Шмидт-Ниельсен К.
Скачать (прямая ссылка):
щения, возвращается в сердце, снова из него выходит, проходит большой круг кровообращения и вновь возвращается в сердце.
Минутный объем сердца определяют путем измерения скорости потребления кислорода (для мужчины весом 70 кг в покое это составляет около 250 мл 02 в 1 мин) и разницы в концентрации кислорода между артериальной и венозной кровью (около 50 мл 02 на 1 л крови). Для обеспечения 250 мл Ог в 1 мин нам необходимо прокачать 5 л крови, т. е. мы получим величину минутного объема сердца. В общем величина сердечного выброса в покое примерно в 20 раз выше скорости потребления кислорода.
При нагрузке скорость потребления кислорода может возрастать в 15 раз, но при этом нам не нужно в 15 раз увеличивать сердечный выброс, поскольку при нагрузке разница в концентрации кислорода между венозной и артериальной кровью увеличивается в три раза. Ввиду этого мы можем обойтись 5-кратным увеличением сердечного выброса, а среднее время оборота крови при тяжелой нагрузке у хорошо тренированного спортсмена может составить 12 с.
Как нам соотнести время оборота крови с размерами тела? Время оборота крови мы получаем при делении объема крови
(Vkpobh, л) иа сердечный выброс (Q, л/с). Раньше мы пользовались уравнением для объема крови, отнесенного к массе тела (AfT, кг), и сердечный выброс можно было вычислить, умножая скорость потребления кислорода на 20, как это описано выше. Для того чтобы рассчитать скорость потребления кислорода в
1 с, вводится величина 1/3600, и получаем уравнение
I ^крови ___ ___0,0655Afj1»0________17 4М °>25
20-0,676 (1/3600)-Мт«.« — ' т '
Оно дает время оборота крови как функцию массы тела у млекопитающих. Показатель степени при массе равен 0,25, и это значит, что время оборота крови увеличивается с увеличением размеров тела так же, как при этом снижается интенсивность удельного метаболизма (показатель для массы равен —0,25). Коэффициент пропорциональности 17,4 означает, что, скажем, для млекопитающего массой в 1 кг среднее время оборота крови в покое составляет 17,4 с. Для 70-килограммового человека время оборота крови, вычисленное по этому уравнению, составит около 50 с, что вполне реально.
Рассчитаем теперь время оборота крови для ряда животных с разными размерами тела, как это сделано в табл. 11.4. Мы видим, что у слона время оборота крови составляет свыше 2 мин, что более чем вдвое превышает время оборота для человека.
У мелких животных отличия более заметны. У 3-граммовой землеройки время оборота крови составляет не более 4 с. На самом деле время оборота крови у землероек (и у колибри, кстати сказать) может быть и короче, поскольку, как мы видели раньше, интенсивность их метаболизма обнаруживает тенденцию быть выше, чем этого следовало бы ожидать на основе только размеров их тела.
Таблица 11.4. Оценка времени оборота крови для некоторых млекопитающих, вычисленная на основе уравнения, приведенного в тексте
Млекопи Масса те Время обо Млекопи Масса те Время обо
тающее ла, кг рота кро тающее ла , кг рота кро
ви, с ви, с
Слон 4000 140 Крыса 0,2 12
Лошадь 700 90 Мышь 0,03 7
Человек 70 50 Землеройка 0,003 4
При нагрузке сердечный выброс увеличивается, и время оборота крови снижается. Мы уже говорили, что время оборота крови у хорошо тренированного спортсмена может составлять одну пятую от величины в покое (точная цифра может изменяться в зависимости от разницы в концентрации кислорода между артериальной и венозной кровью). Соответственно у самой мелкой землеройки время оборота крови в период максимальной активности может быть равно всего 1 с. За это поразительно короткое время кровь должна выйти из сердца, пройти через легкие, вернуться в сердце, пройти через все тело и снова вернутся в сердце. Неудивительно, что землеройки всегда выглядят несколько нервными! В следующей главе мы вернемся к вопросу о значении времени для мелких и крупных животных.
Переменные, не зависящие от масштаба
Мы уже познакомились с данными, касающимися нескольких характеристик, важных для периферического кровообращения. Некоторые из них можно рассматривать как физиологические переменные в том смысле, что они относительно постоянны и не меняются закономерно с изменениями размеров тела. Конечно, это не подлинные «константы» в физическом смысле, как, например, атомный вес или гравитационная постоянная.
Примерами таких не зависящих от размеров физиологических параметров являются вязкость крови, концентрация белков, в плазме, гематокрит (объем эритроцитов в процентах к объему крови), давление крови, размер эритроцитов млекопитающих,, диаметр капилляров и т. д. Возможно, наиболее удивительное во всем этом — постоянство размеров эритроцитов и диаметра
капилляров — два очевидным образом тесно связанных параметра (хотя трудно определить, какой из них первичен). Этот вопрос связан с другой загадочной ситуацией — постоянством размера клеток в целом.
