Размеры животных. Почему они так важны - Шмидт-Ниельсен К.
Скачать (прямая ссылка):
Птицы имеют гораздо меньший мозг по сравнению с размерами их тела, чем млекопитающие, но живут значительно дольше. Это, однако, можно объяснить тем, что у них взрослая жизнь начинается с относительно большим запасом гипотетического вещества жизни в их меньшем мозге.
В любом случае относительно более долгая жизнь человека, в три или четыре раза превышающая срок, ожидаемый на основе размеров его тела, хорошо коррелирует с размерами нашего мозга, которые примерно в четыре раза больше, чем в целом у млекопитающих. Колдер (Calder, 1976), однако, считает, что усматривать причинную связь даже на основе высокой кор-
реляции — просто глупость. Иронизируя по поводу гипотетического «вещества жизни», Колдер (Calder, 1976) пишет, что, как известно любому ученому, установление корреляции не означает установления причинно-следственной связи. Далее он показывает, что можно установить корреляцию продолжительности жизни, скажем, с размерами селезенки. У млекопитающих, говорит он, большая по размерам селезенка и более короткая продолжительность жизни. Далее он в шутку постулирует выделение «селезеночного фактора старения» (Splenic senescence factor—SSS). Млекопитающие, у которых больше SSS, потому и живут меньше птиц, что у последних его меньше.
Хотя замечания Колдера были намеренно несерьезными, Маллук (Mallouk, 1976) ответил на них довольно сердито. Он подчеркнул, что связь продолжительности жизни с относительными размерами мозга значительно более тесная, чем любая другая аллометрическая зависимость или связь продолжительности жизни с относительной массой любого другого органа. На этом дело остановилось, и гипотетическое «вещество жизни» так и осталось гипотетическим.
Реальное время
Животные живут в реальном мире и не могут избежать влияния реального времени. Суточный цикл и смена времен года одинаковы для всех нас, однако эти циклы имеют разное значение для мелких и крупных животных. Рассмотрим мелких животных с высокой удельной интенсивностью метаболизма и следствие такой интенсивности — большую потребность в пище. Нам важно знать, сколько энергии доступно животному и какова скорость ее использования. Отношение этих двух величин — энергия, деленная на скорость ее использования, — дает время выносливости:
Доступная энергия
Время выносливости = ^— ------- ------.
г Скорость ее использования
Выясним теперь, надолго ли хватит ресурсов организма. Между приемами пищи у животного в желудке и кишечнике остается немного пищи. Однако самый важный вид энергетических запасов — это жир. У мелких и крупных животных относительные количества запасаемого жира, по-видимому, не сильно различаются, поэтому мы можем предположить, что запас жира пропорционален массе тела (AfTl-°). Интенсивность метаболизма животного пропорциональна Мт0,75, и поэтому время выносливости пропорционально отношению этих величин, т. е.
Время выносливости ^ ’jf'o \ъ = Мт°’25-
Из этого отношения видно, что время выносливости увеличивается при увеличении размеров животного, и для мелких животных оно будет очень ограниченным. Мелкое животное должно питаться почти непрерывно. Ведущая ночной образ жизни мышь должна съесть достаточно корма, чтобы прожить день, а колибри поглотить достаточно нектара, чтобы его хватило на ночь. Эту задачу можно решить только одним путем — снижением интенсивности метаболизма. Именно это делают самые мелкие теплокровные позвоночные в то время суток, когда они не могут питаться, — впадают в оцепенение. У них падает температура тела, как следствие этого снижается интенсивность метаболизма и время выносливости увеличивается.
Труднее для мелких животных переживать целый неблагоприятный сезон, например зиму. Решения этой задачи немногочисленны, но хорошо известны. Можно мигрировать в области с более теплым климатом, что и делают многие птицы. Мелкие млекопитающие не могут мигрировать на большие расстояния, но они могут запасать пищу. Однако наиболее оптимальное решение— это запасание жира с одновременным снижением интенсивности метаболизма в результате перехода в оцепенение, т. е. в зимнюю спячку. В этом случае время выносливости может растянуться на всю зиму.
Крупные животные переживают зиму легче; время выносливости у них больше. Медведи могут спать всю зиму без резкого снижения температуры тела или интенсивности метаболизма. Крупные животные с их более длительным временем выносливости легче могут преодолевать географические преграды. Крупные киты запасают гигантские количества жира, находясь в сезонных местах нагула, а затем могут совершать дальние океанские миграции, поглощая минимальное количество пищи или без нее. 1 сутки абсолютного времени для 10-граммовой мыши могут соответствовать 2 мес 100-тонного голубого кита.
Холодный взгляд на время
Как мы видели, теплокровные животные, млекопитающие и птицы, могут растягивать использование своих запасов на более длительные периоды времени, впадая в оцепенение. А как обстоит дело с холоднокровными позвоночными и беспозвоночными? Для них время имеет меньшее значение; оно должно быть менее постоянным, поскольку интенсивность обмена у них непостоянна или почти непостоянна. Интенсивность метаболизма и, стало быть, метаболическое время сильно варьируют в зависимости от всевозможных внешних факторов: питания, локомо-ции, а сильнее всего от температуры. Холоднокровные животные просто не обладают способностью поддерживать сколько-
