Размеры животных. Почему они так важны - Шмидт-Ниельсен К.
Скачать (прямая ссылка):
Вернемся к метаболическому диапазону рыб. Форель — это активная рыба и превосходный пловец, которую изучали очень
Температура, °с
интенсивно. Результаты исследований очень интересны, поскольку они выявляют зависимость метаболического диапазона от размеров тела.
Начнем с того, что для рыб температура среды более важна, чем для животных, которые дышат воздухом. Интенсивность метаболизма как в покое, так и в состоянии активности возрастает с повышением температуры, и тут лимитирующим фактором может стать наличие в воде кислорода. Следовательно, при высоких темперзтурах при переходе животного к активности метаболический диапазон может быть минимальным. Когда форель плавает при температуре выше 15°С, у нее быстро развивается усталость, потому что сердечная и дыхательная системы не в состоянии подавать кислород с требуемой скоростью (Brett,
1964). При 15 °С метаболический диапазон у форели равен примерно 13 — действительно внушительная величина, но быстро падает с повышением температуры.
Обнаруживается ли тут зависимость от размеров тела? Бретт (Brett, 1965) получил интересные данные, свидетельствующие
о том, что метаболический диапазон у форели увеличивался с увеличением размеров тела. У самых мелких рыб массой тела
3,38 г метаболический диапазон был равен 4,0, а далее он довольно равномерно увеличивался, достигая величины 16,3 при массе тела 1432 г. Подобная зависимость от размеров тела отражает радикальные изменения в совершенстве метаболизма по мере роста рыб. Форма и внешний вид рыбы при этом меняются мало, а уровень активности резко увеличивается.
Подводя итог тому, что мы знаем об усилении метаболизма в состоянии активности, мы сталкиваемся со своего рода дилеммой. Метаболический диапазон у мелких млекопитающих несколько ниже, чем у млекопитающих в целом, однако это частично связано с тем, что у некоторых крупных млекопитающих (собака, человек, лошадь) метаболический диапазон высок. Если же рассматривать летучих мышей, то становится ясно, что у мелких млекопитающих вполне может быть и высокий метаболический диапазон. Из этого мы должны заключить, что у млекопитающих четкого влияния размеров тела на метаболический диапазон нет. Сделать сколько-нибудь определенные выводы относительно пресмыкающихся нельзя из-за недостатка данных.
И наконец, у одного тщательно изученного вида рыб — форели— существует четкая зависимость метаболического диапазона от размеров тела: у наиболее крупных особей он в четыре раза выше, чем у самой мелкой изученной особи. Очевидно, что по этому вопросу нам необходимо значительно больше тщательно собранных данных.
Масса мышцы и мощность мышцы
Необходима? для перемещения мощность обеспечивается мышцами, а мышцы составляют существенную часть массы тела. Данных, касающихся массы мышц, у нас явно недостаточно, ио, по-видимому, они составляют 40—45% общей массы тела у всех млекопитающих (возможно, за исключением китов) независимо от размеров тела (Munro, 1969). Для начала при оценке масштабных влияний этих сведений должно быть достаточно, более же точное определение провести трудно и не только потому, что сведений мало, но также и потому, что у разных животных обнаруживается разная степень ожирения, в особенности у домашних животных, используемых для получения мяса. Большое количество жира увеличивает общую массу тела, что снижает долю, приходящуюся на мышцы по сравнению с долей у более «нормальных», менее жирных, животных.
По птицам сведений значительно больше. В особенности информативны обзоры Гринуолта (Greenewalt, 1962, 1975b). Огромные грудные мышцы, главные летательные мышцы птиц, составляют примерно 15% массы тела. Эта величина может варьировать в связи с особенностями полета у разных птиц. У хороших летунов грудные мышцы более крупные, но в целом эта доля остается достаточно постоянной в большом ряду размеров тела.
Интересно, что у колибри летательные мышцы всегда составляют большую часть массы тела — примерно 25—30% по сравнению с 15% у других птиц. Это согласуется с тем, что для тре> пещущего полета требуется большая мощность, чем для поступательного машущего полета (Weis-Fogh, 1972). Еще одно интересное различие состоит в том, что мышцы, обеспечивающие взмах крыла вверх, составляют у колибри около одной трети общей массы летательных мышц, тогда как у остальных птиц эти мышцы составляют лишь одну десятую часть общей мышечной массы. Даже не зная больше ничего, мы можем предположить, что у колибри подъемная сила крыла возникает не только при взмахе вниз, но и при движении крыла вверх. Аэродинамический анализ движений крыльев колибри в трепещущем полете именно это и подтвердил (Stolpe, Zimmer, 1939). Это еще один пример того, как аллометрический сигнал, связанный с влияниями масштаба, и вторичный сигнал, отражающий отклонения от сохранения подобия, дают важные сведения об основных принципах.
Вернемся к мощности, развиваемой мышцами. Мощность — это работа в единицу времени, а работа в свою очередь — это сила, умноженная на расстояние. Поэтому нам нужно сначала проанализировать силу, которую могут развивать мышцы, а затем расстояние, на которое укорачивается мышца. Это даст нам
