Размеры животных. Почему они так важны - Шмидт-Ниельсен К.
Скачать (прямая ссылка):
Первую серьезную работу по изучению потребления кислорода при полете птиц с разными скоростями, а также при полете по восходящей и нисходящей траекториям провел Такер (Tucker, 1968). Из-за объективных трудностей столь же полные исследования были проведены только на малом числе видов
птиц. Сходные исследования Томаса (Thomas, 1975) на летучих:, мышах добавили к ним новые важные сведения.
Энергетическая цена полета птиц и млекопитающих, по-ви" димому, одинакова. Томас вывел следующее уравнение, собрав, вместе все имеющиеся данные по минимальной цене транспорта у каждого вида, начиная с такеровского волнистого попугайчика (35 г) и кончая летучей лисицей (779 г):
р*~мт-°>и,
где Р* — удельная мощность (удельная интенсивность метаболизма), а Мт — масса тела.
Цену транспорта для летящей птицы или летучей мыши можно вычислить следующим образом: интенсивность метаболизма в полете при наиболее экономичной скорости разделим на скорость полета, в результате мы получим выражение цены в тех же единицах, которые мы использовали для обозначения перемещения одной единицы веса тела на одну единицу расстояния. Различие между птицами и млекопитающими заключается в том, что у птиц цена будет зависеть от скорости, тогда как у млекопитающих (вследствие прямолинейной связи) она не зависит от скорости. Другое различие заключается в том, что в величины, используемые для расчетов по птицам, включается величина иитеисивности метаболизма, не связанная с полетом. Численная разница будет невелика, поскольку метаболизм при полете примерно в 10 раз превышает метаболизм покоя, т. е. учет метаболизма покоя вводит только небольшую ошибку.
Вернемся к нашим более ранним рассуждениям. Удельная интенсивность метаболизма (удельная мощность) при полете должна по аэродинамической теории увеличиваться пропорционально AfT0'17. Однако в соответствии с анализом, проведенным Такером, который использовал фактические данные по измерению обмена в полете, она не должна зависеть от размеров тела (т. е. должна быть пропорциональна Мг°). Воспользуемся на какое-то время зависимостью Такера.
Скорость полета у птиц варьирует в очень широких пределах. В соответствии с данными, приводимыми Гринуолтом (Greenewalt, 1975b), характерная скорость птицы должна изменяться как Мт0’18 с небольшими отклонениями в той или иной группе птиц, обусловленными особенностями полета. Пенникуик (Pennycuick, 1969) использовал величину Л1Т0'17 для анализа миграционных полетов птиц. Если мощность для полета по Такеру разделить на скорость, то цена перемещения должна уменьшаться с увеличением размеров согласно выражению:
Метаболическая мощность тт
---------р———-----------=Цена транспорта ~ Мт-°>17.
Грииуолт определил энергию, потребную для переноса единицы веса на единицу расстояния, и обнаружил, что цена снижается с увеличением размеров и что наклон линии регрессии равен —0,15 (Greenewalt, 1975b). Мы не располагаем достаточно точной информацией относительно интенсивности метаболизма у птиц, летящих с нормальной скоростью, чтобы можно было проверить эти отношения. Для небольшого числа изученных видов птиц были характерны совершенно различные способы полета (например, для ворона и смеющейся чайки), поэтому для выяснения влияния масштаба нам надо иметь больше данных.
Если учитывать и насекомых, то мы охватим значительно более широкий размерный ряд — от менее чем 1 мг до 100 г, т. е. более чем 5 порядков.
В сводке, куда были включены и насекомые, Такер дает такое уравнение для цены полета:
Цена полета (л Ог • кг'1 • км-1) = 0,26Мг'"0,!гз.
Из этого уравнения с очевидностью вытекает, что удельная цена 1ранспорта при полете снижается с увеличением размеров тела, так же как и у животных, передвигающихся по земле.
У любой данной птицы цена транспорта значительно ниже, чем у бегущего животного тех же размеров. Объясняется это легко. Птицы летят значительно быстрее, чем могут бежать животные таких же размеров. У млекопитающих и птиц уровни метаболизма покоя примерно одинаковы, и у обеих групп метаболический диапазон в состоянии активности оказывается сходным и уровень метаболизма растет примерно на один порядок. Если птица при данной механической мощности движется быстрее, чем бегущее млекопитающее, то она при одинаковых метаболических затратах покрывает большее расстояние. Из этого следует, что цена транспорта у птиц пропорционально меньше.
Итак, влияние размеров тела при плавании и полете оказывается в нескольких отношениях сходным. Это может показаться удивительным, поскольку вода и воздух различаются по своим физическим свойствам, а между рыбами, птицами и насекомыми имеются четко выраженные различия в строении.
16. Температура тела и терморегуляция
Птицы и млекопитающие поддерживают более или менее постоянную температуру тела, независимую от изменений температуры окружающей среды. Для этого необходимо выполнение одного требования: скорость теплопотерь должна быть равна скорости теплопродукции. Это простое положение — основа для всех рассуждений о терморегуляции1.
