Размеры животных. Почему они так важны - Шмидт-Ниельсен К.
Скачать (прямая ссылка):
•
чем удельная теплопродукция (Я*), АТ, которую животное может поддерживать без увеличения теплопродукции, должна увеличиваться с размерами как масса тела в степени 0,25. Вывод ясен: у крупных животных критическая температура ниже, чем у мелких. Это стало хорошо известно со времен классической работы Сколандера и др. (Scholander et al., 1950а).
Существует однако примечательное следствие рассогласования между теплопродукцией и теплопроводностью при увеличении размеров тела. Чем крупнее животное, тем труднее избавиться ему от метаболического тепла. Даже если у очень крупного млекопитающего удалить всю шерсть, то теплопродукция у него будет непропорционально большой относительно поверхности, через которую может теряться тепло. Общая теплопродукция увеличивается как AfT0’75, а площадь поверхности — только как Мт0-67. Это значит, что очень крупные животные, например слоны или носороги, по-видимому, не должны иметь шерсти. В противном случае для сохранения в тропическом климате теплового баланса потеря тепла будет недостаточной. Однако в холодном климате даже такое млекопитающее, как мамонт, размеры которого были сравнимы с размерами слона, нуждалось в шерстном покрове.
Теперь мы можем подвести предварительный итог влияния размеров на проблемы теплообмена у так называемых теплокровных позвоночных — птиц и млекопитающих.
Температура тела не зависит от размеров тела, хотя между главными группами млекопитающих, такими, как сумчатые и плацентарные, имеются характерные различия. Иначе говоря, температура тела — это переменная, не зависящая от масштаба.
Что касается снижения потерь тепла, то у крупных животных имеется двойное преимущество: относительная площадь по-
верхности у них уменьшается с увеличением размеров и, кроме того, у них лучше теплоизоляция. С увеличением размеров тела теплопроводность снижается быстрее, чем удельная теплопродукция, в результате чего крупным животным легче переносить низкие температуры.
Теплокровные динозавры?
А как обстоят дела с гигантскими динозаврами? Были ли они теплокровными? Этот вопрос обсуждался очень оживленно. На самом же деле тут заключено два вопроса. Первый — могла ли у динозавров поддерживаться более или менее постоянная температура тела, подобно тому как это имеет место у млекопитающих, и второй — был ли у них достаточно высок уровень метаболизма, сравнимый с уровнем у млекопитающих, или он был ниже, т. е. как у пресмыкающихся?
Рассмотрим сначала второй вопрос. Если бы интенсивность метаболизма у динозавров была как у современных млекопи-/ тающих и ее величина попадала бы на продолжение линии ре-' грессии для млекопитающих, то динозавры столкнулись бы с определенными, возможно даже для них непреодолимыми, трудностями, связанными с удалением тепла, выделяющегося прв
метаболизме. При этом они могли бы свариться, или, выражаясь более научно, они бы вымерли.
Теперь вопрос о температуре тела. Сам по себе объем тела очень крупного животного может способствовать смягчению, сглаживанию колебаний температуры тела. Поскольку речь идет о размерах динозавров, то их огромный объем мог обеспечить поддержание почти постоянной внутренней температуры в течение нескольких дней, даже если для них был характерен низкий, как и у других пресмыкающихся, уровень метаболизма. Спотила и др. (Spotila et al., 1973) предложили модель, которая предсказывает, что такое животное диаметром 1 м должно было иметь температурную временную константу, равную 48 ч. Это означает, что в устойчивом теплом климате это животное могло оставаться по сути дела «теплокровным:». Однако такой температурной инерции было недостаточно, чтобы сгладить сезонные изменения температуры среды.
Само собой разумеется, что температуру динозавра мы не можем измерить непосредственно, однако мы можем толковать интересные, но противоречивые косвенные данные. Сводку доводов сторонников обеих точек зрения можно найти в увлекательной книге — трудах симпозиума с весьма подходящим заглавием «Холодный взгляд на теплокровных динозавров» (Thomas, Olson, 1980). Рекомендуем эту книгу тем, кто хотел бы сам оценить данные за и против того, что динозавры были теплокровными.
Самые мелкие птицы и млекопитающие
Мы видели, что чем мельче животное, тем труднее ему сбалансировать теплопродукцию с растущей теплопроводностью. Самые мелкие млекопитающие — землеройки — и самые мелкие птицы — колибри — имеют примерно одинаковые размеры — 2 и 3 г. Является ли простым совпадением то обстоятельство, что предельные размеры птиц и млекопитающих одинаковы, или же размеры землеройки и колибри близки к пределу для теплокровного животного? И не потому ли это, что еще более мелкое животное не в состоянии настолько увеличить теплопродукцию, чтобы она соответствовала теплопотерям?
Мы знаем, что это не так, поскольку многие насекомые могут поддерживать высокую температуру тела в холодной среде. Крупные ночные бабочки, жуки, а также различные пчелы и шмели в периоды активности являются в сущности теплокровными. Их летательные мышцы должны быть теплыми, чтобы обеспечивать достаточную для полета мощность. В холодную погоду эти насекомые не могут летать, пока у них не образуется достаточно тепла для разогрева. Летательные мышцы распо-
