РАЗМЕРЫ ТЕЛА И СООТНОШЕНИЯ РАЗЛИЧНЫХ ПАРАМЕТРОВ

В предыдущем разделе мы рассмотрели зависимость между интенсивностью метаболизма и размерами тела и вывели общие уравнения, описывающие эту зависимость. Полученные уравнения показывают, как изменения величины, или «масштаба», животного отражаются на уровне энергетического обмена.

Вопрос о результатах изменения величины, или масштаба, очень важен для инженерной науки — настолько важен, что его изучение выделилось в особую дисциплину. Инженер повседневно сталкивается с проблемами изменения масштаба, строит ли он более высокие здания, более длинные мосты, более крупные суда или переходит от небольшой рабочей модели к объекту натуральной величины.
В физиологии также существует понятие масштабных соотношений (scaling), которое мы определили как структурные и функциональные последствия изменений величины, или масштаба, у сходно организованных животных. Анализируя имеющиеся данные, мы находим, что от размеров тела зависит множество функциональных показателей. Мы уже встречались с рядом ограничений, которые накладывает на интенсивность обмена величина тела млекопитающего; существует и много других ограничений, определяющих «конструкцию» животного организма тех или иных размеров. Всем известно, что у крупного животного, например слона, кости относительно массивнее, чем у мелкого, например мыши, и это вполне понятно, так как кости должны поддерживать вес животного, а вес возрастает пропорционально кубу линейных размеров. В результате для поддержания возросшего веса диаметр костей у крупного животного должен быть не только абсолютно, но и относительно больше, чем у мелкого.
В определенном отношении к размерам тела находится и ряд других структурных и функциональных параметров. Например, сердце лошади во много раз больше сердца мыши, однако у обоих видов вес сердца составляет около 0,6% от веса всего тела (Мь). В общей форме это можно представить так:
Вес (масса) сердца = 0,006 • Мь1gt;0.
Это уравнение, основанное на измерениях веса сердца у сотен различных животных, показывает, что вес сердца у млекопитающих пропорционален весу тела (показатель степени равен 1,0). Конечно, могут быть и некоторые отклонения, но в целом уравнение отражает общую тенденцию.
Объем легких у млекопитающих тоже прямо пропорционален размерам тела, что видно из рис. 2.6 (стр 53). Линия регрессии на графике имеет наклон 1,02; это означает, что у всех млекопитающих размеры легких и всего тела изменяются практически в одной пропорции. Общее правило состоит в том, что относительный объем легких у всех млекопитающих примерно одинаков и составляет 63 мл на 1 кг веса тела (опять-таки с некоторыми отклонениями) . Если мы возьмем площадь внутренней поверхности легких, а не их объем, то мы найдем, что эта величина прямо пропорциональна количеству потребляемого животным кислорода, а не массе тела (рис. 6.14). Это вполне понятно, так как потребление кислорода, как мы видели, пропорционально весу тела в степени 0,75, поэтому и поверхность легких, т. е. площадь, через которую происходит диффузия 02, должна определяться подобным же образом и зависеть от массы тела в степени 0,75.
В табл. 6.7 приведен ряд физиологических параметров, соотношение которых с размерами тела описывается аналогичными уравнениями. Как уже было сказано, объем легких прямо пропорционален массе тела. Дыхательный объем легких (т. е. объем вдыхаемого и выдыхаемого воздуха) в покое тоже прямо пропор-* ционален массе тела (табл. 6.7, строка 5). Разделив уравнение для дыхательного объема на уравнение для общего объема легких, мы получим формулу для соотношения этих двух величин. Показатели степени, в которой в эти уравнения входит масса тела, практически одинаковы; поэтому полученным в результате деления ^показателем степени 0,01 можно пренебречь как величиной крайне малой по сравнению с ошибками измерений, на основании которых выведены исходные уравнения. Таким образом, мы получим частное от деления 0,0062 на 0,063, т. е. почти 0,1. Эта безразмерная величина показывает, что дыхательный объем у мле-

сопоставив затем эти ожидаемые величины с данными прямых измерений, мы увидим, насколько данное животное соответствует общему правилу или отклоняется от него.

Изучая далее уравнения, приведенные в табл. 6.7, мы можем найти и другие интересные взаимосвязи, представляющие прогностическую ценность. Например, объем крови (л) у млекопитающих всегда составляет 5,5% от массы, или веса, тела (кг) независимо от его размеров (степень 0,99 можно считать несущественно отличающейся от 1,0). Как уже говорилось, вес сердца (т. е. величина насоса, обеспечивающего ток крови) также пропорционален весу тела. Но поскольку кровь снабжает ткани кислородом в соответствии с метаболическими нуждами, а интенсивность метаболизма зависит от веса тела в степени 0,75, скорость работы насоса (частота сердечных сокращений) также должна зависеть от размеров тела, и мы видим, что это действительно так. Частота сокращений сердца у мелких животных очень высока; она снижается с увеличением размеров животного, на что указывает отрицательный наклон (—0,25) линии регрессии (табл. 6.7, последняя стро-

Таблица 6.7 v
Зависимость физиологических параметров от массы тела (Мь, в килограммах) у млекопитающих').
=              0,696 -Мь-°gt;28
= 20,0              -Alb °,78
=              0,063 -Мь1'02
=              0,0062 Л^1 gt;lt;я
=              0,0055-At ь°gt;99
=              0,0058-Atb0gt;"
= 53,5              -Мь-0-28

') Сопоставляя эти уравнения с аналогичными уравнениями, приводимыми в других книгах или статьях, нужно обращать внимание на используемые единицы измерения. В настоящей главе такими единицами везде служат литры 03, часы и килограммы. Пересчет литров в миллилитры н часов в минуты и секунды очень прост. Дело обстоит несколько сложнее, если масса (вес) тела выражается не в килограммах, а в граммах. Для примера рассмотрим уравнение
для интенсивности обмена ^о2==3.8              где единицами
измерения служат миллилитры, часы и граммы. Если от граммов перейти к килограммам, то что произойдет с коэффициентом 3,8? Для перевода в килограммы мы должны разделить массу в граммах (Л!^) на 1000, но, поскольку число 1000 будет далее возведено в степень 0,75, коэффициент 3,8 необходимо умножить иа это же число (ЮОО0*7 «177,83). В результате уравнение примет вид Kq^«3,8* 177,83-Af ь0»75— «676 Мь0»75 (мл, ч, кг), нли 0,676              75 (л, ч, кг). Эти по
следние единицы и используются во всех уравнениях, приво- димых в настоящей главе.

(По данным Adolph, 1949; Drorbaugh, 1960; Stahl, 1967)

ка). Таким образом, частота сердечных сокращений, а тем самым и минутный объем сердца определяются потребностью в таком объеме кровотока, который обеспечил бы доставку кислорода, соответствующую уровню обмена.
Уравнения, приведенные в табл. 6.7, относятся к параметрам, прямо пропорциональным весу тела (показатель степени 1,0) или зависящим от интенсивности обмена (показатель степени 0,75). Однако не все анатомические и физиологические параметры определяются таким образом. Например, размеры почек и печени выражаются следующими уравнениями:
Масса почек = 0,021 • Мь°’85;
Масса печени =« 0,082-Л1Ь0»87.
Оба органа играют очень важную роль в обмене веществ, но их размеры не пропорциональны массе тела: они относительно тем меньше, чем крупнее животное. Но они не пропорциональны и интенсивности обмена, поскольку они зависят от массы тела в
степени, показатель которой больше 0,75. Таким образом, мы видим, что у животных размеры органов и физиологические параметры не всегда находятся в простой зависимости от массы тела.
В целостном, хорошо функционирующем организме имеют место более сложные взаимоотношения.

<< | >>

Источник: Под ред. Е. М. Крепса. Физиология животных. Приспособление и среда, Книга I. 1982

Еще по теме РАЗМЕРЫ ТЕЛА И СООТНОШЕНИЯ РАЗЛИЧНЫХ ПАРАМЕТРОВ:

- Биология индивидуального развития - Для внеклассного чтения - История биологии - Книги по биологии - Научно-популярная биология - Теория эволюции - Физиология животных -

- Биология - Ветеринария - Взаимоотношения животных - Все животные - Геология - Зоопсихология - Коровы - Кошки - Лечение животных - Лошади - Насекомые - Науки о Земле - Опасные растения и животные - Растительный мир - Редкие животные - Сельское хозяйство - Собаки - Экология -