logo

Математика и живые организмы

Таб. 3

На основании работ Рубнера был сформулирован «закон поверхности», и площадь поверхности стали широко использовать для оценки интенсивности метаболизма. Однако спустя всего лишь 5 лет после опубликования работ Рубнера стало ясно, что теплоотдача может быть главным фактором, обуславливающим эту зависимость. В 1888 г. Фон Геслин опубликовал результаты своих исследований, проведенных на рыбах. Он установил, что у рыб потребление кислорода гораздо больше зависит от площади поверхности, чем от веса. Между тем, совершенно очевидно, что рыбам нет никакой нужды сохранять тепло пропорционально площади поверхности.

После работ Геслина было проведено множество других исследований на эту тему, но прежде чем заняться их рассмотрением, мы уделим еще некоторое внимание площади поверхности тела. Площадь поверхности тела очень строго зависит от веса тела. Точно ее определить очень трудно, и Клейбер (1967) неоднократно подчеркивает, что нельзя надеяться сделать то с точностью, превышающей 20%.

Підпис: Площадь поверхности тела, см2

Вес тела, кг

Рис. 5

На графике (рис. 5) показана зависимость площади поверхности тела от веса у большого числа организмов, весом от нескольких граммов до нескольких тонн. Шар имеет наименьшую возможную поверхность по сравнению с любым другим телом равного объема, и площади поверхности тела животного закономерно оказывается вдвое больше, чем у шара соответствующего веса. В правом верхнем углу графика имеется 7 более крупных точек, располагающихся значительно выше все остальных. Эти точки относятся не к животным, а к буковым деревьям. Относительная площадь поверхности у деревьев больше, чем у животных, но соответствующие точки ложатся на линию, параллельную линии животных и имеющую наклон 0,67. таким образом, в целом площадь поверхности живых организмов удивительно строго соответствует квадрату их линейных размеров.

Важно понять, что сохранение строгой зависимости между площадью поверхности и объемом диктуется не одними лишь геометрическими соображениями. Если бы мы захотели создать функционирующую модель животного, не важно крупного или мелкого, мы бы неизбежно погрязли необходимости все время принимать во внимание площадь поверхности. В организме происходит много процессов, зависящих от площади различных поверхностей: теплоотдача зависит от общей поверхности тела, поглощение кислорода в легких или жабрах – от площади поверхности этих органов, диффузия кислорода через стенки капилляров – от их суммарной поверхности, всасывание питательных веществ в пищеварительном тракте – от площади всасываемой поверхности и т.д. В сущности, все клетки имеют поверхности и происходящие в этих поверхностях процессы (мембранные процессы) должны зависеть от их площади.

Симметрия

Биологам давно известны «правые» и «левые» виды животных и растений. Например, некоторые моллюски: у одних особей раковина закручена по часовой стрелке, у других, принадлежащих к тому же виду, — против часовой стрелки. При этом в одних случаях правизна и левизна статистически распределены поровну, а в других какая-нибудь из двух разновидностей численно преобладает. Бывает и так, что вид целиком представлен только «односторонними» особями.

Перейти на страницу:
10 11 12 13 14 15 16 17 18

 


Copyright © 2013 - SimpleBiology.ru - Все права защищены