Nauki przyrodnicze
MENU
STRONA GŁÓWNA
Przyroda polska
Zdjęcia natury
Fizyka teoretyczna
Biologia teoretyczna
Biochemia
Biologia molekularna
Ornitologia
Rośliny Polski
Botanika
Zoologia
Internetowe ZOO
Związki czynne roślin
Pierwiastki
chemiczne
Chemia nieorg.
Chemia organiczna
Ciekawostki
biologiczne
Ciekawostki
fizyczne
Ciekawostki
chemiczne
Ciekawe książki
Ciekawe strony www
Słownik

INFO
INFO O AUTORZE
KONTAKT

Do działu: BIOLOGIA TEORETYCZNA →

Fizjologia ssaków
(prawidłowości)

Wiadomo z matematyki, że powierzchnia (S) rośnie z kwadratem rozmiarów liniowych (l), a objętość (V) - z trzecią potęgą. Możemy stwierdzić, że S jest proporcjonalne do l2, a V - proporcjonalne do l3.

S ~ l2
V ~ l3

Z tych zależności możemy wyznaczyć zależność powierzchni od objętości:

S ~ V2/3

Funkcja tego typu jest rosnąca (dodatni wykładnik). Wnioskujemy z tego, że powierzchnia rośnie ze wzrostem objętości.
Zamieńmy teraz matematykę w fizjologię. Załóżmy, że bryła o jakiejś objętości V to ciało ssaka pokryte skórą o powierzchni S.
Stosunek powierzchni ciała do jego objętości (S/V) będzie zależał od objętości w następujący sposób:

(S/V) ~ V2/3/V = V-1/3

Tym razem otrzymaliśmy funkcję malejącą (ujemny wykładnik). Czyli, dla zwierzęcia większego, powierzchnia ciała jest względem jego objętości mniejsza. Jeśli zrobimy realne założenie o stałości średniej gęstości ciała wszystkich ssaków, to zależność ta jest taka sama wobec masy ciała.

Metabolizujące komórki ssaka produkują ciepło całą objętością (masą). Ssak może jednak tracić ciepło tylko przez powierzchnię, która staje się ze wzrostem rozmiarów zwierzęcia coraz mniej "wystarczająca".
Te proste rozważania pozwalają wydedukować, że ssaki, aby uniknąć problemów z nadmierną kumulacją ciepła, będą cechować się niższym tempem metabolizmu przy większych masach ciała.
Przeprowadzono badanie szybkości metabolizmu (Sz-met), mierzonego zużyciem litrów tlenu na kg na godzinę, dla setek gatunków ssaków o różnych masach M (kg) i wyznaczono zależność podobną do tej postulowanej teoretycznie:

Sz-met = 0,676 M-1/4

Widać, że jest to funkcja malejąca, zatem większy ssak ma wolniejszy metabolizm od mniejszego.
Skoro tak jest, to każda komórka jego ciała potrzebuje mniej tlenu.
Skądinąd wiadomo, że u ssaków objętość serca (także ta wyrzutowa) i objętość oddechowa zależą od masy liniowo (do pierwszej potęgi). Ssak nie oddycha jednak raz i nie wyrzuca krwi raz, tylko z pewną częstotliwością i to od niej zależy podaż tlenu. Zależność częstotliwości oddechów na minutę od masy (kg) dla ssaków jest następująca:

Cz-odd = 53,5 M-1/4

A oto zależność częstotliwości skurczów serca na minutę od masy (kg) dla ssaków:

Cz-serc = 241 M-1/4

Większy ssak wolniej oddycha i wolniej bije mu serce i jest to zjawisko idealnie dopasowane do jego wolniejszego metabolizmu (wykładniki równe!).

Na koniec, wyznaczmy stosunek częstości skurczów serca do częstości oddechów:

Cz-serc/Cz-odd = 241/53,5 = 4,5

Oznacza to, że na każdy oddech u ssaka przypada 4-5 uderzeń serca. Tę zależność wykorzystuje się przy reanimacji ludzi. Zresztą, reanimacja każdego ssaka przebiegłaby według takiego schematu, bo 4,5 jest stałą.

MACIEJ PANCZYKOWSKI

 Autor wortalu: Maciej Panczykowski, Copyright © 2003-2018 by Maciej Panczykowski