Авг 30

Размер и масштабный эффект

Важную роль в гравитационной биологии играет величина живого организма, поскольку системы (как физические, так и биологические) разных размеров имеют много различных свойств. Это было впервые выявлено Галилеем [95], и его понятие «подобия» позже было перефразировано Томпсоном [221] следующим образом: «человек не может построить дом, а природа создать животное свыше определенного размера без изменения конструкции или материалов».

Взаимоотношение силы и нагрузки представляется важным с точки зрения «подобия». Нагрузка (вес) не имеет большого значения для мелких животных. Однако с увеличением размера животных нагрузка, испытываемая ими, растет пропорционально кубу их линейных размеров, а прочность структур тела, противостоящая нагрузке (весу), растет пропорционально поперечному сечению соответствующей части тела (т. е. пропорционально квадрату линейных размеров). Так, если масштаб размеров тела мыши увеличить до размеров слона, то масса тела увеличится гораздо больше, чем прочность костей ног, и в определенный момент кости окажутся не в состоянии справиться с нагрузкой и будут ломаться. Решение этой проблемы в природе, согласно вышеприведенному принципу, сформулированному Галилеем, состоит в том, что с увеличением размеров тела животного относительно увеличивается и размер его скелета [221] (табл. 1).

Таблица 1. Соотношение масса тела и скелета

Вид Масса тела, кг Скелет в общей массе тела, %
Мышь, крапивник (птица) 20—30 г 8
Собака, гусь 5 13—14
Человек 75 17—18

Томпсон объяснил эти различия влиянием гравитации, поскольку морские млекопитающие имеют относительно меньшие размеры скелета; в частности, сравнительно небольшую долю всей массы тела составляет скелет бурых дельфинов и китов.

Среди наземных видов организмов размер скелета пропорционален весу тела в степени 1,15 [131]. Аналогичная кинетика роста скелета была обнаружена и внутри видов [25].

Очень важным в этом биологическом феномене зависимости гравитационных эффектов от размера животного является то, что ниже определенного небольшого размера животных действие гравитации становится минимальным. Идея о том, что для малых систем (организмов) влияние гравитации менее значимо, была высказана в 1896 г. Круксом [75], а позже также Томпсоном [221], Холденом [114] и Вентом [230].

Похожие статьи:

  1. Рост костей скелета Скелет как основная система, несущая нагрузку у земных животных, должен...
  2. Значение гравитационных сил в регуляции постоянства внутренней среды организма Общепринято мнение, что жизнь возникла в условиях фактически постоянного действия...
  3. Рост и развитие животных и растений Влияние гравитации на развитие яиц земноводных имеет продолжительную историю исследования....

автор admin \\ теги:



Написать ответ

Вы должны войти чтобы комментировать.