Короткий адрес страницы: fornit.ru/2663
Содержание журнала Достижения науки, техники и культуры
Ссылка на первоисточник статьи: http://compulenta.computerra.ru/chelovek/biologiya/10011552/.

Растения и животные одинаково решают энергетические проблемы

Автор: Кирилл Стасевич 
 Несмотря на всю разницу в собственном устройстве, тела растений и животных подчиняются одной и той же формуле, которая позволяет оптимизировать соотношение массы тела и его энергоснабжения.


Между размером тела и обменом веществ у живых организмов есть определённая зависимость, заключённая в формуле Клайбера: при увеличении размеров тела повышается и интенсивность обмена веществ. Эта математическая закономерность оказалась на редкость универсальной, она работала у самых разных животных, с её помощью можно было предсказать самые разные вещи, от энергетических расходов до числа детёнышей, произведённых за всю жизнь. Формула нашла применение и в медицине: если какое-то средство испытывали на мышах, то по ней можно было определить количество препарата, которое следовало бы дать человеку.

Однако формула оставалась эмпирической, и биологи всё время пытались подобрать ей объяснение, желательно в меру простое; такие попытки не прекращаются и по сей день (а формула появилась в 1930-е). Необычный подход в этом деле продемонстрировали исследователи из Мэрилендского университета (США), связавшие формулу Клайбера со строением тела животных и растений.

Для начала Тодд Кук (Todd Cooke) и Ко присмотрелись к деревьям: оказалось, что для них соотношение между массой и метаболизмом описывается всё той же формулой. Дерево может быть большим или маленьким, но питательные вещества будут идти по нему с постоянной скоростью, не зависящей от размера. Это кажется вполне логичным, ведь с увеличением размера у дерева увеличится и поверхность для фотосинтеза: станет больше листьев. И закономерность эта выполняется для разных видов деревьев.

С другой стороны, та же самая задача стоит и перед животными: чтобы питать тело, они должны постоянно поглощать энергию, и чем больше тело, тем больше нужно энергии. Но при сжигании питательного топлива образуется тепло, и с его избытком нужно что-то делать. Очевидный выход — рассеять теплоту через поверхность тела, однако если взять, к примеру, тигра, то у него поверхность тела не обеспечит достаточного теплоотвода, ибо животное весьма тяжело. Получается, что тигру нужно как-то сбавить метаболические обороты, и отсюда как раз и получается закон Клайбера. Обмен веществ не может расти прямо пропорционально массе из-за соотношения между объёмом и массой тела, с одной стороны, и площадью поверхности — с другой.

То есть, по мнению авторов работы, формула Клайбера базируется на двух параметрах — скорости переноса питательных веществ внутри тела и скорости отвода тепла.

Растения обеспечивают должный поток питательных веществ, увеличивая фотосинтетическую поверхность. Животные получают энергию иначе, и поверхность тела с его объёмом у них связана иначе, чем у растений. Питательные вещества у животных разносятся кровью, а кровь перекачивается сердцем. И тогда можно вывести похожую формулу для зависимости между массой тела и скоростью кровотока: по словам исследователей, скорость кровотока пропорциональна массе тела в соотношении 1/12.

Хотя животные и растения резко разнятся по устройству, в том числе по устройству метаболизма, и тем и другим пришлось решать одну и ту же физическую и физиологическую проблему: как с наибольшей эффективностью обеспечить собственное тело энергией. И хотя в итоге растения и животные стали выглядеть по-разному, устройство их тел, по сути, подчинено одной и той же закономерности, выраженной в формуле Клайбера.

Результаты исследования будут опубликованы в журнале PNAS.

Подготовлено по материалам Мэрилендского университета. Фото на заставке принадлежит Shutterstock.


Обсуждение Еще не было обсуждений.




Оценить статью >> пока еще нет оценок, ваша может стать первой :)

   
Архив новостей
Анонсы новостей    http://www.scorcher.ru/xml/news.rss - что это?
Занятия по адаптологии
Асинхронная онлайн-школа: занятия.
14-10-2018г.

О поддержке онлайн-обучения на сайте Форнит
Инструменты для создания своей онлайн-школы: О поддержке онлайн-обучения на сайте Форнит.
08-10-2018г.

Общество мифов
Как не достичь этического дна, когда высказанное слово – есть ложь: Общество мифов.
16-09-2018г.

О реорганизации академической науки
Cделана попытка найти направления к решению проблем академической науки именно на основе модели организации психики: О реорганизации академической науки.
05-09-2018г.

Рефлексы и автоматизмы: обобщение
Это – обобщение эволюционного развития механизмов реализации адаптивных реакций в новых условиях от условных рефлексов до осознанно сформированных автоматизмов:
Рефлексы и автоматизмы: обобщение.
27-08-2018г.

Что люди узнали о мозге
Обобщение исследований организации психики на 2018 год: Что люди узнали о мозге.
17-08-2018г.

Протест очевидности или почему люди спорят?
Невероятное у нормальных людей и животных стимулирует исследовательское поведение, а очевидное заставляет оставаться при своем мнении: Протест очевидности или почему люди спорят?.
06-08-2018г.

Как жить чужим умом
Оптимальная стратегия использования чужих решений: Как жить чужим умом.
30-07-2018г.

Комментарии по лекциям Вячеслава Дубынина
Замечания по отдельным характерным спорным утверждениям: Комментарии по лекциям Вячеслава Дубынина.
27-07-2018г.

Социальная значительность
О всеобъемлющей, нарастающей проблеме общества: Социальная значительность.
19-07-2018г.

Яндекс.Метрика
 посетителейзаходов
сегодня:11
вчера:22
Всего:502611