Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Скачиваний:
16
Добавлен:
18.05.2015
Размер:
411.65 Кб
Скачать

16

Лекция 1

Характеристика животных

Обмен веществами животного с внешней средой.

Базальный метаболизм

Характеристика животных

Наша планета существует 4.5 млрд. лет, и считается где-то 3.5 млрд. лет тому назад на Земле возникли первые живые существа, которые могли расти и размножаться. Они были анаэробы (им не требовался кислород), и для своей жизнедеятельности использовали энергию солнца, а в качестве конечного продукта метаболизма выделяли кислород. Поэтому концентрация кислорода в атмосфере росла, что способствовало появлению других более крупных и сложных по своему строению существ. Предполагают, что 1.5 млрд. лет тому назад на морских опресненных отмелях появились первые многоклеточные организмы. 500 млн. лет назад Землю стали заселять мхи, грибы, папоротники, другие растения, и вслед за ними на Земле появились животные, сначала беспозвоночные, насекомые, а затем и позвоночные [44].

В настоящее время на Земле обитают более 1.5 млн. видов животных, из них около 1 млн. видов - насекомые и около 14 000 - позвоночные. Они разные по размеру, форме, среде обитания, способу и качеству питания, что сказывается на их поведении и жизнедеятельности органов и систем, составляющих животный организм. Однако все животные отличаются, как правило, от представителей двух других царств живых организмов, растений и микробов, тремя признаками:

Все животные

1. Получают необходимую для жизнедеятельности энергию с пищей,

2. Используют в процессе метаболизма атмосферный кислород

3. Имеют двигательный (мышечный) аппарат, обеспечивающий им адаптацию во внешней среде.

В табл. 1 приведены примеры разнообразия живых организмов, например в связи с их массой тела Мт.

Таблица 1. Масса тела животных организмов [73]

Жгутиковый паразит диаметром 4 мкм

0.0000004 г

Свободно живущее простейшее диаметром 50 мкм

0.00002 г

Холоднокровные

Бычок филиппинский длиной 1 см

0.015 г

Акула китовая длиной 33 м

15000000 г

Теплокровные

Колибри красная

2 г

Землеройка карликовая белозубка

2.5 г

Слон африканский

7500000 г

Кит синий

150000000 г

Наиболее крупные животные могут жить, по-видимому, в водной среде, тем самым снижая силы гравитации, сдавливающие их ткани. Примерно 150 млн. лет тому назад на Земле жили самые крупные позвоночные - многотонные гигантские пресмыкающиеся, наиболее крупные из которых вели водный или полуводный образ жизни, они передвигались в воде, держа голову снаружи [19].

Животные различаются не только по Мт, но и по его форме, Они могут быть шаровидными и плоскими, с длинными конечностями или ушами и хвостами.

Форма тела для животных, от которой зависит величина его относительной поверхности (ее площадь, приходящаяся на единицу Мт), очень важна. Для очень мелких организмов, например, для одноклеточных, через эту поверхность происходит его обмен веществ с окружающей средой. Для более крупных животных, особенно, для теплокровных, потери тепла из крови происходят с поверхностей, отделяющих животного от внешней среды – с поверхности легкого с дыханием и, особенно много, с поверхности тела из кожных сосудов.

Поэтому для оценки потерь тепловой энергии важно знать величину поверхности тела животного.

Для шара внешняя поверхность тела S, его объем θ, масса и его относительная поверхность равняются (ρ - плотность тела):

S = 4πR2 θ = ¾πR3 Mт = ρθ Sотн = S / Мт

Мы видим, что показатель S увеличивается с повышением линейных размеров тела (R), а его относительная поверхность Sотн снижается по мере увеличения Мт.

Условно можно считать, что животные одного вида, но разного размера подобны (изометричны). Вряд ли в процессе роста обезьяна будет похожа на овцу. У подобных изометричных организмов поверхность тела растет пропорционально его массе тела в степени 2/3: kМтО.67 , где k – коэффициент, переводящий размерности Мт в S .

Разные виды животных, неодинаковых по форме тела, имеют различную величину k. Ее находят эмпирически, измеряя поверхность и Мт у животных, но с разной Мт. У шара k наименьший, равный 4.8 см2/г, табл. 2.

Таблица 2. Коэффициент k в уравнении S = k•Мт0.67

у различных видов позвоночных [4, 46,73]

Позвоночное

см2

Байкальский тюлень с прижатыми ластами

6.5

Мышь, крыса, овца

8.4-9

Кролик, кошка, собака, свинья, корова, лошадь

9-10

Птицы, лягушки

10

Обезьяна, человек, змея

11-12

Летучая мышь

58

Мы видим, что тюлень с поджатыми ластами по величине k приближается к шару, а летучая мышь с раскрытыми крыльями имеет очень большую поверхность тела. Формы человека и змеи также далеки от шара.