Эффективность продуцирования, трахейное дыхание и размеры

[DNAoidea]

Что внутри клеток - а как позвоночные живут с замнкутой кровеносной системой?

то есть? через стенки сосудов и клеток, соответственно, происходит газообмен. собственно - у нас тоже кислород, не во все, но самые активные ткани подводится к каждой клетке - благодаря сети капилляров, а их стенки хоть и клеточные, но очень тонкие.

Я предлагаю сделать следующее. Отдельно однонаправленая разветвленая трахейная система , пронизывающая все тело подобно кровеносной системе позвоночных, от нее отходят короткие, в доли миллиметра, трахеолы : мокрые трахеолы все равно нужны, потому что газообмен через стенки трахей невозможен.

ну собственно, существующая "сквозная" трахейная система насекомых возможно не далеко от этого отстоит. вот у других членистоногих не у всех есть поперечные трахеи...

Отдельно замкнутая кровеносная система, крови надо в 10 раз меньше , если она не переносит кислород.

думается, что замкнутая кровеносная система не имеет большого смысла если она не переносит кислород - доставка нутриентов не так критичная в смысле скорости как кислорода

[Ван]

  задушить таракана , взяв за горло, сложно.

Но зато и противогаз нужен сразу на всё тело!

[crdigger]

>ну собственно, существующая "сквозная" трахейная система насекомых возможно не далеко от этого отстоит.

Не совсем морфологически, но похоже функционально, так как размеры все равно малы. В лапку идет длинная невентилируемая трахея, длина может доходить до сантиметров.Правда, в лапке жизни мало, ее тянут мышцы из тела через сухожилия.

>Но зато и противогаз нужен сразу на всё тело!
Это крупный недостаток. Если позвоночное отравить или окурить дымом, то частицы в некоторой мере отфильтруются, а потом жидкость с ядом и частицы выплюнутся со слизью. У насекомых трахеи сухие, а трахеолы слепые, их быстро забьет частицами пыли и дыма, а ядовитый газ дойдет до трахеол.

[Роман Джиров]

Мало.20 мл на 100 мл - это ...

Да, вроде-бы маловато. Но есть пара "но": кислород, связанный пигментом уже прекрасно "готов к употреблению" внутри клетки, а в воздухе трахеи ему еще "только предстоит" путем диффузии проникнуть в клетку. И потому площадь трахей в сравнении с площадью легких на единицу массы животного значительно больше, а это не есть гут, ибо на построение большей системы и больше ресурсов ушло.
Однако, как видно из этих цифр, дело вовсе не в силе трения в транспортной системе, это выяснили.

[Роман Джиров]

....
всё же видимо основная проблема роста членистоногих - внешний скелет.

Никак не могу согласится. Черепахи покоя не дают. Их вполне можно рассматривать как существа с внешним скелетом, Невижу почему невозможно насекомое подобных размеров по причине тяжести внешнего скелета. Но их нет и не было никогда. А самые крупные насекомые жили при максимальном насыщении атмосферы кислородом, если палеонтологи нам не врут . Дело все-же именно в дыхании мне кажется.

[Ван]

Мне всегда казалось, что движение воздуха в трахеях насекомых однонаправленное.  Может, оно так и есть?

[Роман Джиров]

....
Я предлагаю сделать следующее. Отдельно однонаправленая разветвленая трахейная система , пронизывающая все тело подобно кровеносной системе позвоночных, от нее отходят короткие, в доли миллиметра, трахеолы : мокрые трахеолы все равно нужны, потому что газообмен через стенки трахей невозможен. ...

Здесь ошибка- газообмен через стенки трахей(через слой хитина) как-раз таки идет. Тонкий он, этот слой, пока насекомое(отдельная трахея) малы сами. У насекомых есть еще одна неотмеченная здесь проблемка с газообменом- поскольку газообмен совершается у них с помощью диффузии, без участия пигментов, то у них неодинаковая "производительность" по потреблению кислорода и выводу углекислоты. Через трахейную систему насекомое потребляет почти 100% кислорода ,но выводит всего 60% углекислого газа. Остальные 40%(средние цифры примерно) углекислоты выводятся через наружный покров тела- кутикула проницаема для углекислоты более ,чем для кислорода. Что произойдет при увеличении размеров тела? Площадь тела увеличится пропорционально меньше объема- раз, толщина наружного покрова резко возрастет- два, т.е. производительность трахейной системы нужно увеличить на 40%, ибо через наружный покров газообмен станет минимальным. А это означает, что трахей внутри тела насекомого должно стать на 40% больше, а их и тех которые уже есть ой как немало, проблема.

[Роман Джиров]

Мне всегда казалось, что движение воздуха в трахеях насекомых однонаправленное.  Может, оно так и есть?

Никак. Вдох-выдох при наличии мешков, пасивная вентиляция(что вообще жутко неэффективно) при их отсутствии.

[f_evgeny]

Вроде еще не упоминали, кровеносная система подводит к клеткам мышц не только кислород, она подводит еще и питательные вещества. Т.е. одна система трубок для двух целей.

[Роман Джиров]

...
>Но зато и противогаз нужен сразу на всё тело!
Это крупный недостаток. Если позвоночное отравить или окурить дымом, то частицы в некоторой мере отфильтруются, а потом жидкость с ядом и частицы выплюнутся со слизью. У насекомых трахеи сухие, а трахеолы слепые, их быстро забьет частицами пыли и дыма, а ядовитый газ дойдет до трахеол.

Здесь есть проблемка повеселее. Пока наружные отверстия дыхалец относительно малы- вода не проникает в них, в эти тонкие капиляры. У крупного насекомого, с диаметром дыхалец в 5-10мм, например, есть думаю, полная возможность буквально "утонуть" банально попав под дождик, или поплавав в речке. Какая-то дополнительная система нужна отплевыватся-откашливатся. А если у мелких нас. дыхалец сотни, а то и тысячи, то у крупных сколько-ж быть должно? И при приличном объеме тела и диаметр дыхалец получится как-раз в пределах сантиметров уже. Ну, если вглубь воздух нужно подать не на миллиметры, а на 20-30см. например.

[Ван]

Внутренний голос подсказывает, что при при возрастании линейных размеров  трахейной системы:
1) жидкостное сопротивление в трахеолах будет создавать всё большую диспропорцию между "вдохом" и "выдохом";
2) масса трахейной системы будет непропорционально увеличиваться по отношению к её эффективности.

[Ван]

На дыхальца, конечно, можно и сеточку соорудить, чтобы сила поверхностного натяжения вновь заработала. Но это и массу тела увеличит, и производительность вентиляции снизит.

[Роман Джиров]

На дыхальца, конечно, можно и сеточку соорудить, чтобы сила поверхностного натяжения вновь заработала. Но это и массу тела увеличит, и производительность вентиляции снизит.

Можно, конечно. Однако тогда и площадь дыхальца увеличивать нужно пропорционально. Боюсь, придется "слить" дыхальца в сплошную сетку на всю поверхность тела. А эта поверхность тела- у них по совместительству и скелет наружный. Слабенький скелетик получится, разваливатся будут на ходу.

[Роман Джиров]

Мне всегда казалось, что движение воздуха в трахеях насекомых однонаправленное.  Может, оно так и есть?

Да, пожалуй, "сквозная вентиляция" с принудительной прокачкой (какие-нить внутритрахейные крылышки, что-ли) и "отводы" от нее в виде нынешней системы уже непосредственно для дыхания- единственный способ решить задачу радикально увеличить размер насекомого. Иначе- тупик. ИМХО, ессно. Однако с трудом представляю себе ,как такое могло возникнуть эволюционным путем. Сильно сложная системка, а чем сложнее, тем быстрее поламается.

[Ван]

Допустим, "крылышки" не очень-то и нужны. Сгодятся те же воздушные мешки, работающие на разрежение, с парой клапанов. Всё равно шибко сложно, Вы правы.