Зачем нужна теплокровность?

[Роман Джиров]

Да, очень похоже, что Вы правы. Отменяется.

[Роман Джиров]

Возможно. Противопоточные сосуды-теплообменники, разделяющие организм на холодную и теплую части. Кстати, у ряда "теплых" рыб голова относится не к теплой, а к холодной зоне.

Я сразу вспомнил пингвинов с разной температурой тела и лап. И поспешил снять тезис. А потом подумал: а толку, если головной мозг "соображает" быстро, а реакция переферии безбожно запаздывает? Какой смысл тогда "изобретать" организм "разнотемпературный"? Таки нужно "греть" весь организм, целиком.
Полез искать дальше, все не так просто, цитатка из реферата по физкультуре(мне стыдно, но лень первоисточники искать):
"Согласно А. Хиллу, в результате разминки скорость сокращения мышц млекопитающих увеличивается примерно на 20% при повышении температуры тела на 2°. При этом увеличивается скорость проведения импульсов по нервным волокнам, снижается вязкость крови(прим.-кстати, тоже интересно, я лично как-то упустил совершенно). Кроме того, увеличивается скорость метаболических процессов (прежде всего в мышцах) благодаря повышению активности ферментов, определяющих скорость протекания биохимических реакций (с увеличением температуры на 1° скорость метаболизма клеток увеличивается примерно на 13%). Повышение температуры крови вызывает сдвиг кривой диссоциации оксигемоглобина вправо (эффект Бора), что облегчает снабжение мышц кислородом. Вместе с тем эффекты разминки не могут быть объяснены только повышением температуры тела, так как пассивное разогревание (с помощью массажа, облучения инфракрасными лучами, ультразвука, диатермии, сауны, горячих компрессов) не дает такого же повышения работоспособности(прим.-тоже интересно!), как активная разминка. Важнейший результат активной разминки регуляция и согласование функций дыхания, кровообращения и двигательного аппарата в условиях максимальной мышечной деятельности. "
отсюда: http://www.referat.su/refs_new/34528/ref_part_5.shtml

А вот серьезнее источник, результаты исследований, рекомендую прочитать польностью:
http://lib.sportedu.ru/GetText.idc?TxtID=1463
"Полученные результаты позволяют предположить, что небольшое первичное увеличение времени ПАМР (1-3 минуты) связано с ориентировочной реакцией на действие достаточно сильного и неприятного для испытуемых раздражителя - холодной воды. Затем по мере адаптации испытуемых к его действию отмечается возвращение времени ПАМР к исходным показателям. Вторая более мощная волна увеличение времени реакции при действиях охлаждаемой конечностью, видимо, связана с изменением функционального состояния периферического нервно-мышечного аппарата охлаждаемой конечности.

Характерным моментом является увеличение амплитуды огибающей ЭМГ сгибателей и разгибателей пальцев руки, начиная с 18-21 минуты локального охлаждения, в 3-10 раз. Это может быть связано со значительным увеличением вязкости тканей охлаждаемой руки, нарушением пропроцептивной обратной связи от работающего органа. Температура поверхностных тканей предплечья к этому моменту практически становилась равной температуре окружающей водной среды."
"В этот период отмечается также значительное снижение точности управления мышечным напряжением (дозированное по величине усилие), ошибки при воспроизведении усилия, составляющего 25% от максимальной силы, оказались больше в 3-5 и более раз, чем в фоновых (до охлаждения) и контрольных измерениях (спустя 30-40 минут после прекращения воздействия холода)."
Как видно из последней цитаты- снижение температуры вызывает еще и крайнюю "неуклюжесть" организма. Как-бы скорость протекания сигналов в нервных волокнах не играла тут главную роль. И вполне возможны затухания и помехи в сигнале в месте перехода из "холодного" в "теплое" волокно. Впрочем, не знаю, не знаю, это я продолжаю фантазировать.

ПыСы Вот те-же исследования с лапами пингвина сделать-бы, в холодном и прогретом состоянии...
Интересно, а по холоднокровным аналогичные исследования никто не видел?

[Ван]

Роман Джиров
Мне в юности довелось дважды так замерзать, что едва добирался до дома. Причём оба раза температура воздуха была, по нашим местным меркам, не ахти какая -...-55...-58 градусов С.
Так вот, ноги передвигал при этом буквально волевым усилием, они отказывались идти в обычном автоматическом режиме. Приходилось контролировать каждое сгибание колен. Про руки вообще не говорю - пальцы в кулак не сгибались. Боли никакой уже не было (это потом, при оттаивании - ой-ё-ёй!), просто конечности ощущались как полупарализованные.

[Nestor notabilis]

Причём оба раза температура воздуха была, по нашим местным меркам, не ахти какая -...-55...-58 градусов С...

Это где такой ужас... Во Вьетнаме???

[Ван]

  В центре Магаданской области.

[Макроассемблер]

Может ли кто-нибудь интерпретировать фотографию из википедии (он для меня выглядит странно: насколько я знаю, у крупных членистоногих обмен обычно еще ниже, чем у рептилий).

[Alexeyy]

У Шмидт-Ниельсена много написано по вопросу, сколько метаболизма приходится на отдельные органы. Теплопродукция в органах не связана с поддержанием температуры тела - т.к. показатель степени 3/4, а не 2/3, а при необходимости же увеличить теплопродукцию это происходит за счет мышц, а не органов. Так в чем же смысл всего этого метаболизма в печени, почках и коже? Для поддержания постоянной температуры тела дешевле отрастить шерсть погуще, а метаболизм уменьшить, но не происходит этого.

Да, я убедился, что показатель степени статистически достоверно ближе к ¾ и склонен думать, что, действительно, что теплопродукции у теплокровных больше, чем это необходимо для поддержания температуры.
Однако, у меня возникло на счет степени 3/4 «подозрение» в связи с размерными эффектами (вспомним – муравей способен нести свой десятикратный вес).
Степень 2/3 (от массы), пропорциональна поверхности тел лишь в идеальном случае, когда размеры частей организма растут пропорционально. Однако в действительности этого не происходит вследствие размерных эффектов. Например, для того, чтобы организм с ростом размера обладал той же маневренностью – необходимо, чтобы сила конечностей росла пропорционально массе тела. Т.е., примерно, пропорционально кубу размера туловища. Сила конечности пропорциональна площади их сечения. При пропорциональном же росте размеров это сечение растет пропорционально квадрату веса туловища, а не кубу. В реальности ситуация находится где-то по середине. Но в любом случае площадь поверхности конечностей, в среднем, должна расти быстрее, чем масса тела в степени 2/3. Например, у слона ноги, по отношению к телу, очень толстые по сравнению с мышкой. Площадь ног, (да ещё плюс площадь ушей) у слона сопоставима с площадью туловища. У мыши же такой сопоставимости нет.

Существует распространенное заблужение, что теплокровные обязаны тратить лишнюю энергию на поддержание высокой температуры тела. Это неправильно. Рубнер на основании этого составил правило своего имени, что общий метаболизм животного должен возрастать как m^(2/3), тогда как в действительности имеем m^(3/4), то есть больше.
p.s. т.е. правило Рубнера, составленное на основании заблуждения, оказалось неверным.
...
Я уже писал, что если бы базальный метаболизм определялся потребностью в теплорегуляции, то возрастал бы пропорционально массе в степени 2/3, тогда как на деле показатель степени - больше.

А может быть Рубнер отчасти прав и ошибался, в основном, в том, что полагал, что площадь поверхности тела растет с массой как степень 2/3 от массы. Тогда как, с учетом описанного размерного эффекта она тоже должна быть больше.
Я склонен думать, что степени 2/3 определяется не только размерным эффектом. Но хотелось было бы знать какова его доля? Интересно, кто-нибудь пробовал выявлять зависимость между теплопродукцией и площадью поверхности тела?


Макроассем, впрочем, знаете, сейчас начал читаю статью «Trade-Offs between the Metabolic Rate and Population Density of Plants» http://www.pubmedcentral.nih.gov/articlerender.fcgi?artid=2265546 , и увидел, что там упоминается, что недавнее исследование очень больших наборов данных для млекопитающих и птиц говорит, что более правильное значение для степени – это 2/3, а не 3/4.
Вот ссылки с этими исследованиями:
1) Dodds PS, Rothman DH, Weitz JS. Re-examination of the "3/4-law"of metabolism. J Theor Biol. 2001;209:9–27. [PubMed, http://www.pubmedcentral.nih.gov/redirect3.cgi?&&auth=0-ck35aKX90l-sybH2drTai8GcxJrOTUBHf55vkKq&reftype=pubmed&article-id=2265546&issue-id=161333&journal-id=440&FROM=Article%7CCitationRef&TO=Entrez%7CPubMed%7CRecord&rendering-type=normal&&http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/11237567 ]
2) White CR, Seymour RS. Mammalian basal metabolic rate is proportional to body mass2/3. Proc Natl Acad Sci U S A. 2003;100:4046–4049. [PubMed http://www.pubmedcentral.nih.gov/redirect3.cgi?&&auth=0leQfzpstpkafvAWS3eVyCWOuz7cxZBt97T1xjk3L&reftype=pubmed&article-id=2265546&issue-id=161333&journal-id=440&FROM=Article%7CCitationRef&TO=Entrez%7CPubMed%7CRecord&rendering-type=normal&&http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/12637681 ]

Так что я теперь не исключаю тот вариант, что энергопотребление связано с поддержанием заданного температурного режима.
А у Шмидт-Ниельсена обоснование степени ¾ от какого года? Может, у него поновее, чем 2003 г.?

[Макроассемблер]

Например, у слона ноги, по отношению к телу, очень толстые по сравнению с мышкой.

Вовсе не очевидно, что толстые ноги увеличивают отношение S/m^(2/3). В книге Шмидт-Ниельсена о площади поверхности есть раздел, вроде бы - очень мало отличается от m^(2/3). Если есть что поновее, давайте ссылки.

Площадь ног, (да ещё плюс площадь ушей) у слона сопоставима с площадью туловища. У мыши же такой сопоставимости нет.

У слонов для того и уши велики, чтобы сбрасывать излишки тепла (т.к. степень больше 2/3).

2) White CR, Seymour RS. Mammalian basal metabolic rate is proportional to body mass2/3.

Рассчитывают показатель степени отдельно для каждого отряда млеков. Это не имеет смысла, потому что не бывает грызунов массой 5 тонн и хоботных массой 50 грамм. В пределах какой-то узкой группы степень метаболизма может быть отличаться для оптимальной для млекопитающих в целом. Очевидно, если мы просто экстраполируем изменения среди мышей до размера слона, то получившаяся мышь размером со слона окажется неконкурентоспособной. Так что показателей может быть два: один, получающийся при случайной изменчивости организмов и второй, получающийся в результате естественного отбора.

А у Шмидт-Ниельсена обоснование степени ¾ от какого года? Может, у него поновее, чем 2003 г.?

Новые публикации связаны не с получением каких-то новых экспериментальных данных, а с подсчетом другими способами.

[Alexeyy]

Так Шмидт-Ниельсен – это более новая публикация?
А в чем суть изменения подсчетов в боле новых публикациях?

[Alexeyy]

В статье "Global Allocation Rules for Patterns of Biomass Partitioning in Seed Plants", Brian J. Enquist1, and Karl J. Niklas http://science-mag.aaas.org/cgi/content/full/295/5559/1517 прочитал, что в теории энергопотребления растений пропорционально весу листьев или, примерно то же самое, площади, с которой осуществляется фотосинтез (видимо, в большей степени имелись в виду все растения, кроме травы, у которой фотосинтез осуществляется также и на стебле). А, в свою очередь, по какой-то там теории, площадь энергообмена растений с окружающей средой (имеется в виду воздух) должна быть пропорциональна полной массе растения (включая корень) в степени 3/4. В работе также приводятся соответствующие, подтверждающие это экспериментальные данные.

Так я это к тому, что у растений степень 3/4 появляется вследствие того, что у них площадь энергообмена пропорциональна массе в 3/4. И т.к. у животных имеет место, примерно, та же аллотропная зависимость между энергопотреблением и массой, то мне странно то, что, судя по тому, что Вы сказали о Шмидт-Ниельсене,  у животных площадь поверхности пропорциональна не степени 3/4 от массы, а степени 2/3.
Т.е. хочу сказать, что если степень 3/4 появляется у растений и у животных, то маловероятно, что это совпадения. И тогда должен существовать общий механизм для растений и для животных происхождения степени 3/4. Но у растений этот механизм связан с тем, что энергообмен растений пропорционален площади энергообмена (грубо говоря - листьев). А у животных ...?

[Макроассемблер]

то мне странно то, что, судя по тому, что Вы сказали о Шмидт-Ниельсене,  у животных площадь поверхности пропорциональна не степени 3/4 от массы, а степени 2/3.

Внешней -- с которой теряется тепло 2/3. Внутренней (кишечник, легкие) -- 3/4. (Кстати, интересный аспект: с аллометрическим ростом доля дыхательных потерь тепла и влаги возрастает)

Т.е. хочу сказать, что если степень 3/4 появляется у растений и у животных, то маловероятно, что это совпадения. И тогда должен существовать общий механизм для растений и для животных происхождения степени 3/4.

С какой точностью они совпадают, чтобы можно было говорить, что это неслучайно?

[Макроассемблер]

А в чем суть изменения подсчетов в боле новых публикациях?

Считать показатель степени в пределах одного таксона или среди особей одного вида разного возраста.

[Alexeyy]

quote author=Alexeyy]
Т.е. хочу сказать, что если степень 3/4 появляется у растений и у животных, то маловероятно, что это совпадения. И тогда должен существовать общий механизм для растений и для животных происхождения степени 3/4.

С какой точностью они совпадают, чтобы можно было говорить, что это неслучайно?
[/quote]

В упомянктой статье показано, что для покрытосеменных и хвойных сввязь между массой листьев и мессой корня имеет степенной вид с показателем степени 0.79  ±  0.016 (график С). При этом показано, что вес корня, практически пропорционален весу надземной части растений (показатель степени - 1.09  ±  0.009). Т.е., с учотом того, что интенсивность фотосинтеза пропорцирональн а весу лисьев получается, что она с большой точностью пропорциональна весу растения в степени 0,75 (непосредственно данных ошибки показателя для этой зависимости в статье не приводится).

А в чем суть изменения подсчетов в боле новых публикациях?

Считать показатель степени в пределах одного таксона или среди особей одного вида разного возраста.

У меня такое предположение, что то и другое одновременно верно, только относится к разным масштабам эволюции: 2/3 – к глобальной, ¾ - к локальным (для внутритаксонной эволюции).

[Макроассемблер]

В упомянктой статье показано, что для покрытосеменных и хвойных сввязь между массой листьев и мессой корня имеет степенной вид с показателем степени 0.79  ±  0.016 (график С). При этом показано, что вес корня, практически пропорционален весу надземной части растений (показатель степени - 1.09  ±  0.009). Т.е., с учотом того, что интенсивность фотосинтеза пропорцирональн а весу лисьев получается, что она с большой точностью пропорциональна весу растения в степени 0,75 (непосредственно данных ошибки показателя для этой зависимости в статье не приводится).

Еще раз: что и что сравнивать?
0.79 / 1.09 = 0,724 в принципе, правдоподобно совпадает со степенью для метаболизма млеков 0.72..0.75.

У меня такое предположение, что то и другое одновременно верно, только относится к разным масштабам эволюции: 2/3 – к глобальной, ¾ - к локальным (для внутритаксонной эволюции).

Может быть, наоборот?

[Alexeyy]

Еще раз: что и что сравнивать?

В смысле? Речь идет о том, чтобы сравнивать показатели степени для зависимости энергопотребления от массы для животных и растений.

У меня такое предположение, что то и другое одновременно верно, только относится к разным масштабам эволюции: 2/3 – к глобальной, ¾ - к локальным (для внутритаксонной эволюции).

Может быть, наоборот?

Я уж запутался.
Выше я приводил ссылки (до 2003г.), где приводятся широкие исследования для млекопитающих и птиц, которые свидетельствуют в пользу показателя степени 2/3. Млекопитающих и птиц  отношу к глобальной эволюции. Может, действительно не правильно. Нро Вы же говорите, что в Шмидте-Нельсоне ¾ получается именно для «мелких» таксонов. На сколько понимаю – это мельче, чем классы. Что там написано в Шмидте-Нельсоне по поводу показателей 2/3 и ¾? Для каких групп они, по информации автора, он получены? Да, и все-таки какого годы издания книга не знаете?