Двигательная активность и максимальный кислородный запрос Оптимальный размер наземного млекопитающего Энергия существования

Лекция 3 Двигательная активность и максимальный кислородный запрос Оптимальный

размер наземного млекопитающего Энергия существования

в основе которого лежат
сократительные белки, у животных очень разные.

Самые маленькие одноклеточные, например, сперматозоиды, использует один – два жгутика.

У клеток покрупнее есть сотни и тысячи ресничек.

Животные длиной 100 мкм и более используют мышцы.

плывущая инфузория
длиной около 150 мкм
с координированным направлением
движения

ресничек [72].

и у самых маленьких она заметна [83]:

Сперматозоид 0.3 м/ч
Инфузория 0.5 м/ч
Комар 600 м/ч
Шмель 18 000 м/ч
Бражник 54 000 м/ч
Гепард 100 000 м/ч

видов млекопитающих с разной массой тела (Taylor et al.,1981), по:

[73].

мин) = 115۰Мт (кг)0.81 базальное VО2 (мл О2

/ мин) = 11∙Мт (кг)0.75

При сравнении этих уравнений видим:
в ряду млекопитающих по мере увеличения их Мт
числовой коэффициент перед Мт «α»
при максимальной работе в 10 раз выше, чем при БМ (115 и 11),
что отражает 10-кратное повышение VО2.
Кроме того, максимальное VО2 с увеличением Мт
становиться более зависимым от нее («b» 0.81 и 75).
 

Мт базовое

максимальное их отношение
10 г 35 276 1 : 8
300 кг 2,6 39 1 :15

ведущих по сравнению со вторыми
менее подвижный образ жизни,
повышение

максимального VО2 по сравнению с БМ меньше:
коэффициенты «a» 101 и 116 по сравнения с таковым при БМ,
равном для тех и других 10.
Кроме того, у домашних животных зависимость максимального VО2 от Мт
выражена больше: коэффициенты «b» 0.86 и 0.79:


для диких видов (14) 116۰Мт0.79
для домашних видов (8) 101۰Мт0.86

ММ,,

Кратность повышение
мл 02/(мин • кг) по сравнению с БМ
Лисица 4.7 кг 183 24
Койот 12 кг 184 31
Волк 23 кг 157 31
Собака 25 кг 160 32

видов млекопитающих с разной массой тела (Weibel et al. 2004),

по: [105].
Треугольники: светлые – атлеты, темные – неатлеы, линия внизу - БМ.

суммарный объем митохондрий в скелетных мышцах
млекопитающих с разной массой

тела [104].
Название животных: 1 – лесная мышь, 2 – слепыш, 3 - белая крыса,
4 - морская свинка, 5 - агути, 6 - лиса, 7 - коза, 8 – собака,
9 – вилорогая антилопа, 10 - лошадь, 11 – бык.

митохондрий у млекопитающих атлетов неатлетов (точки) и (кружки) [91].

минутного объема кровообращения (МОК - точки) и
артерио-венозной разницы

кислорода (АВО2 – сплошная линия )
от массы тела у млекопитающих в состоянии их естественного покоя [74, 75].

вещества, оставшееся в органе
после протекания по нему крови,
равно произведению

объемной скорости органного кровотока
и артерио-венозной разницы
концентраций этого вещества.

Применительно к кислороду и всей кровеносной системе:
VО2 = МОК ∙ АВО2 (системная),

из чего следует
Системная АВО2 = VО2 / МОК

кислорода
(вверху VО2 рассчитана на Мт-0.25)
и артерио-венозной

разницы кислорода
(внизу АВО2) от Мт млекопитающих
в состоянии их естественного покоя [74, 75].

Пунктирная линия проведена по
средним величинам обоих показателей
на рис. 24, причем величина VО2
Пересчитана на Мт (кг)-0.25

теплопродукцией из-за охлаждающего влияния среды. Повышение этого метаболизма в сторону

крупных животных можно объяснить влиянием сил гравитации на их ткани.

испытывают животные с Мт 10–100 кг.
У них в покое

наименьший уровень кислородного запроса
и самая низкая системная АВО2.
Поэтому резервы их сердечно-сосудистой системы наибольшие.

сердечных сокращений от Мт млекопитающих [105]:  

кг)], и
скорость окислительного метаболизма [мл О2 / (мин

х кг)]
(расчеты) [74, 75].

в 2,3 раза больше их БМ,
который пропорционален Мт0.72

к этому виду деятельности
пойдет по пути экономии энергии при полете
(а

полет требует 12 БМ);
при этом суточный расход энергии
(энергия существования)
сохраняется неизменным.

фундаментальную закономерность
в живой природе.
Оно было замечено и на

млекопитающих
(Brody, 1945)
«Энергия существования» у млекопитающих возможно, близка к 2.3 БМ.

Как учитывать эту закономерность
для современного человека?

Его образ жизни

резко отличается
от образа жизни животного, птицы и древнего человека,
который каждодневно боролся с холодом и голодом.

Если БМ современника остался прежним,
то «энергия существования»
должна существенно измениться
и стать меньше, чем 2.3 БМ.

у женщин 0.9, у мужчин 1.16.
Европейцы: женщина 19-22 г,

Мт 55 кг, рост 163 см
мужчина 19-22 г, Мт 70 кг, рост 177 см.

БМ = 11.3۰Мт0.75, мл 02 /мин

БМ = 11.3۰Мт -0.25, мл 02 /(мин х кг)

ММ = 115۰Мт0.81 , мл 02 /мин
ММ = 115۰Мт -0.19, мл 02 /(мин х кг)

у мыши 10 г, человека 60 кг и у слона 3 т
Мт0.75: 0.032 кг, 21.6 кг 405 кг
Мт0.81: 0.024 кг 27.6 кг 655 кг .
Мт-0.25: 3.16 кг 0.36 кг 0.135 кг
Мт0.19: 2.4 кг 0.46 кг 0.218 кг .

БМ = 36 мл О2/ кг,

ММ = 276 мл О2/ кг

Человек БМ = 4.1 мл О2/ кг
ММ= 53 мл О2/ кг

Слон БМ = 1.5 мл О2/ кг
ММ = 25 мл О2/ кг

Мышь 10 г Человек 60 кг Слон 3 т

мл 02 /мин: БМ 0.36 244 4 576
ММ 2.76 3 174 75 325

мл 02 /(мин х кг): БМ 35.7 4.07 1.53
ММ 276 52.9 25.1

ккал)?

Мт = 55 кг. 1 ккал =

208 мл О2

5 ч сидел – 4 мл О2 / (мин∙кг Мт)

4 ч ходил - 8 мл О2 / (мин∙кг Мт)

1 ч бегал - 40 мл О2 / (мин∙кг Мт)

Остальное время БМ = 11,3۰Мт0.75(мл О2 /мин).


55 0.75 кг = 2.2 кг.

(11.3 • 2.2) = 14916 мл О2 = 15

л О2 или 72 ккал (5%)

Сидел: 4 • 60 • 5 • 55 = 66 000 мл О2 = 66 л О2 или 317 ккал (21%)

Ходил: 8 • 60 • 4 • 55 = 105 600 мл О2 = 106 л О2 или 508 ккал (33%)

Бегал 1 ч: 40 • 60 • 55 = 132 000 мл О2 = 132 л О2 или 635 ккал (41%)

Всего 319 л О2 или 1532 ккал (100%)

использовав уравнение Фика: VO2 = МОК : АВО2.

Известно Мт VО2 , мл O2 / (мин • кг) МОК, мл / (мин • кг)
10 г и 100 кг 84 и 4 1000 и 110

Из уравнения Фика системная АВО2 = VO2 / МОК

Мт

= 10 г: 84 [мл O2 / (мин • кг)] / 1000 [мл / (мин • кг)] = 84 / 1000 = 8.4 об.%

Мт = 100 кг: 4 [мл O2 / (мин • кг)] / 110 [мл / (мин • кг)] = 3.6 / 100 = 3.6 об.%