Семинар 7.

Наблюдаемое энергопотребление как определяющее организацию и скорость этапов транспорта кислорода

При любой наблюдаемой интенсивности потребления нужно обеспечить требуемый поток кислорода на каждом этапе

Это связи в этом потоке и всех потоках, сопряженных с ним (их обсуждаем в следующей теме),

v _i = I

I – энергопотребление, v _i – скорость на соответствующем (i-м) этапе (собственно на этапах транспорта кислорода, обеспечивающих энергопотребление или этапов потоков, сопряженных с ним по уравнению дыхания)

Как следствие необходимости выполнить такие условия (как системы уравнений), получаем обоснование наблюдаемого качественного выбора при физиологической организации, расчет всех систем и органов (начиная с простейших выводов о необходимости в специализированных органах, например, в органах дыхания – текст «Задачи по количественной физиологии»)

+ см. ниже (П) жабры: простейшая цепочка согласования скоростей этапов + объем жабр как минимальное (неизбежное) следствие (ограничение)

Наблюдаемое потребления выражают по отношению к потреблению О₂ в покое I ₀.

Вспоминаем: потребление О₂ в покое, m – масса в кг:

для теплокровных (39^оС) I ₀ = 0, 7 m ^3/4 л О₂/ч

у холоднокровных (20^оС) I ₀ = 0, 04 m ^3/4 л О₂/ч

К потреблению в покое (которое обеспечивает основные процессы жизнедеятельности при отсутствии видимой активности) добавляются текущие затраты:

I = I ₀ + I _{текущие}

(О) Метаболический диапазон (по определению) – диапазон изменения потребления О₂ в сравнении с покоем.

(Д) потребление в сравнении с потреблением в покое I ₀ (основным обменом): метаболический диапазон – I = I₀ (1–10+)

Нормальная активность для теплокровных – 2–3 I ₀, высокая активность – 10 I ₀, специальная тренировка или у некоторых видов 25–30 I ₀, например, лошади; у 2-х видов копытных – до 60 I ₀.

Связь этапов – задача о дыхании на высоте:

Известно, что интенсивность потребления кислорода человеком при интенсивной мышечной нагрузке может возрастать на порядок, а у спортсменов – в 20–25 раз. При этом потребление кислорода в мышцах может возрастать даже в 100 раз [Шмидт-Ниельсен, 1982, с. 173]. Почему же тогда человек, вдыхая воздух, способен выжить лишь несколько часов на высоте 8600 м (где атмосферное давление составляет 250 мм рт.ст., т.е. уменьшается по сравнению с уровнем моря примерно в 3 раза).

Как удается летать на такой высоте птицам (при неизбежно сопровождающей полет интенсивной мышечной нагрузке)?

Как при уменьшении парциального давления кислорода изменяется скорость отдельных этапов поступления кислорода в организм?

Объяснение: в связи с нелинейным видом кривой насыщения гемоглобина, о птицах – в конце семинара, отдельные этапы – семинары 6 и 9