3/4, czyli potęga Życia – odc. 1


Empowerment Coaching Kraków Blog-Potęga Życia 1

Rozpoczynamy dziś cykl trzech niezwykle ciekawych artykułów wyjaśniających podstawowe prawa biologii rządzące organizmami żywymi na naszej planecie. Wśród nich zasada potęgi 3/4 wysuwa się na plan pierwszy. Jakie sa jej konsekwencje? Np. gdyby człowiek chciał wykorzystywać napięcie powierzchniowe wody, by przechadzać się po jej powierzchni, jak nartnik, musiałby rozciągnąć swoje kończyny na długość siedmiu kilometrów (!).


 

W biologii pojęcie "takie samo, tylko wieksze" nie ma bytu

Układ oddechowy owadów składa się z systemu szczelinek – tchawek oraz przetchlinek – otworków rozsianych po powierzchni ciała, przez które powietrze pod ciśnieniem atmosferycznym wpycha się do organizmu. To system prosty i niezawodny, ale działa dobrze jedynie na odcinku kilku centymetrów. 300 milionów lat temu, w karbonie, wprawdzie nad ziemią latały ważki o rozpiętości skrzydeł wynoszącej 75 centymetrów, lecz w tamtych czasach powietrze zawierało więcej tlenu niż dzisiaj.


Dziś dwumetrowy karaczan znaczy tyle, co uduszony karaczan. A zarazem karaczan z powyłamywanymi nogami, ponieważ gdyby powiększyć owada do rozmiarów słonia, jego odnóża załamałyby się pod ciężarem ciała. Wytrzymałość kości i mięśni zależy od ich grubości. Jeżeli powiększymy zwierzę czterokrotnie, wytrzymałość jego kości wzrośnie szesnastokrotnie. Bardziej jednak zwiększy się ciężar, bo proporcjonalnie do objętości, czyli aż 64 razy. Większe kości, choć mocniejsze, nie utrzymają go.


W biologii nie sprawdzają się proste prawa skalowania

Żuk gnojowy jest w stanie udźwignąć ładunek 400-krotnie przewyższający jego masę, ale już człowiek z trudem podnosi innego człowieka., a słoń nie da rady iść z drugim słoniem na grzbiecie. Z kolei zminiaturyzowane ośmiornice grzęzłyby w wodzie jak w miodzie, nie mogąc wykonać żadnego ruchu – przy tych bowiem rozmiarach zostałyby spętane siłami spójności wody.


Gdyby człowiek chciał wykorzystywać napięcie powierzchniowe wody, by przechadzać się po jej powierzchni, jak nartnik, musiałby rozciągnąć swoje kończyny na długość siedmiu kilometrów (!).


Te przykłady pokazują, że w biologii pojęcie “takie samo, tylko większe” nie ma racji bytu. Wiedza o zasadach rządzących życiem mrówek na nic się nie przyda, kiedy zechcemy wnioskować coś na temat wielorybów. Słonie to nie duże mrówki. Rozmiar ma znaczenie i basta!


Jakże inaczej wyglądają na tym tle prawa fizyki. Duże i małe kulki spadają z wieży w ten sam sposób, a grawitacja nie traktuje inaczej okruchów chleba i wielkich ciał kosmicznych. W biologii nie sprawdzają się proste prawa skalowania.


Czy w nauce o życiu są jakieś zasady, które działałyby we wszystkich skalach wielkości?

Rozglądając się za fundamentalnymi prawami, zacznijmy od tego, co napędza życie. Skąd zwierzęta czerpią energię? Ze spalania w komórkach. Im większą mają objętość, tym więcej mają komórek, zarazem tym więcej energii, a przy okazji i ciepła. Trzeba jednak umieć odpowiednio nim gospodarować, dlatego równie istotna wydaje się zdolność chłodzenia. Ta zaś zależy od powierzchni ciała, przez które ciepło daje się wypromieniować.


Małe zwierzęta mają dużą powierzchnię ciała w stosunku do objetości, więc świetnie radzą sobie tam, gdzie problemem jest nadmiar ciepła, na przykład w obszarach równikowych, a już znacznie gorzej w klimacie zimnym. Dlatego w rejonach polarnych wystepują duże zwierzęta: foki, morsy lub niedźwiedzie, a nie myszy lub motyle. Stosunkowo małe pingwiny “oszukują” naturę, na czas zimy zbijając się w stada, dzięki czemu stają się jednym wielkim organizmem.


Jaki z tego wniosek? Im mniejsze zwierzę, tym większe są jego straty cieplne i tym więcej kalorii musi spalić, by uzupełnić utraconą energię.


Mysz spędza na jedzeniu niemal cały dzień i pochłania dwukrotnie więcej pokarmu, niż sama waży. Ilość pokarmu, jaką zadowoli się słoń, jest – w przeliczeniu na