Групп животных

Уровни метаболизма у основных таксономических

Экологическая эффективность роста

Любой гетеротрофный организм способен нормально существовать лишь тогда, когда поступление энергии с пищей будет превышать или хотя бы быть равным расходу энергии в процессе дыхания (то есть, когда А ≥ R). В этом случае будет происходить увеличение его массы, т.е. рост.

При А < R организм будет терять массу тела, поскольку вещества тела организма расходуются в процессе дыхания. При этом сначала будут расходоваться углеводы, затем жиры, и в последнюю очередь – белки. При расходовании 30 % белков организм, как правило, погибает.

Соотношение P/R = К₁ называется валовой эффективостью роста организмов, или коэффициентом эффективности роста первого порядка.

Соотношение P/А = К₂ называется чистой эффективностью роста организмов, или коэффициентом эффективности роста второго порядка.

Bсе параметры, используемые для расчетов K₁ и K₂, должны быть выражены в одинаковых единицах измерения. Предпочтительнее всегоих выражать в энергетических единицах.

Cогласно второго закона термодинамики, при любых формах перехода энергии определенная ее часть рассеивается в виде тепла. В организмах рассеяние энергии потребленной пищи происходит в процессах дыхания. Поэтому всегда К₁ < 1 и K₂ < 1. Поскольку А = RU^-1 и К₁ = К₂/U^-1, а U^-1 < 1, поэтому всегда K₂ > K₁.

В практике рыбоводства и животноводства широко используется термин «кормовой коэффициент ( КК )», или отношение прироста массы тела организма к массе потребленного им корма, т.е. КК = R/P = 1/K₁. Иногда ихтиологи утверждают, что у рыб, питающихся комбикормом, КК может быть меньше единицы. Это означает, что прирост массы их тела может превышать массу съеденного ими корма, тогда К₁ > 1,00.Однако это обусловлено тем, что прирост рыб выражен в сырой массе, а комбикорм – в сухой. При пересчете на энергетические единицы KK окажется значительно больше единицы, а K₁ -- меньше единицы.

По характеру терморегуляции все виды животных делятся на две большие группы – гомойтермные и пойкилотермные организмы. Гомойтермные животные (птицы и млекопитающие) имеют достаточно постоянную температуру тела, которая лишь в малой степени зависит от температуры окружающей среды.

В пределах зоны толерантности у них происходит снижение скорости потребления кислорода до определенного предела (у человека – прибл. 28^оС), а затем некоторое повышение.

У пойкилотермных животных (все остальные виды) температура тела равна температуре среды и изменяется вместе с температурой среды. Скорость их дыхания резко возрастает с увеличением температуры среды (в пределах зоны их температурной толерантности). При повышении температуры на 10^оС скорость потребления температуры возрастает в среднем в 2 – 2,5 раза.

У млекопитающих зависимость между затратами энергии на дыхание (Т, ккал/cутки) и массой их тела (W, кг) соответствует уравнению:

Т = 70 W^0,75

У птиц аналогичная зависимость имеет вид:

Т= 87 W^0,67

У пойкилотермных организмов уровень метаболизма гораздо ниже.У самых высокоорганизованных пойкилотермных организмов – рептилий, аналогичное уравнение имеет вид:

Т= 7,8 W^0,83

У амфибий уровень метаболизма оказывается еще более низким:

Т= 0,80 W^0,75

У рыб аналогичное уравнение имеет вид:

Т= 4,1W^0,75

Приблизительно такой же уровень метаболизма имеют наземные и водные беспозвоночные.

Средние суточные затраты энергии на дыхание у организмов массой 1 кг из различных таксономических групп при 20^оС составляют:

Беспозвоночные и рыбы - 4,1 ккал;

Амфибии - 0,8 ккал;

Рептилии - 7,8 ккал;

Птицы - 87 ккал;

Млекопитающие - 70 ккал.

Таким образом, у гомойтермных организмов затраты энергии на дыхание превышают аналогичные показатели у пойкилотермных организмов в 10 – 100 раз.

Уровень дыхания гетеротрофных организмов определяет в первую их рацион и соотношение между различными компонентами их энергетического баланса. У гомойтермных животных основным компонентом энергетического баланса являются затраты на дыхание, которые составляют до 90% от величины ассимилированной энергии пищи. Поэтому значения К₁ у них не превышают 0,10, а часто и гораздо меньше. Отсюда гомойтермные животные тратят на прирост массы своего тела не более 10% энергии потребленного корма.

У пойкилотермных животных затраты на дыхание существенно ниже. Поэтому значения К₁ у них существенно выше и в среднем могут достигать 0,30, а иногда и более от энергии потребленной пищи. Поэтому энергия прироста массы их тела достигает 30 % и более от энергии потребленной пищи.

ЛЕКЦИЯ 7

Дата добавления: 2014-01-07