Экологическая эффективность роста

Энергетический метаболизм особей

Скорость потребления кислорода возрастает с увеличением массы организма. Эта зависимость выражается уравнением:

T =aW^b,

где 0,6 < k < 0,9,составляя в среднем 0,75. Подобная зависимость сохраняется как при сопоставлениях особей из разных видов, так и у отдельных видов.

Связь величины потребления кислорода в расчете на единицу массы особей (интенсивность дыхания, T/W) и массы их тела описывается следующим уравнением:

T/W =(aW^k)/W=T’ = aW^(k-1) = aW^-0,25,

где - 0,4 < (k-1) <-0,1, и составляют в среднем 0,25. Таким образом, интенсивность дыхания особей возрастает с уменьшением их массы.

Поскольку выход энергии при дыхании на единицу массы у крупных организмов ниже, чем у мелких, последние способны развивать более высокую относительную мощность. Например, муравей может передвигать предметы весом в несколько раз больше его собственного веса, тогда как слон способен переносить груз не более половины собственного веса. Аналогичная зависимость проявляется и у людей; например, она хорошо иллюстрируется мировыми рекордами в разных весовых категориях тяжелоатлетов.

Организм может прожить без пищи достаточно большой промежуток времени, например, человек – месяц и даже больше. В то же время, без кислорода организм способен выжить не более нескольких минут, поскольку запасы АТФ в клетках быстро расходуются и их необходимо постоянно пополнять.

В процессе дыхания происходит разрушение органических веществ, поэтому их убыль должна компенсироваться постоянным пополнением. Поэтому организм должен постоянно получать энергию с пищей.

Рацион (R), или количество пищи, потребленной организом за единицу времени, увеличивается с возрастанием массы его тела (W). Эта зависимость, аналогично скорости дыхания, описывается параболическим уравнением:

R = pW^k,

где p и k – эмпирические коэффициенты. При W = 1, р = R. Показатель степени (k) изменяется в пределах 0,6 < k < 1,0, и составляет в среднем 0,7 – 0,8.

В расчете на единицу массы это уравнение принимает вид:

R/W = (pW^k)/W = R’ = рW^(k-1) = рW^-0,25

Таким образом, потребление пищи на единицу массы организма снижается с увеличением массы особей. Поэтому при прочих равных условиях 10 особям одного вида массой по 1 кг требуется больше корма, чем одному животному массой 10 кг.

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.

Дата добавления: 2014-01-07