Эволюция

[ccccp.livejournal.com]

Почему высшие моногоклеточные существа получили в результате эволюции сквозную систему пищеварения, но система дыхания по прежнему однопроходная?

Comments

[riazhenka.livejournal.com]

Посмотрите, как расплодились носители "неоптимального" дыхания. Взять хоть вашу бритую обезьяну.
По конструкции: в чем профит, если систему дыхания сделать сквозной?

[ccccp.livejournal.com]

Первое, что приходит в голову - отработаный воздух не смешивается со свежим. Можно обойтись более компактными легкими.

[seraph6.livejournal.com]

С чего? Площадь внутренней поверхности легких - суть площадь активного газообмена (процесса превращения свежего воздуха в отработанный). Как отдельный выхлоп что-то в этом изменит?

[riazhenka.livejournal.com]

Размер легких определяется не тем, что воздухи смешиваются, а тем, чтобы побольше кислорода успело всосаться в кровь. И даже наших довольно больших легких для этого не хватает, поэтому их внутренняя поверхность сильно развита. Зачем же их еще уменьшать?

[ccccp.livejournal.com]

После выдоха у вас в легких, бронхах, в трахее остается немало отработанного воздуха. Вы потом втягиваете его обратно в легкие. Соответственно, воздух в легких беднее кислородом и богаче CO2, чем воздух на улице. Приходится делать бОльшие легкие, чтобы это компенсировать.

[riazhenka.livejournal.com]

Такой эффект, конечно, присутствует. Но просто сравните цифры: во вдыхаемом воздухе 21% кислорода, в выдыхаемом 16%, разница в четверть. При смешивании разница будет еще меньше. А площадь развитой поверхности легких (около 100 кв.м.) превышает "чистую" площадь (примерно 0.1 кв.м.) в тысячи раз.
Так что лимитирующая стадия тут совсем не смешивание воздуха. Чтобы компенсировать уменьшение кислорода от смешивания, площадь поверхности легких достаточно увеличить на доли процента.

[ccccp.livejournal.com]

Почему так неполно утилизируется кислород - тема для хорошего отдельного вопроса.

[riazhenka.livejournal.com]

Ответ довольно простой: кислорода переходит из воздуха в кровь за счет разницы концентраций кислорода в крови и газе легких. Чем больше кислорода из газа в легких поступает в альвеолы, тем ниже градиент концентрации. При некотором градиенте выгоднее не выцеживать остатки кислорода, а сдать колоду заново.
Кроме того, поступление кислорода кровь - только начало большого пути. Уровень гемоглобина, разветвленность капиллярной сети, чистота сосудов, сочетание уровней аэробного и анаэробного обмена и многое другое определяет эффективность утилизации кислорода. В конечном счете не так важно, сколько вытягивается кислорода из вдыхаемого воздуха, как то, насколько эффективно он потом используется.

[ccccp.livejournal.com]

Примерно в этом духе я и думал. Ну вот, вы сами показали, насколько важна концентрация кислорода, каждый лишний процентик добавляет десяток процентов эффективности дыхания.

[riazhenka.livejournal.com]

Да, но того же результата можно достичь гораздо проще. Чтобы увеличить относительное поглощение кислорода, надо городить целый огород с проточной системой дыхания или химичить с кровью, чтобы она лучше поглощала кислород при низком градиенте концентраций.
Но чтобы за один вдох в кровь поступило это добавочное количество кислорода, достаточно увеличить внутренню площадь легких (т.е. число альвеол) на сотые доли процента. При этом такая система получается очень гибкой, для легких в организме места много, они могут вырастать такими, какие нужны именно данному организму в данных условиях. Именно поэтому эволюция пошла по пути гибкого регулирования размера легких, которому никакого предела в земных условиях нет.

[http://users.livejournal.com/hayate_/]

Газообмен сильно далек от оптимального. Углекислого газа в выдыхаемом воздухе всего 4%.

Объем легких несколько литров, но только пол-литр используются при нормальном дыхании в спокойном состоянии.

Так что проточная система даст ничтожный выигрыш

[a-konst.livejournal.com]

у "отработанного" и "свежего" воздуха разница в концентрации кислорода очень небольшая.
По углекислому газу чуть хуже, но все равно не настолько, чтобы были оправданы такие кардинальные перестройки организма.
К тому же, тогда, когда такие перестройки были еще возможны (где-то на этапе земноводных), профит от этого был бы сильно меньше - они ж холоднокровные, им не надо столько кислорода.