Александр Никонов - Человек как животное

Представим себе сферического коня в вакууме. Если вы вдвое увеличиваете рост коня, площадь его поверхности вырастает в четыре раза, а объем коня — в восемь раз! Но что такое объем? Это, по сути, масса, потому что весь объем ведь заполняется мясом, и если объем коня умножить на плотность коня, получим массу коня.

Какие же следствия из трехмерности пространства проистекают для животного мира? Их два — тепловое и гравитационное. Начнем с последнего.

У мышки тоненькие косточки, а у слона толстенные кости. Но мышка может упасть со шкафа, что для нее все равно как с небоскреба, и ей ничего не будет. А вот слон, упав всего-навсего с высоты своего роста, рискует уже не встать, ибо может поломать кости.

По той же причине муравей может поднять груз в 50 раз больше собственного веса, а слон — только 10% от своего веса. Вот такое непропорциональное масштабирование. Причина непропорциональности — в тех самых указанных выше свойствах трехмерного пространства: при увеличении линейных размеров зверя всего в два раза, его вес возрастает в восемь раз. То есть зверек стал выше всего в два раза, а опорно-двигательному аппарату нужно будет выдержать восьмикратную нагрузку против прежней модели. На сколько для этого должна вырасти толщина костей? Прочность кости пропорциональна площади ее сечения. Значит, в восемь раз наращиваем.

Именно поэтому толщина костей у крупных животных предельна и взята почти без запаса прочности. Ее просто неоткуда черпать! Давление на один квадратный миллиметр кости у слона и так почти в 20 раз превышает аналогичный показатель у мыши. Оттого крупные звери при падении ломают ноги, а мыши никогда.

То же самое и с поднятием тяжестей. По абсолютной силе слон, конечно, рекордсмен — несколько центнеров может поднять! А по относительной, как мы видели, муравей много сильнее. Потому что сила мышцы, как и прочность кости, также зависит от поперечного сечения. А поскольку масса растет быстрее площади, то есть быстрее силы, сила за массой просто не успевает. Зверь слабеет с каждым набранным сантиметром роста или длины.

Что же это получается — маленьким быть выгоднее? Чем меньше, тем лучше? Да, маленькие существа относительно сильнее и прочнее. Но, принимая конструкторское решение, какой вид делать разумным, нужно учитывать два момента. Первый — размер мозга. Единицей мозга является клетка. Все клетки примерно одинаковы по размерам — что у больших животных, что у маленьких. При этом мы понимаем, что чем больше базовых логических элементов в нашем мозговом компьютере, тем он мощнее при прочих равных. С этой точки зрения лучше брать черепную коробку покрупнее — туда больше вычислительных мощностей поместится.

Второй момент — тепловой. Мы помним, что с изменением линейных размеров площадь тела меняется как квадрат, а масса тела — как куб. Понимая это, биологи еще в середине ХХ века подсчитали, что теоретическим пределом для теплокровного существа будет размер мыши или чуть меньше, поскольку при снижении размеров масса падает быстрее, чем площадь поверхности тела.

Меж тем масса — это производитель и аккумулятор тепла, а вот поверхность тела — его радиатор, то есть излучатель в окружающее пространство. Это значит, что при уменьшении размеров зверя производство тепла падает быстрее, чем потери. И если крупные звери, типа слона, у нас предельны по прочности конструкции, то мелкие — предельны по тепловым характеристикам. И потому зверя меньше мыши ученым было представить себе трудно: чтобы поддерживать температуру тела, ему придется жрать калорийную пищу практически круглосуточно.

Каково же было удивление, когда такой зверь был обнаружен! И обнаружен не где-то в далеких от всяких университетов джунглях, а прямо в густонаселенной Европе. Этим зверем оказалась этрусская землеройка. Она долгое время оставалась необнаруженной не только благодаря подземному образу жизни и мелкости, но и потому, что никто, кроме сумасшедших криптозоологов, увлекающихся поисками динозавров и снежного человека, ее не искал: а зачем искать то, чего теоретически быть не может?

Найденный зверек был не более 4 сантиметров в длину, а его масса была на порядок меньше масса мыши — землеройка весила всего 2 грамма. При таких параметрах, чтобы вырабатывать и поддерживать быстро утекающее из крохотного тельца тепло, зверьку приходится почти не спать и съедать за сутки в 4-6 раз больше своего веса. Это просто живая горелка! Турбинка для постоянного сжигания биомассы!

Для сравнения: синий кит съедает в день 8 тонн еды. Но это всего лишь 5% от его веса. Слон уминает 2 центнера травы. А весит он 4 тонны. Процент подсчитайте сами.

Пульс у слона — всего 25 ударов в минуту. Ему спешить некуда. Тут проблемы как раз с избытком тепла, его излишки нужно как-то сбрасывать, для чего у слона предусмотрены огромные уши-радиаторы. И нету шерстяного покрова, чтобы ничто не задерживало тепло. Кстати, нет шерстяного покрова по тем же причинам у всех крупных зверей — бегемотов, носорогов… С этрусской мышью иное дело. Ее пульс — от 700 до 1500 ударов в минуту. Потому что она работает в экстремальных режимах, как истребитель. Этой микроконструкции нужно очень быстро жить и греться. Насосик мыши тарахтит с огромной частотой, беспрерывно гоняя кровь [3] При этом и у слона, и у двухграммовой землеройки примерно одинаковая рабочая температура, опустить которую нельзя, так как она задается физическими свойствами основного теплоносителя — воды, из которой в основном состоит тело. Дело в том, что минимальная теплоемкость воды находится в пределах 37 °С, поэтому энергетически наиболее выгодно выбрать именно такую температуру в качестве рабочей для функционирования тела. Подробнее об этом см. в моей книге «Формула бессмертия». .

А еще влияние масштабного фактора ясно прослеживается при сравнении однотипных зверей в зависимости от широтности их проживания. Тенденция такова — чем севернее, то есть чем холоднее, тем крупнее зверь. Белый медведь крупнее бурого и гималайского. Мамонты и шерстистые носороги были крупнее слонов (они даже шерсть сохранили для сбережения тепла). А все потому, что у крупных животных относительная площадь тела (теплопотери) меньше, чем у мелких.

Из-за холодов северные звери и северные народы вообще стремятся округлиться, по возможности максимально приблизившись к сфере, потому что у сферы оптимальное соотношение площади и объема (массы). Поэтому чукчи и прочие эскимосы приземистые и коренастые, а экваториальные масаи — длинные и тонкие. А полярный заяц имеет более короткие уши, чем заяц средней полосы, поскольку в условиях Заполярья ему лишние тонкие радиаторы, теряющие тепло, не нужны.