Ћекции.ќрг


ѕоиск:




 атегории:

јстрономи€
Ѕиологи€
√еографи€
ƒругие €зыки
»нтернет
»нформатика
»стори€
 ультура
Ћитература
Ћогика
ћатематика
ћедицина
ћеханика
ќхрана труда
ѕедагогика
ѕолитика
ѕраво
ѕсихологи€
–елиги€
–иторика
—оциологи€
—порт
—троительство
“ехнологи€
“ранспорт
‘изика
‘илософи€
‘инансы
’ими€
Ёкологи€
Ёкономика
Ёлектроника

 

 

 

 


ќднако птицы об этом не знают и летают уже в течение тыс€ч лет




Ќеужели птицы следуют каким-то иным, неизвестным нам, физическим законам?

ћы очень осторожно относимс€ к рассуждени€м об "особых биологических законах, или специальной биологической энергии". Ћюбой непон€тный процесс надо сначала пытатьс€ объ€снить из известных принципов. ¬ современной биологии очень перспективным €вл€етс€ применение принципов —»Ќ≈–√≈“» » Ч науки об открытых термодинамических системах.  лассическа€ наука XIX века рассматривала все системы как «ј –џ“џ≈ Ч существующие за счет внутренних процессов. Ётот подход привел к р€ду тупиков в термодинамике и физике. ѕротиворечи€ разрешились благодар€ работам школ »льи ѕригожина и ’акена. ќни показали, что большинство реальных систем в природе надо рассматривать как ќ“ –џ“џ≈ Ч существующие за счет обмена не только веществом, но энергией и информацией с окружающим пространством. ѕричем с этими пон€ти€ми в каждом конкретном случае можно св€зать определенные физические процессы. –ассмотрим механизм извлечени€ энергии из воздуха на примере птиц. ƒальнейшие страницы этого раздела могут оказатьс€ слишком сложными дл€ людей, не очень хорошо знакомых с биологией, поэтому их можно без большого ущерба пропустить. √лавна€ иде€ Ч современные научные представлени€ верны, но не всегда окончательны. Ќаука Ч это не закостеневша€ совершенна€ система, а живой организм, посто€нно развивающийс€ и постигающий новые горизонты. —амые перспективные идеи порой кажутс€ современникам безумными, но потом к ним привыкают и воспринимают безо вс€кого удивлени€.

“ак и с биоэнергией. ћы много знаем, много понимаем, но это не истина в последней инстанции. » на пути познани€ нас еще ждет масса удивительных открытий. Ќо вернемс€ к птицам.

ƒыхательна€ система птиц если не сама€ совершенна€, то сама€ сложна€ среди позвоночных. ¬ дыхательных пут€х мертвый объем ограничиваетс€ только трахеей, а воздух движетс€ через легкие только в одном направлении, причем полный цикл воздух совершает за две пары дыхательных движений (вдох-выдох-вдох-выдох), так называемое двойное дыхание. Ѕронхи, войд€ в легкое, отдают воздух во вторичные бронхи, частично выход€щие за пределы легкого и образующие воздушные мешки, располагающиес€ в различных част€х тела птицы. ¬торичные бронхи сообщаютс€ между собой многочисленными парабронхами, оплетенными сетью кровеносных капилл€ров. ¬оздушные мешки в несколько раз превосход€т легкие по объему. ¬оздушные мешки расположены между внутренними органами, между мышцами, под кожей и сообщаютс€ с некоторыми полост€ми костей. ћешки не принимают участи€ в газообмене, они выполн€ют множество функций, среди которых наиболее важные Ч это обеспечение вентил€ции легких и теплоотдача. ќсновна€ особенность дыхани€ птиц Ч легкие, не подлежащие раст€жению, заключенные в жесткую грудную клетку, котора€ не мен€ет своего объема. ѕоэтому легкие продуваютс€ воздухом через систему бронхов, а движение воздуха обеспечиваетс€ изменением объема дыхательных мешков.

ѕримечательно, что в дыхательных пут€х птиц не обнаружено никаких клапанов и все причудливые движени€ воздуха происход€т по законам гидродинамики. »нтенсивности газообмена способствует наличие противоточной системы кровообращени€ в легких птиц, т. е. кровь и воздух движутс€ в противоположных направлени€х, навстречу друг другу. »з-за этого "более свежие" порции воздуха контактируют с "более артериальной" кровью, что обеспечивает эффективный газообмен. ѕтицы из 1 литра воздуха извлекают 40 мл кислорода (млекопитающие Ч 30 мл), при этом напр€женность кислорода в артериальной крови больше, а двуокиси углерода меньше, чем в выдыхаемом воздухе!

ћолекула кислорода обладает р€дом уникальных свойств. ќна имеет два электрона с параллельными спинами на валентной молекул€рной орбитали (ћ ^^, где значок ^ обозначает электрон с определенным направлением спина). “акое состо€ние внешней электронной оболочки называетс€ триплетным. “риплетный кислород €вл€етс€ потенциальным источником энергии, однако она не может быть спонтанно реализована, ибо в соответствии с законом сохранени€ ¬игнера пр€ма€ реакци€ с молекулами в синглетном состо€нии невозможна. Ёто одно из условий стабильности триплетного кислорода. —уществует несколько путей активации кислорода, и один из них Ч одноэлектронное размножение. ѕри захвате электронов кислородом возникают промежуточные продукты Ч активные формы кислорода (ј‘ ). Ќекоторые из них €вл€ютс€ свободными радикалами Ч молекулами, имеющими нечетное число электронов на внешних орбитал€х. ƒл€ получени€ второго электрона эти молекулы активно взаимодействуют с окружающими молекулами, служащими в качестве доноров электронов. —вободный радикал захватывает электрон и превращаетс€ в молекулу, в то врем€ как его донор начинает искать своего донора. “аким образом, свободные радикалы могут инициировать цепную реакцию в растворах органических молекул, таких, как липиды, протеины, карбогидраты. ќптимальной средой дл€ таких процессов €вл€етс€ кровь.

–адикальные цепные реакции действительно могут повреждать биологические молекулы ин-витро, поэтому ј‘  рассматриваютс€ в биологической и медицинской литературе как вредный дл€ здоровь€ фактор. ќднако большой объем данных заставл€ет предположить, что в действительности ј‘  €вл€ютс€ важным элементом биологического процесса. ѕо различным оценкам, 10-15% потребл€емого кислорода в покое преобразуетс€ по одноэлектронному механизму, в ходе которого генерируютс€ ј‘ . ¬ услови€х стресса или активной работы, когда активность энзимов, генерирующих ј‘ , увеличиваетс€, потребление кислорода увеличиваетс€ на 20-40%, и весь этот избыток преобразуетс€ по одноэлектронному механизму. —ледовательно, ј‘  должны играть важную роль в нормальной физиологии.

ѕринципиально важно, что в процессе рекомбинации выдел€ютс€ кванты энергии, эквивалентные энергии видимого или ультрафиолетового диапазона. ќсновной донор в этих процессах Ч это молекулы воды, имеющей наименьший потенциал ионизации. ј. √урвич и Ё. —ент-ƒьерди независимо показали, что в живых системах энерги€ электронного возбуждени€ не диссипирует в тепло, а передаетс€ макромолекулам или их ансамбл€м. ѕорции энергии, эквивалентные энергии фотонов, реализуемые в реакци€х рекомбинации радикалов, могут служить триггерами биохимических реакций, обеспечива€ ритмический характер протекани€ метаболических процессов.

¬ каждой цепной реакции освобождаетс€ до 8 э¬ энергии. ƒл€ птицы, дышащей влажным воздухом во врем€ полета, это создает дополнительный источник энергии дл€ генерации ј“‘ в мышцах. 1 э¬ равен 1.6х10 -19 ƒж, в 1 см 3 воздуха находитс€ примерно 10 16 молекул, поэтому дл€ генерации 100 кƒж энергии птица должна переработать примерно 10 6 см 3 воздуха. „астота дыхани€ птиц в полете составл€ет 60-160 циклов в минуту. ¬ среднем это обеспечивает пропускание 103-104 см 3 воздуха в минуту. ѕоэтому дл€ пропускани€ воздуха птице потребуетс€ 10 2 -10 3 минут, или от 2 до 16 часов. Ёто врем€ сравнимо с длительностью миграционного полета.

ќписанный механизм не претендует на полноту деталей, но он позвол€ет сделать несколько заключений:

1.—овременные биофизические концепции еще наход€тс€ в процессе формировани€, окончательна€ картина далека от завершени€.

2.Ѕиологические организмы извлекают энергию не только из пищи, но непосредственно из воздуха, воды и света.

3.¬нешние стимулы играют фундаментальную роль в активации внутренних процессов жизнеде€тельности. »ными словами, сверхслабые информационные стимулы активируют каскады цепных гомокинетических реакций.

»зложенные принципы в определенной степени приложимы и к процессам энергетического обеспечени€ организма человека, особенно в процессе активной работы, например продолжительных спортивных сост€заний. Ќапример, на соревновани€х по триатлону спортсмены затрачивают огромное количество энергии, не име€ возможности существенного ее пополнени€. ≈стественно, рассмотренный механизм требует детального изучени€ применительно к организму человека, однако даже в подобном гипотетическом варианте он позвол€ет наметить практические пути увеличени€ энергообеспечени€ организма спортсмена.





ѕоделитьс€ с друзь€ми:


ƒата добавлени€: 2015-05-06; ћы поможем в написании ваших работ!; просмотров: 568 | Ќарушение авторских прав


ѕоиск на сайте:

Ћучшие изречени€:

Ќаука Ч это организованные знани€, мудрость Ч это организованна€ жизнь. © »ммануил  ант
==> читать все изречени€...

1902 - | 1710 -


© 2015-2024 lektsii.org -  онтакты - ѕоследнее добавление

√ен: 0.008 с.