Число и геомерические параметры кровеносных сосудов в брыжейке собаки

	Диаметр d, мм	Число, N	Примерная длина, см	N d3
Аорта	10	1	40	1000
Крупные артерии	3	40	20	1080
Артериальные ветви	1	2 400	5	2400
Артериолы	0,02	40 000 000	0,2	320
Капилляры	0,008	1 200 000 000	0,1	600
Венулы	0,03	80 000 000	0,2
Крупные вены	2	2 400	5
Вены	6	40	20
Полая вена	12,5	1	40

+ перспектива теоретического анализа максимальных возможностей: обобщенное представление в терминах поверхностно-объемных превращений = естественное развитие расчета сосудистой системы

Задание. При различных физиологических процессах (дыхание, кровообращение, пищеварение, выделение, передача нервного импульса) происходит переход вещества из объема через поверхность (например, кислорода воздуха в легких через поверхность обмена) или обратно (например, кислород, поступающий из легких, переходит через поверхность кровеносных капилляров в объем крови в них). Попробуйте сравнить различные процессы с точки зрения поверхностно-объемных ограничений и универсально описать их с этой точки зрения, определения конкретные значения параметров отдельных процессов в едином описательном наборе введенных характеристик (скоростей – абсолютных и удельных, затрат и т.д.)

• 3-е приближение – степени свободы:

3-е приближение = поддержание и использование имеющихся степеней свободы

организм (исходно со свободой по целесообразности) и сообщества (со свободой как получается)

экономическое соизмерение возможностей (как максимальных скоростей) в экономике свободного поведения – следующий шаг после обсуждения наличия, связывания и целесообразного ограничения степеней свободы (это тоже еще 3-е приближение)

наличие степеней свободы

(И) для особи – широкие диапазоны потенциальных возможностей (в сравнении со средним/нормальным уровнем их использования)

(П) в одномерном представлении энергопотребления:

(Д) долговременное энергопотребление, воспринимаемое как высокая нагрузка – это тройной основной обмен (3I₀), норма – двойной (2I₀), но кратковременно удается развивать 10-кратный и более (тренированные особи – 25-30 I₀, насекомые, например, муха в полете – 200 I₀).

(Д) Иллюстрация ширины (с добавлением за счет анаэробных механизмов) в статье [Jones et al., 1989]

Это означает, что должно быть чередование кратковременных этапов с высокой нагрузкой и длительных – с низкой.

а по типам активности (например, узко как механической активности) – еще и практически необозримое качественное разнообразие

аналогично наблюдают переключения в очень широком диапазоне для использования составляющих высокой активности (двигательных реакций и т.д.) и/или других процессов (информационных). Для отдельной мышцы – от расслабленного состояния до максимального напряжения.

Для использования составляющих высокой активности (двигательных реакций и т.д.) и/или других процессов (информационных) аналогично наблюдают переключения в очень широком диапазоне. Для отдельной мышцы – от расслабленного состояния до максимального напряжения. Формально такая совокупность даже по множеству элементов мускулатуры представляет практически необозримое число комбинаций, реально работают некоторые связки активности (инструменты движения, статических положений и т.д.)

Аналогично сложные комбинации событий, важные для жизнедеятельности организма, происходят во внешней среде

Кинетика реализации имеет характерные свойства возникновения, развития, достижения стабильного режима и прекращения/распада

Важно не потерять естественно возникающие возможности, соединяя их с имеющимися в текущей ситуации возможностями организма. Собственно это и требует высоких нагрузок с учетом критичности разного рода – вовремя подключиться, придать начальный импульс и т.д. (см. в частности, обмен ресурсов при взаимодействиях – далее)

В приближении степеней свободы

интервалы с высокой нагрузкой естественно описывать в экономическом приближении по отношению к предельно высокой нагрузке. Для нее можно оценить косвенные и отсроченные затраты с учетом реальной длительности и наблюдаемого последействия, затем следует формулирование типовых свойств и использование этого описания для практически реализованного/наблюдаемого варианта.

Низкую нагрузку – естественно представлять в информационном приближении (как подготавливающую, обеспечивающую высокую и следующую за ней), отвечающую вырождению с экономической точки зрения /в экономическом приближении, т.е. поведении, которое не различается с экономической точки зрения, но существенно различающееся по происходящему превращению информации. Их реализация различна по структуре слагаемых в затратах и эффекте при равном экономическом измерении.

после этого идея, что можно построить жизнедеятельность, используя преимущества как высокой, так и низкой активности (причем с переходами от одной к другой, а тогда степени свободы и т.д. – эволюция свободного поведения, его непредсказуемость…)

+ сочетание высокой и низкой активности как составляющих более общей схемы воспроизводства

= переход к экологии и/или социальным взаимодействиям

представление/интерпретация: степень свободы – потенциально активные (напряженные) состояния = «бомба, которая может взорваться» в любой необходимый момент

«бомбу» удобно всегда держать под рукой – поэтому наблюдаемый выбор рабочих точек в состоянии покоя: низкое ΔY = 20–25% (а при очень высокой нагрузке 80–85%) + «саморазворачивание» и сворачивание (по положительной обратной связи – закон Старлинга)

связывание степеней свободы (чтобы «бомба» не взрывалась как попало)

(П) по множеству элементов мускулатуры: формально полная совокупность представляет практически необозримое число комбинаций, реально работают некоторые связки активности (инструменты движения, статических положений и т.д.)

Аналогично сложные комбинации событий, важные для жизнедеятельности организма, происходят во внешней среде

Кинетика реализации имеет характерные свойства возникновения, развития, достижения стабильного режима и прекращения/распада

Важно не потерять естественно возникающие возможности, соединяя их с имеющимися в текущей ситуации возможностями организма. Собственно это и требует высоких нагрузок с учетом критичности разного рода – вовремя подключиться, придать начальный импульс и т.д. (см. в частности, обмен ресурсов при взаимодействиях – далее)

(П) физиологический и экологический выбор в связи с кривой насыщения гемоглобина (целесообразность в «игре» степенями свободы):

–крупные/мелкие животные, т.е. в зависимости от массы (ФЖ, с. 117) = удельной интенсивности потребления;

–равнина/высокогорье (ФЖ, с. 115);

–дыхание в воде/воздухе – нет сигмоидной формы у холоднокровных (в сравнении с теплокровными), рыбы и др. (ФЖ, с. 120–122), 2 гемоглобина! у рыб (ФЖ, с. 111)

–низкая/высокая температура (статья Clark et al., 2005; переход «гиперболическая»–сигмоидная форма при увеличении температуры у рептилий – по заданию «экофизиология животных»)

(К) не рассматривали – сдвиг в зависимости от CO₂ и pH

(И) голубь в сравнении с человеком + принцип противотока (задание: проанализировать сочетание факторов – масса, интенсивность потребления, сдвиг рабочих точек за счет противотока)

(И) степени свободы при выборе рабочих точек на кривой насыщения в покое (+нагрузка/режим работы сердца)

Сюжет для задания: обсуждение выбора рабочих точек в покое (или при умеренной нагрузке) как целесообразный

в том числе связывание как сопряжение

(П) потоки в организме и кровь как транспортная система

парадокс: низкое содержание глюкозы = топливная система без топлива (!) реально это универсальная транспортная система, в которой может лимитировать перенос окислителя для топлива, отвод тепла и отходов, а топлива – лишь при соответствующем подборе условий

автоматически степени свободы по содержанию питательных веществ в крови

(И) при высокой загрузке по единственно значимому ресурсу (как топливо для растений + при низкой активности нет проблемы теплоотвода) можно обеспечивать потребление при исключительно низких скоростях перекачивания, в частности, за счет осмоса

(П) циклическое дыхание насекомых (ФЖ, с. 96/93–99) по аналогии с CAM–фотосинтезом – задача в контрольной работе)

сопряжение при различной значимости условий (основа для обсуждения оптимизации и экономического описания) – сравнении дыхания в воде с вариантами организации дыхания в воздухе (равновесие по кислороду без равновесия по углекислоте) + в условиях высокогорья – равнинные и высокогорные животные

еще один вариант для сравнения: дыхание птиц

целесообразность (И) обмен: свобода за выживание

(П) кривая насыщения гемоглобина человека в условиях высокогорья (БФХ, т.3, с. 114)

альтернативы: широкий диапазон активности или страхование потребления на относительно низком уровне

(!) страхование, как и сопряжения, уменьшает потенциал свободного поведения, но дает другой выигрыш, в частности, информацию и информационную определенность

степени свободы

на уровне экофизиологического выбора

разнообразие вариантов реализации и возможность увеличивать эффективность за счет перестройки (реструктуризации) схемы воспроизводства /жизнедеятельности = использовать преимущества любого выбора,

проявления – экологическое разнообразие и многочисленные вырождения:

–по массе (Д) 20 порядков различия: самые крупные животные (организмы) – тонны (т.е. кубические метры), самые мелкие – микрометры (вирусы, вироиды и т.д. – еще меньше)

+ объяснение вырождения: (П) игра в зависимость различных характеристик от массы: (П) потребление (как основной обмен) – пропорционально m^3/4, затраты на подъем вверх или изменение направления движения – пропорциональны m, затраты на горизонтальное перемещение – пропорциональны m^2/3

(И) взаимная компенсация возможностей: маленьких в защите от больших (при подъем вверх или изменении направления движения – маленькие имеют преимущество), больших в защите от маленьких (паразитов и т.п.)

–активности

(И) преимущества низкой – растения, преимущества высокой – животные + чередование в каждом организме

для сравнения:

–температуре – нет

(И) тогда интересны жесткие связки (объяснение для температуры – на основе локальной универсальной схемы молекулярного уровня) – как проявление невозможности реализовать/обеспечить вырождение =

связывание степеней свободы (П) выбор температуры теплокровных (и холоднокровными при наличии возможностей – задача про игуану на контрольной)