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Thayer Watkins
Silicon Valley
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USA

Tierlanglebigkeit und Skala

Eine nützliche Linie der Analyse ist, den Effekt der Skalaänderungen für Geschöpfe zu betrachten, die in der Form ähnlich sind und nur sich zu unterscheiden in der Skala. Wie die Skala eines Tieres die Körpergewicht- und Volumenzunahme mit dem Würfel der Skala erhöht. Das Volumen des Blutflusses erfordert, um einzuziehen, daß Hauptteil sich auch mit dem Würfel der Skala erhöht. Der Querschnitt der Arterien und der Adern erfordert, um zu tragen, daß Blutfluß sich nur mit dem Quadrat der Skala erhöht. Es gibt andere Bereichvolumen Verhältnisse, die Beschränkungen Geschöpfen auferlegen. Einige jener Bereichvolumen Begrenzungen, einschließlich das oben genannte, sind:

, die Körpernotwendigkeiten so zu entschädigen, die mit dem Würfel der Skala aber der Bereiche Zunahme mit nur dem Quadrat der Skala die durchschnittliche Blutflußgeschwindigkeit sich erhöhen, muß mit Skala linear sich erhöhen. Blutflußgeschwindigkeit wird durch Druckunterschiede gefahren. Der Druckunterschied muß genug zum Tragen des Blutflusses zur Oberseite des Geschöpfs groß sein und groß genug, den Widerstand in den Arterien und in den Adern zum Fluß zu überwinden. Der Druck, der erfordert wird, um Blut vom Herzen zur Oberseite des Geschöpfs zu pumpen, ist zur Skala proportional. Der Druckunterschied, der erfordert wird, um den Widerstand zu überwinden, um die Arterien in die Kapillaren und in die Rückseite wieder durch die Adern durchzufließen, ist schwieriger, in Skala ausgedrückt zu kennzeichnen. Der grössere Querschnitt verringert den Widerstand aber den langen Länge Zunahmewiderstand. Der Nettoertrag dieser Einflüsse mit zwei Skalen scheint, zu sein, daß der Druckunterschied, der erfordert wird, um das Blut durch den Hauptteil des Geschöpfs zu fahren, umgekehrt zur Skala proportional ist. Der auferlegte Druckunterschied würde das Maximum der zwei erforderlichen Druckunterschiede sein.

Unten gezeigt die typischen Blutdrucke für Geschöpfe der unterschiedlichen Skalen.

Blutdruck gegen Höhe und Gewicht für verschiedene Geschöpfe
Geschöpf Blut
Druck
(Millimeter Hektogramm)
Höhe von
Kopf oben
Herz
(Millimeter)
Gewicht (Gramm)
Menschlich 120 500 90000
Kuh 157 500 800000
Ente 162 100 2000
Katze 129 100 2000
Meerschweinchen 60 25 100
Ziege 98 400 30000
Schwein 128 200 150000
Affe 140 200 5000
Hund 120 200 5000
Die Türkei 193 300 15000
Frosch 24 25 50
Giraffe 300 3000 900000
Schlange 55 25 100

Das Linear-Regression des Logarithmus des Drucks auf dem Logarithmus der Höhe erbringt das folgende Resultat:


log(Druck) = 1.203 + 0.377*log(Höhe)
R² = 0.675
 

Das Linear-Regression des Logarithmus des Drucks auf dem Logarithmus des Gewichts erbringt:


log(Druck) = 1.45 + 0.154*log(Gewicht)
R² = 0.619
 

Wenn Blutdruck zur Skala dann der Koeffizient für proportional waren log(Höhe) würde 1.0 und für sein log(Gewicht) würde 0.333 da Gewicht zu proportionalem zum Würfel der Skala sein. Die Rückbildungkoeffizienten sind nicht nah an den theoretischen Werten, aber sie sind vom korrekten Auftrag der Größe für das Annehmen des Blutdruckes als seiend proportional zur Skala.

Das Volumen des Herzens eines Geschöpfs ist zum Würfel der Skala proportional. Das verschoben zu werden Volumen des Bluts ist auch zum Würfel der Skala proportional. Von der vorhergehenden Analyse ist die Flußgeschwindigkeit zur Skala proportional. Folglich ist die Zeit, die erfordert wird, um das Volumen des Herzens zu evakuieren, zur Skala proportional. Dies heißt, daß die Herzschlagrate umgekehrt zur Skala proportional ist. Die folgende Tabelle gibt die Pulse für eine Anzahl von Geschöpfen.

Herzschlag-Rate der Tiere
Geschöpf Durchschnittlicher Puls
(Schläge pro
Minute)
Gewicht
(Gramm)
Menschlich 60 90000
Katze 150 2000
Kleiner Hund 100 2000
Mittlerer Hund 90 5000
Große Hunde: 75 8000
Hamster 450 60
Küken 400 50
Huhn 275 1500
Affe 192 5000
Pferd 44 1200000
Kuh 65 800000
Schwein 70 150000
Kaninchen 205 1000
Elefant 30 5000000
Giraffe 65 900000
große Wale 20 120000000

Eine Rückbildung des Logarithmus des Pulses auf dem Logarithmus des Gewichts erbringt die folgende Gleichung:

Wenn Puls genau umgekehrt der Anteil waren, zum des Koeffizienten für einzustufen *log(Gewicht) würde - 0.333 sein. Dieses ist, weil Skala zur Kubikwurzel des Gewichts proportional ist. Der Koeffizient von - 0.2 zeigt an, daß der Puls eine Gleichung der Form gegeben wird


Puls = A (Skala) b
wo b= - 0.6
 :

Eine auffallende Hypothese ist, daß das Tierherz für eine örtlich festgelegte Anzahl von Schlägen gut ist. Diese Hypothese kann geprüft werden, indem man das Produkt des durchschnittlichen Pulses und der Langlebigkeit auf unterschiedliche Tiere vergleicht. Weil der Puls in den Schlägen pro Minute ist und Langlebigkeit in den Jahren ist, welche die Zahl Herzschlägen pro Lebenszeit ungefähr 526 tausendmal der Wert des Produktes ist. Die Daten für eine Vorwähler der Tiere sind:

Lebenszeit-Herzschläge und Tiergröße
  Gewicht Puls Langlebigkeit Produkt Lebenszeit-Herzschläge
Geschöpf (Gramm) (/Minute) (Jahre)   (Milliarden)
Menschlich 90000 60 70 4200 2.21
Katze 2000 150 15 2250 1.18
Kleiner Hund 2000 100 10 1000 0.53
Mittlerer Hund 5000 90 15 1350 0.71
Große Hunde 8000 75 17 1275 0.67
Hamster 60 450 3 1350 0.71
Huhn 1500 275 15 4125 2.17
Affe 5000 190 15 2850 1.50
Pferd 1200000 44 40 1760 0.93
Kuh 800000 65 22 1430 0.75
Schwein 150000 70 25 1750 0.92
Kaninchen 1000 205 9 1845 0.97
Elefant 5000000 30 70 2100 1.1
Giraffe 900000 65 20 1300 0.68
großer Wal 120000000 20 80 1600 0.84

Obgleich der Mangel an Abhängigkeit sichtlich klar ist, ist die Bestätigung in Rückbildunganalyse ausgedrückt:


log(Lebenszeit-Herzschläge) = 9.006 - 0.0046*log(Gewicht)
R ² = 0.0018
 

Das Tverhältnis für den Steigungkoeffizienten ist bedeutungsloses 0.15 und bestätigt, daß es keine Abhängigkeit der Lebenszeitherzschläge auf der Skala der Tiergröße gibt.

Wenn ein Herz für gerade eine örtlich festgelegte Anzahl von Schlägen gut ist, sagen Sie ein Milliarde, dann ist Herzlanglebigkeit diese örtlich festgelegte Quote Schläge, die durch den Puls geteilt werden. Von der oben genannten Gleichung für Puls, würde die Lebensdauer (begrenzt durch Herzfunktion) zur Skala proportional sein, die zur 0.6 Energie angehoben wurde.

Die Daten für die Prüfung dieses Abzugs sind:

Lebensdauer gegen Gewicht für verschiedene Geschöpfe
Geschöpf Gewicht (Gramm) Leben-überspannung
(Jahre)
Menschlich 90000 70
Kuh 800000 22
Ente 2000 10
Katze 2000 15
Meerschweinchen 100 5
Ziege 30000 15
Schwein 150000 25
Affe 5000 25
Hund 5000 15
Die Türkei 15000 5
Frosch 50 3
Giraffe 900000 25
Schlange 100 10

Für die Daten in der oben genannten Tabelle, zugegebenermaßen sehr rauh und spärlich, gibt die Rückbildung des Logarithmus der Lebensdauer auf dem Logarithmus des Gewichts


log(Lebensdauer) = 0.970 + 0.191*log(Gewicht)
R ² = 0.527
 

So ist der Nettoeffekt der Skala auf Tierlanglebigkeit positiv. In Betracht dieses Gewicht zu nehmen ist zum Würfel der linearen Skala eines Tieres proportional, welches die oben genannte Gleichung in Skala ausgedrückt sein würde


log(Lebensdauer) = 0.970 + 0.573*log(Skala)
 

Dieses sagt, daß, wenn ein Tier auf einer 10 Prozent größeren Skala errichtet wird, es eine 6 Prozent längere Lebensdauer hat.


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