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Longevità animale e scala

Una linea utile di analisi è di considerare l'effetto dei cambiamenti della scala per le creature che sono simili nella figura e di differire da soltanto in scala. Come la scala di un animale aumenta l'aumento del peso corporeo e del volume con il cubo della scala. Il volume di flusso di anima richiesto per alimentarsi che la massa inoltre aumenta con il cubo della scala. La zona rappresentativa delle arterie e delle vene richieste per trasportare che il flusso di anima aumenta soltanto con il quadrato della scala. Ci sono altri rapporti del zona-volume che impongono le limitazioni alle creature. Alcuni di quei vincoli del zona-volume, compreso a quello superiore, sono:

Così compensare i bisogni del corpo che aumentano con il cubo della scala ma l'aumento di zone con soltanto il quadrato della scala la velocità media di flusso di anima deve aumentare linearmente con la scala. La velocità di flusso di anima è guidata tramite le differenze di pressione. La differenza di pressione deve essere grande abbastanza a trasportare il flusso di anima alla parte superiore della creatura ed abbastanza grande sormontare la resistenza nelle arterie e nelle vene al flusso. La pressione richiesta per pompare l'anima dal cuore alla parte superiore della creatura è proporzionale alla scala. La differenza di pressione richiesta per sormontare la resistenza per attraversare le arterie nei vasi capillari e nella parte posteriore tramite le vene è ancora più difficile da caratterizzare in termini di scala. La zona rappresentativa più grande riduce la resistenza ma la resistenza lunga di aumenti di lunghezza. Il risultato netto di queste influenze delle due scale sembra essere che la differenza di pressione richiesta per guidare l'anima attraverso la massa della creatura è inversamente proporzionale alla scala. La differenza di pressione imposta sarebbe il massimo delle due differenze richieste di pressione.

Sono indicate sotto le pressioni sanguigne tipiche per le creature delle scale differenti.

Pressione sanguigna contro altezza e peso per varie creature
Creatura Anima
Pressione
(millimetro Hg)
Altezza di
Testa qui sopra
Cuore
(millimetro)
Peso (grammi)
Umano 120 500 90000
Mucca 157 500 800000
Anatra 162 100 2000
Gatto 129 100 2000
Cavia 60 25 100
Capra 98 400 30000
Maiale 128 200 150000
Scimmia 140 200 5000
Cane 120 200 5000
La Turchia 193 300 15000
Rana 24 25 50
Giraffe 300 3000 900000
Serpente 55 25 100

Il lineare del logaritmo di pressione sul logaritmo di altezza dà il seguente risultato:


log(pressione) = 1.203 + 0.377 *log(altezza)
R² = 0.675
 

Il lineare del logaritmo di pressione sul logaritmo di peso rende:


log(pressione) = 1.45 + 0.154 *log(peso)
R² = 0.619
 

Se la pressione sanguigna fosse proporzionale alla scala allora il coefficente per * il ceppo (altezza) sarebbe 1.0 e per * il ceppo (peso) sarebbe 0.333 poiché peso a proporzionale al cubo della scala. I coefficenti di regressione non sono vicino ai valori teorici ma sono dell'ordine di grandezza adeguato per accettare la pressione sanguigna come essendo proporzionali alla scala.

Il volume del cuore di una creatura è proporzionale al cubo della scala. Il volume dell'anima da spostare è inoltre proporzionale al cubo della scala. Dall'analisi precedente la velocità di flusso è proporzionale alla scala. Di conseguenza il tempo richiesto per evacuare il volume del cuore è proporzionale alla scala. Ciò significa che il tasso di battito cardiaco è inversamente proporzionale alla scala. La seguente tabella dà le frequenze cardiache per un certo numero di creature.

Tassi di battito cardiaco degli animali
Creatura Frequenza cardiaca media
(battimenti per
minuto)
Peso
(grammi)
Umano 60 90000
Gatto 150 2000
Piccolo cane 100 2000
Cane medio 90 5000
Grandi cani: 75 8000
Criceto 450 60
Pulcino 400 50
Pollo 275 1500
Scimmia 192 5000
Cavallo 44 1200000
Mucca 65 800000
Maiale 70 150000
Coniglio 205 1000
elefante 30 5000000
giraffe 65 900000
grandi balene 20 120000000

Una regressione del logaritmo della frequenza cardiaca sul logaritmo di peso rende la seguente equazione:

Se la frequenza cardiaca fosse esattamente inversamente proporzione per regolare il coefficente per * il ceppo (peso) sarebbe - 0.333. Ciò è perché la scala è proporzionale alla radice di cubo di peso. Il coefficente di - 0.2 indica che la frequenza cardiaca è data un'equazione della forma


frequenza cardiaca = A (scala) b
dove b= - 0.6
 :

Un'ipotesi saliente è che il cuore animale è buono per un numero fisso di battimenti. Questa ipotesi può essere esaminata confrontando il prodotto della frequenza cardiaca e della longevità medie ad animali differenti. Poiché la frequenza cardiaca è nei battimenti al minuto e la longevità ha luogo durante gli anni che il numero di battimenti del cuore al corso della vita è circa 526 mila volte il valore del prodotto. I dati per una selezione degli animali sono:

Battiti cardiaci di corso della vita e formato animale
  Peso Frequenza cardiaca Longevità Prodotto Battiti cardiaci di corso della vita
Creatura (grammi) (/minuto) (anni)   (miliardi)
Umano 90000 60 70 4200 2.21
Gatto 2000 150 15 2250 1.18
Piccolo cane 2000 100 10 1000 0.53
Cane medio 5000 90 15 1350 0.71
Grandi cani 8000 75 17 1275 0.67
Criceto 60 450 3 1350 0.71
Pollo 1500 275 15 4125 2.17
Scimmia 5000 190 15 2850 1.50
Cavallo 1200000 44 40 1760 0.93
Mucca 800000 65 22 1430 0.75
Maiale 150000 70 25 1750 0.92
Coniglio 1000 205 9 1845 0.97
elefante 5000000 30 70 2100 1.1
giraffe 900000 65 20 1300 0.68
grande balena 120000000 20 80 1600 0.84

Anche se la mancanza di dipendenza è visivamente chiara la conferma in termini di analisi di regressione è:


log(battiti cardiaci di corso della vita) = 9.006 - 0.0046*log(peso)
R² = 0.0018
 

Il t-rapporto per il coefficente del pendio è un 0.15 insignificante, confermando che non ci è dipendenza dei battiti cardiaci di corso della vita sulla scala del formato animale.

Se un cuore è buono per appena un numero fisso di battimenti, ad esempio un miliardo, quindi la longevità del cuore è questa quota fissa dei battimenti divisi dalla frequenza cardiaca. Dalla suddetta equazione per la frequenza cardiaca, la durata della vita (limitata dalla funzione del cuore) sarebbe proporzionale alla scala alzata alle 0.6 alimentazioni.

I dati per verificare questa deduzione sono:

Durata della vita contro peso per varie creature
Creatura Peso (grammi) Durata
(anni)
Umano 90000 70
Mucca 800000 22
Anatra 2000 10
Gatto 2000 15
Cavia 100 5
Capra 30000 15
Maiale 150000 25
Scimmia 5000 25
Cane 5000 15
La Turchia 15000 5
Rana 50 3
Giraffe 900000 25
Serpente 100 10

Per i dati nella suddetta tabella, evidentemente molto di massima e sparso, la regressione del logaritmo della durata della vita sul logaritmo di peso dà


log(durata della vita) = 0.970 + 0.191 *log(peso)
R del ² = 0.527
 

Così l'effetto netto della scala sulla longevità animale è positivo. Considerare quel peso è proporzionale al cubo della scala lineare di un animale che la suddetta equazione in termini di scala sarebbe


log(durata della vita) = 0.970 + 0.573 *log(scala)
 

Ciò dice che se un animale è costruito su una scala più grande 10 per cento avrà una durata della vita più di lunghezza 6 per cento.


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