Формування первинних живих організмів. Критичний рівень маси тіла

Гравітаційні сили не мали практично жодного значення у формуванні первинних живих організмів, де вирішальну роль грали інші фактори. Зокрема, кулястість, властива всім малорозмірним живим структурам, обумовлена силами поверхневого натягу. В той же час мешканці водних басейнів не можуть повністю ізолюватися від непрямого впливу сил притягання Землі (створюють, наприклад, струминну течію води), і життєдіяльність більш великих організмів неможлива без формування опорних структур в тому чи іншому вигляді для збереження форми тіла і розвитку засобів пересування.

У зв’язку з цим лише у дрібних водних організмів інтенсивність метаболізму може знаходитися в суворій пропорційній залежності від маси тіла, але при досягненні якоїсь граничної маси тіла навіть відносно слабкі сили тяжіння починають викликати перебудову функціональних структур і визначати ступеневу залежність показників життєдіяльності від маси тіла.

Для судження про критичному рівні маси тіла, в межах якого сили гравітації ще «неефективні» для цих тварин, можна використовувати дані Л. Проссер, Ф. Браун (1967) про порушення пропорційності між метаболізмом та масою тіла, починаючи приблизно з маси тіла 40 мг. У світлі цих даних стають зрозумілими окремі випадки винятків із правила аллометрических співвідношень для комах.

По всій ймовірності, причина полягає в тому, що маса тіла багатьох видів комах не перевищує декількох десятків міліграмів: зокрема, середня маса тіла кімнатної мухи дорівнює 20 мг, і лише у дорослого таргана маса тіла досягає 75 мг.

маса тіла організмів

Зазначимо, що для комах виявилася нехарактерною тенденція до укрупнення розмірів. У процесі еволюційного розвитку в них замість легких сформувався трубчастий орган з обмеженими можливостями забезпечення киснем великих особин, але в якості компенсації надзвичайно збільшилося число видів — до багатьох сотень тисяч.

Таким чином, прийнявши у увага роль і значення сил гравітації в еволюції життя на Землі, ми отримали ключ до логічному поясненню особливостей метаболізму у різних організмів та з’ясували причини і сутність аллометрических співвідношень біологічних показників тварин з їх масою тіла. Необхідно тільки додати, що загальний характер даної біологічної закономірності був обумовлений як постійно діючими силами гравітації, так і єдністю фізико-хімічної будови спеціалізованих тканин — опорних структур і засобів пересування.

Для умов Землі вибір пластичного матеріалу для побудови організму, зокрема скелета, виявився порівняно обмеженим. Тільки у найдавніших на Землі одноклітинних організмів — радіолярій і діатомей — екзоскелет складався із з’єднань кремнію і стронцію, але потім для додання організму не тільки жорсткості, але і гнучкості природа виробила у вищих тварин однотипну мінералізовану структуру. Як клітинні стінки рослин, так і эндоскелет у тварин, не рахуючи компонентів органічної матриці, що складається виключно з сполук кальцію — кальциту у нижчих і оксиапатита у вищих тварин.

Лише у комах і деяких молюсків екзоскелет представлений полімерної хитино-білкової спеціалізованої тканиною, але і у них еволюціонування шляхом укрупнення організму призвело до «обызвествлению» цих структур, наприклад омарів.