Большие размеры нужны морским животным, чтобы лучше дышать

Много кислорода означает интенсивный обмен веществ, а он даёт энергию, необходимую для роста (хотя избыток кислорода чреват также и укорочением жизни — из-за агрессивных кислородных радикалов, которые неизбежно появляются в реакциях клеточного дыхания).

До сих пор учёные думали, что современные морские гиганты вроде китов, гигантских акул, креветок и т. д. сумели, так сказать, разрастись благодаря избытку кислорода в воде. Крупные морские существа обычно живут в полярных широтах, где запасы кислорода больше, чем на тёплом экваторе. Однако экологи из Ливерпульского университета (Великобритания) полагают, что исключительные размеры китов и прочих с избытком кислорода вовсе не связаны. По их словам, дело тут не в абсолютном содержании кислорода в воде, а в его доступности: большие размеры тела нужны именно для того, чтобы облегчить поступление живительного газа в организм.

Учёные обратили внимание на то, что в холодной воде кислорода не только больше: он ещё и медленнее диффундирует (что понятно, так как скорость диффузии напрямую зависит от температуры). То есть газа в воде может быть сколь угодно много, но если животное, например, израсходовало вокруг себя весь кислород, то следующие его порции займут место израсходованных далеко не сразу. Между тем животные должны постоянно вентилировать среду вокруг, заменяя бескислородную воду на содержащую кислород. Ни в коем случае нельзя допустить, чтобы вокруг тела образовался неподвижный слой воды: из-за этого можно просто-напросто задохнуться. Причём неважно, всасываете ли вы кислород всей поверхностью тела или используете жабры: бескислородный слой помешает дышать как в том, так и в другом случае.

А в холодной воде этот безвоздушный слой оказывается ещё более вязким (поскольку вязкость опять же зависит от температуры), а потому и более опасным, чем в воде тёплой. И вот исследователи сравнили, как ведёт себя слой воды вокруг тела животного в зависимости от размеров последнего. Оказалось, что крупным существам проще побороть вязкость холодной воды и обеспечить приток кислорода: гидродинамика водяных потоков вокруг гиганта такова, что водообмен происходит без значительных энергетических затрат. Вот почему в полярных водах эволюция благоволила большим экземплярам, будь то китовая акула или огромный краб.

Именно физические свойства холодной воды и растворённого в ней кислорода заставили обитателей полярных морей так сильно увеличиться в размерах. Биологи подчёркивают, что такая закономерность работает только для водных животных: всё-таки атмосферный кислород более подвижен, и наземным животным образование бескислородного воздушного слоя вокруг тела не грозит.

Результаты исследования будут опубликованы в журнале Functional Ecology.