|
Makarieva A.M., Gorshkov V.G., Li B.-L. (2005) Revising the
distributive networks models of West, Brown and Enquist (1997) and
Banavar, Maritan and Rinaldo (1999): Metabolic inequity of living tissues
provides clues for the observed allometric scaling rules. Journal of
Theoretical Biology, 237, 291-301,
doi:10.1016/j.jtbi.2005.04.016.
PDF (270 Kb).
Copyright 2005 Elsevier Ltd. Further reproduction or electronic distribution is not permitted.
|
Basic assumptions of two distributive network models designed to explain
the 3/4 power scaling between metabolic rate and body mass are
re-analysed. It is shown that these models could have consistently
accounted for the observed scaling patterns if and only if body mass
M had scaled as L4, where L is body
length, in the model of Banavar et al. (1999, Nature 399, 130-132), or if
spatial volume VF occupied by the distributive network
had scaled as M 3/4 in the model of West et al.
(1997, Science 276, 122-126). Lack of agreement between these predictions
and observational evidence invalidates both models rendering them
mathematically controversial. It is further shown that consideration of
distributive networks can nevertheless yield realistic values of scaling
exponents under the major assumption that living organisms are designed
such as to keep the mass-specific metabolic rate of important functional
tissues in the vicinity of a size-independent optimum value.
Mass-specific metabolic rate of subsidiary mechanical tissues can be
small and vary with body mass. Different patterns of spatial distribution
of metabolically active biomass within the organism result in different
patterns of allometric scaling. From the available evidence the
presumable optimum value of mass-specific metabolic rate of living matter
is estimated to be in the vicinity of 1 - 10 W kg-1.
Related publications: Gorshkov (1981)
Makarieva, Gorshkov, Li (2005) FE
Makarieva, Gorshkov, Li (2004) EM
|
to publications of VG Gorshkov and AM Makarieva
biotic regulation of the environment: main page |
|
Макарьева А.М., Горшков В.Г., Ли Б.-Л. (2005)
Пересмотр моделей распределительных систем Веста, Брауна и Энквиста (1997)
и Банавара, Маритана и Ринальдо (1999): Различие в метаболизме живых тканей позволяет объяснить
наблюдаемые аллометрические скейлинговые закономерности.
Journal of Theoretical Biology, 237, 291-301,
doi:10.1016/j.jtbi.2005.04.016.
PDF (англ., 270 Кб).
|
Проанализированы базовые положения двух моделей распределительных систем,
созданных с целью объяснения показателя 3/4 в степенной зависимости
метаболической мощности от массы тела. Показано, что эти модели
давали бы непротиворечивое объяснение наблюдаемых скейлинговых закономерностей
в том и только в том случае, если бы масса тела организма менялась бы
как L4, где L -
длина тела, в модели Банавара и др.
(1999, Nature 399, 130-132), или если бы объем
VF , занимаемый распределительной системой,
менялся бы как M 3/4 в модели Веста и др.
(1997, Science 276, 122-126). Ни одно из этих предсказаний
не согласуется с наблюдениями, что свидетельствует о математической
противоречивости обеих моделей. Тем не менее, показано, что
на основе рассмотрения распределительных систем можно получить
реалистические значения степенных показателей аллометрических зависимостей
в предположении, что живые существа организованы так,
чтобы удельная метаболическая мощность важных функциональных тканей
поддерживалась бы вблизи не зависящей от размера оптимальной величины.
Удельные метаболические мощности вспомогательных механических тканей
могут быть низкими и варьировать с массой тела. Различные принципы
пространственного распределения метаболически активной биомассы внутри
организма приводят к различным аллометрическим зависимостям.
По имеющимся данным наблюдений предполагаемая оптимальная величина
удельной метаболической мощности живой материи составляет
1 - 10 Вт кг-1.
Родственные публикации: Горшков (1981)
Макарьева, Горшков, Ли (2005) FE
Макарьева, Горшков, Ли (2004) EM
|
к публикациям ВГ Горшкова и АМ Макарьевой
биотическая регуляция окружающей среды: главная страница
|