47,332
עריכות
שינויים
קפיצה לניווט
קפיצה לחיפוש
שורה 5:
שורה 5: + + + + − + שורה 15:
שורה 19: + + + + + +
←סיבות יסוד להבדלי תפקוד בגלל שינויי גודל
==סיבות יסוד להבדלי תפקוד בגלל שינויי גודל==
==סיבות יסוד להבדלי תפקוד בגלל שינויי גודל==
סיבה מרכזית ליתרונות או חסרונות לגודל היא הבדלים בשינוי בתפקוד של [[מערכת מורכבת]] כאשר משנים בה פרמרטר של סקאלה - אם מגדילים את גודל המערכת עצמה או משכפלים מערכת כזו (ביצורים חיים - מגדילים את מספר היצורים החיים) - אזי השינוי בפרמטר אחד משתנה בהתאם ליחס אחד ואילו פרמטר אחר משתנה בהתאם ליחס אחר. לדוגמה כאשר תא חי, הנפח שלו גדל ביחס לחזקה שלישית, אבל שטח הפנים שלו גדל ביחס לחזקה שניה. דבר זה משפיע על תפקודים שונים של התא בדרכים שונות - לדוגמה כמות האברונים בתא היא פונקציה של נפח התא ואילו היכולת של התא לתקשר עם הסביבה החיצונית או להתגונן מפניה תלויה בשטח הפנים.
סיבה אחרת היא יכולת להחזיק תתי-מערכות רבות או מורכבות יותר במערכת גדולה יותר. דוגמה לכך היא תא קריוטי בעל תתי-מערככות רבות יותר ובעלות התמחות רבה יותר לעומת תא אאוקריוטי. בהכרח הדבר מאלץ תאים כאלה להיות גדולים יותר. גודלם של התאים גורם לאילוצים שונים - לדוגמה כדי לאפשר לתאי דם להעביר חמצן בקלות עליהם להיות מסוגלים להדחק במעברים צרים - ומסיבה זו כנראה הם חסרי גרעין משלהם ולכן יכולים להיות קטנים יותר מתאים קריוטים רגילים.
אפשר להבחין בין יתרונות לגודל פנים-קבוצתיים (שאינם תלויים בסביבה החיצונית) לבין כאלה שתלויים ביחס בין גודל הקבוצה לבין הסביבה. השאלה היא האם יש יחס כללי בין הוצאות האנרגיה לצורכי תחזוקה פנימית לשמירת [[הומוסטטיס]] לבין מושג של גודל (יחס נפח-שטח פנים).
אפשר להבחין בין יתרונות לגודל פנים-קבוצתיים (שאינם תלויים בסביבה החיצונית) לבין כאלה שתלויים ביחס בין גודל הקבוצה לבין הסביבה. השאלה היא האם יש יחס כללי בין הוצאות האנרגיה לצורכי תחזוקה פנימית לשמירת [[הומוסטטיס]] לבין מושג של גודל (יחס נפח-שטח פנים).
===יחס נפח -שטח פנים וזרימת חום===
===יחס נפח -שטח פנים וזרימת חום===
בגוף תלת-מימדי כמו כדור, גליל הנפח גדל בחזקה שלישית יחסית לרדיוס שלו, אבל המעטפת גדלה בחזקה שנייה יחסית לרדיוס שלו. לכן כאשר מסתכלים על כדור גדול יותר, גדל היחס בין הנפח לשטח-הפנים. והיחס בין השטח להיקף גדל עם גודל המעגל. מסיבות אלה כאשר יש צורך לצמצם את זרימת החום מגוף מסויים אל סביבתו (או להפך), יש יתרון אנרגטי לגודל בגלל הירידה בשטח הפנים היחסי, ככל שהמאסה גדלה.
בגוף תלת-מימדי כמו כדור, גליל הנפח גדל בחזקה שלישית יחסית לרדיוס שלו, אבל המעטפת גדלה בחזקה שנייה יחסית לרדיוס שלו. לכן כאשר מסתכלים על כדור גדול יותר, גדל היחס בין הנפח לשטח-הפנים. והיחס בין השטח להיקף גדל עם גודל המעגל. מסיבות אלה כאשר יש צורך לצמצם את זרימת החום מגוף מסויים אל סביבתו (או להפך), יש יתרון אנרגטי לגודל בגלל הירידה בשטח הפנים היחסי, ככל שהמאסה גדלה.
פינגווינים קיסריים זכרים שנאלצים להתמודד עם טמפרטורה קרה באנטרקטיקה בזמן הדגירה על הביצים, מתקבצים במבנה עגול ומהודק ושומרים על תחלופה של פינגווינים שנמצאים בשולי המבנה. באופן כזה זרימת יש אובדן חום נמוך יותר.
פינגווינים קיסריים זכרים שנאלצים להתמודד עם טמפרטורה קרה באנטרקטיקה בזמן הדגירה על הביצים, מתקבצים במבנה עגול ומהודק ושומרים על תחלופה של פינגווינים שנמצאים בשולי המבנה. באופן כזה זרימת יש אובדן חום נמוך יותר.
===שלד חיצוני ויכולת נשיאת משקל===
חרקים הם בעלי חיים מוצלחים מאד מבחינה אבולוציונית וקיימים כ-400 מיליון שנה. עם זאת חרקים מצויים רק עד גודל מסויים.אין חרקים בגודל חתול או חזיר. סיבה יסודית לכך היא חסרון לגודל של שלד חיצוני. לחרקים יש שלד חיצוני שתומך את שאר איברי הגוף, מעניק להם הגנה מסויימת מפני טורפים ומפני כוחות חיצוניים (כמו טיפות גשם). השלד החיצוני מאפשר ליצורים כמו נמלים להניף משאות כבדים פי 10 ממשקל גופם בלי להמעך. אבל לשלד חיצוני יש שני חסרונות מרכזיים - חסרון אחד הוא שהוא מקשה על נשימה שעובדת בעקרון של פעפוע שקיימת אצל יונקים וחרקים, אבל מתקשה להתקיים כאשר העור מכוסה שלד עבה. החסרון השני הוא שהיחס בין כמות השרירים לבין השלד החיצוני משתנה לרעה כאשר הגוף גדול יותר - השלד נדרש להיות עבה יותר ולכן הוא שוקל יותר בפני עצמו ומשקלו גדל עם הנפח (בחזקת שלוש) סרבול דומה מתרחש בקרב אבירים של ימי הביניים. ככל שהחרק גדול יותר כך הוא צריך להשקיע חלק גדול יותר מהאנרגיה שלו בתנועה והוא מסורבל יותר. הפתרון של בעלי חיים גדולים יותר - דו-חיים, זוחלים ציפורים ויונקים הוא שלד חיצוני. השימוש בשריון חיצוני מוגבל ליצורים מסורבלים מעטים (כמו צבים, קיפודים) או ליצורים שחיים במים (כמו צבי ים, או תנינים), תפקיד שריון זה הוא לספק הגנה ולא לשאת את משקל הגוף.
===שיקולים של גודל תאים===
תאים שונים הם בעלי גודל שונה, בהתאם לתפקוד שלהם. תאי חיידקים הם קטנים בהרבה בגלל שאין להם גרעין ואין להם עברונים רבים שיש בתאים קריוטיים. מבחינה אבולוציונית אלו התאים הקדומים יותר שממשיכים להתקיים ביעילות רבה גם היום. תאים בעלי גרעין מתפקדים אחרת והם גדולים בהרבה.
==דוגמאות ליתרונות לגודל==
==דוגמאות ליתרונות לגודל==