эффективность дыхания гигантских насекомых

[Labinnac]

 Но тут дело в том, что трахеи+гемоцианин в крови куда как эффективней просто трахей.

Ну да. Просто коллега выше сомневался, что такое бывает.

[Zenitchik]

паукообразных не трахей, а лёгочных мешков

В частности - у всех пауков есть хотя бы два лёгочных мешка. А у четырёхлёгочных пауков - нет трахей.

[Звёзды Светят]

гипотетическое крупное насекомое размером с человека будет иметь и аналог крови и все будет в дырках от трахей. 

 

Причём в земной атмосфере в эти дырки нужно будет вставить ещё и вентиляторы....

 

http://fai.org.ru/forum/topic/45567-v-trave-kuznel-sidechik…/?page=20#comment-1543663

 

А вообще-то по этой Теме первый вопрос на Засыпку:

 

В реале насекомые в принципе могут быть много крупнее.

Те же муравьи могут быть величиной с жуков-оленей.

Почему же они такие мелкие?!....

А не вот такие -

 

[Labinnac]

То, что отслоилось от желудка

А если трахеи отслоились?

[Zenitchik]

А если трахеи отслоились?

Они, вроде, не на всю глубину кутикулой покрыты. Вытягивают

Почему же они такие мелкие?!

Кстати говоря, они и с осами по размеру никогда не сравниваются.

[Эрнесто де Сырно]

Сотням тысяч мельчайших трубочек. Причем разного диаметра. 

Какая разница? Позвоночным ведь надо продавить такой же объем, но более вязкой и тяжелой крови. 

 Но тут дело в том, что трахеи+гемоцианин в крови куда как эффективней просто трахей.

Возможно. Но тогда не совсем понятно, почему насекомые от гемоцианина отказались. 

А на этот случай в жидкости есть тельца с связывающими кислород веществами.

Даже с этими связывающими кислород красными тельцами кровь не может растворить больше кислорода, чем содержится в воздухе. Если бы могла, то да, я бы принял ваш аргумент. Но не может ведь. Причем речь идет не о массовой или молярной, а именно объемной доли кислорода при атмосферном давлении. 

Изменено 25 Apr 2019 пользователем Эрнесто де Сырно

[Crusader]

Возможно. Но тогда не совсем понятно, почему насекомые от гемоцианина отказались. 

  А зачем он им был нужен в Каменноугольном периоде? - Им и так было зашибись. Им и сейчас, кстати, зашибись мелкие и не парятся..)

Даже с этими связывающими кислород красными тельцами кровь не может растворить больше кислорода, чем содержится в воздухе.

 Да не в растворённом кислороде дело..)

 Дело в том, что КПД системы тупо выше. То ли вы кучу трубочек сообщающихся с потенциально-опасной внешней средой по всему телу проводите - то ли грузите кровь функцией переноса кислорода и формируете отдельный орган дыхания и наслаждаетесь жизнью.

 Для примера - безлёгочные саламандры. Относительно-крупные позвоночные, лишённые органов дыхания - газообмен происходит через кожу. Но есть нюанс, при этом у них трёхкамерное сердце и кровь переносящая кислород к каждой клеточке тела по замкнутой и разветвлённой кровеносной системе.

 

[Илья]

Какая разница? Позвоночным ведь надо продавить такой же объем, но более вязкой и тяжелой крови. 

Твою мать. Вы реально не понимаете, что жидкость выполняет эту функцию более надежно и успешно, чем сжимаемый газ?

[Илья]

Какая разница? Позвоночным ведь надо продавить такой же объем, но более вязкой и тяжелой крови. 

Вы представляете, сколько дырок по всему телу должно быть у гипотетического реально крупного насекомого, чтобы обеспечить его кислородом?

Это решето. Ломкое, разваливающееся под собственным весом.

 

[Илья]

Какая разница? Позвоночным ведь надо продавить такой же объем, но более вязкой и тяжелой крови. 

Что намного легче. Вы в курсе почему гидропривод эффективней воздушного?

[Эрнесто де Сырно]

Что намного легче. Вы в курсе почему гидропривод эффективней воздушного?

Вот я только что прямым экспериментом ваше утверждение опроверг. Возьмите шприц, попытайтесь перекачать через тонкую и длинную трубочку от капельницы сначала воду, потом воздух. Почувствуйте разницу. 

Почему гидропривод лучше пневматического? Так за счет того, что жидкость несжимаема, мы можем создать давление в 100 атмосфер одним качком одноступенчатого насоса без существенных тепловых потерь. Чтобы сжать воздух до такого давления одноступенчатым насосом не получится просто потому, что в цилиндре есть мертвый объем, который не даст сжать воздух слишком сильно. А еще будут неизбежные проблемы с выделением тепла при сжатии и потерь энергии на это... Но в гидравилческих и пневматических машинах газ/жидкость используются просто в качестве рабочего тела, машину интересует давление вещества, а не само вещество. 

Но к живым существам это не имеет отношения. Им нужен именно сам перекачиваемый газ ( в виде газа, либо в виде раствора). И не нужно давление в 100 атмосфер. 

 

Изменено 26 Apr 2019 пользователем Эрнесто де Сырно

[Илья]

Но к живым существам это не имеет отношения. Им нужен именно сам перекачиваемый газ ( в виде газа, либо в виде раствора). И не нужно давление в 100 атмосфер. 

 Вы только только начинаете понимать, как погляжу. Сделайте следующий шаг. )

[Илья]

Но в гидравилческих и пневматических машинах газ/жидкость используются просто в качестве рабочего тела, машину интересует давление вещества, а не само вещество. 

Имянно. Чем сложней существо, тем сложней кровеносная система. Чем она сложней и разветвленней, тем больше требований к ней. В том числе и к давлению.

 Иначе отдельные области не будут получать кислород в нужных количествах. Для мелкого насекомого все просто. Чем крупней - тем фатальней ситуация.

Это уже не говоря о том, что кровь массу других функций выполняет. И крупное насекомое (величиной с человека) будет вынуждено и трахеить и аналог крови иметь. Две системы вместо одной.  Что дает минус к выживанию. Или старая система система дыхания просто отомрет.  

[Zenitchik]

Им нужен именно сам перекачиваемый газ ( в виде газа, либо в виде раствора). И не нужно давление в 100 атмосфер. 

Скажите, вы систему вентиляции когда-нибудь рассчитывали? Знаете про потерю давления в трубопроводе?

Я, конечно, тоже не копенгаген, но охрана труда у нас на пятом курсе была. Чем сложнее система (больше разветвлений и поворотов) - тем больше нужно давление для того, чтобы рабочее тело по ней просто двигалось.

Изменено 26 Apr 2019 пользователем Zenitchik

[Илья]

Я, конечно, тоже не копенгаген, но охрана труда у нас на пятом курсе была. Чем сложнее система (больше разветвлений и поворотов) - тем больше нужно давление для того, чтобы рабочее тело по ней просто двигалось.

Да, блин. Именно это я и имел в виду с самого начала. А газ очень легко сжимается. Т.е. в сложном биологическом организме неминуемы ситуации, когда в одном члене тела газ сжался и накопился, а в другом его нет ВООБЩЕ. С жидкостью такой фокус провернуть сильно трудней. 

Газ в отдельных частях тела будет застревать, т.к. он склонен к сжатию. Т.е. получится парадоксальная ситуация, когда в одной части тела воздуха до фига,  А в другой нет вообще и эта часть уже умерла и гниет. Чтобы такого не было, надо гонять воздух под запредельным давлением, которого обеспечить мы не в силах.  Не понял, что вы имеете в виду. Еще раз напомню, что воздух через трубку прокачать проще, чем воду при том же сечении.

[Илья]

Я, конечно, тоже не копенгаген, но охрана труда у нас на пятом курсе была. Чем сложнее система (больше разветвлений и поворотов) - тем больше нужно давление для того, чтобы рабочее тело по ней просто двигалось.

ЖИдкость в очень сложной замкнутой системе в силу малой сжимаемости циркулирует стабильно. Газ сжимается. А чтобы он циркулировал стабильно - нужны адские давления. И получается воздушный шарик.  Ну или чудовищная система малых внутренних компрессоров. Как ни крути - жидкость на порядок легче гонять. 

 

[Zenitchik]

ЖИдкость в очень сложной замкнутой системе в силу малой сжимаемости циркулирует стабильно. Газ сжимается

Ну я и говорю, в трубопроводе есть потеря давления. Благодаря несжимаемости жидкости и закону Бернулли - для жидкости она меньше.

[Эрнесто де Сырно]

Сделайте следующий шаг. )

Посмотрел формулу Дарси -Вейсбаха. Там требуемое давление пропорционально плотности. То есть чем тяжелее среда, тем сложнее её прокачать. А так как воздух шде-то на три порядка (в 1000 раз!) легче крови, то и прокачивать его в 1000 раз легче (можно использовать в 1000 раз меньшие давления). Правда, там еще число Ре́йнольдса на много влияет, но его так просто не посчитаешь. 

Ну я и говорю, в трубопроводе есть потеря давления. Благодаря несжимаемости жидкости и закону Бернулли - для жидкости она меньше.

А как же быть с экспериментом со шприцом? Неужели у меня галлюцинации? 

 

[Илья]

А так как воздух шде-то на три порядка (в 1000 раз!) легче крови

Эть. А где в этих рассуждениях про сжимаемость? ) Ведь разжевали Вам все. Воткните шприц в пустую систему артерий (условно). Выдуйте воздух. Вы думаете, откуда-то с другой стороны воздух пойдет? НЕа. Просто внутри системы трубочек (100 000 км) чуток увеличится давление.

Качать в трубочки воздух легко ЛЕГКО. А вот создать надежную систему циркуляции (замкнутой) НЕТ. 

Почему гидропривод лучше пневматического? Так за счет того, что жидкость несжимаема, мы можем создать давление в 100 атмосфер одним качком одноступенчатого насоса без существенных тепловых потерь.

 

 

[Илья]

Но в гидравилческих и пневматических машинах газ/жидкость используются просто в качестве рабочего тела

Имянно. Понимаете хоть чуть-чуть. Жидкость - это очень эффективное рабочее тело для доставки кислорода. 

[Илья]

А как же быть с экспериментом со шприцом? Неужели у меня галлюцинации? 

У вас все данные верны. Но Вы неверно их интерпретируете. 

[Эрнесто де Сырно]

Воткните шприц в пустую систему артерий (условно). Выдуйте воздух. Вы думаете, откуда-то с другой стороны воздух пойдет? НЕа. Просто внутри системы трубочек (100 000 км) чуток увеличится давление.

Тут проблема в том, что если систему оставить без переделок, то обычные капилляры просто перекроит поверхностным натяжением. Но что-то подсказывает, что проблема решаемая. Нужна или система достаточно жестких трубок, чтобы давление тканей их не захлопнуло их. Или система принудительной подачи воздуха, чтобы давление в капиллярах было больше давления в тканях, или какой-то способ уменьшить давление в тканях. ИРЛ у человека в легких реализуется именно этот вариант. Не вижу причин, почему нельзя то же самое сделать у насекомых, с их внешним скелетом. 

Жидкость - это очень эффективное рабочее тело для доставки кислорода. 

Капец какое эффективное. Чтобы перекачать 1 кг кислорода, нужно 5 кг воздуха, либо 500 кг крови (с эритроцитами и гемоглобином) или 300 тонн воды (при атмосферном давлении). Что то подсказывает мне, что выгоднее перекачивать кислород либо в натуральном виде, либо в виде воздуха, либо в каких-то более вместительных, чем гемоглобин, химических соединениях (азотная кислота?) 

[Илья]

Капец какое эффективное.

Да не с точки зрения количества доставки эффективное. А с точки зрения НАДЕЖНОСТИ.

Кислород качать в теории лучше. Но система, где в любой момент может застопориться перекачка из-за неудобно принятой позы и целые участки тела умрут от нехватки кислорода - она совершенно ненадежна. Буквально просто походу можно взять и склеить ласты. Каждый день. 

 

 

[Илья]

Нужна или система достаточно жестких трубок, чтобы давление тканей их не захлопнуло их. Или система принудительной подачи воздуха, чтобы давление в капиллярах было больше давления в тканях

Чот меня смущает то, что Вы сейчас повторяете то, что я писал раньше. Сложная система компрессоров. Т.е. Вы постоянно доходите до того, что остальным понятно...с небольшим запозданием.

Так вот. Вот еще один факт, который все понятен, а Вы до него дойдете чутка попозже. 

Для БОЛЬШОГО организма с большой протяженностью очень сложных артерий - все это не будет работать. 

Т.е. для прямой трубки длинной в сантиметры - Ваши рассуждения верны. Для сотен тысяч километров артерий площадью в пару футбольных полей - неверны совершенно.

Где-то в этом лабиринте воздух застрянет, накопится давление, а в другой области начнется кислородное голодание.

Чем сложней система труб, тем фиговей передача воздуха воздухом.  И тем больше шансов умереть. Просто случайно. 

Скажите, вы систему вентиляции когда-нибудь рассчитывали? Знаете про потерю давления в трубопроводе? Я, конечно, тоже не копенгаген, но охрана труда у нас на пятом курсе была. Чем сложнее система (больше разветвлений и поворотов) - тем больше нужно давление для того, чтобы рабочее тело по ней просто двигалось.

 

 

 

 

 

 

 

[Crusader]

Чтобы перекачать 1 кг кислорода, нужно 5 кг воздуха, либо 500 кг крови

 Опять вы смотря в книгу видите фигу..)

 Очень интересно вы считаете, объём уже поглощённого кровью кислорода равняете к объёму кислорода в воздухе, словно воздух собираетесь вместо крови использовать. Ещё раз напомню, что трахеи сами по-себе не усваивают кислород - они доставляют воздух к тканям, а те уже сами разбираются.

 Так что считать нужно количество усвоенного тканями кислорода в сравнении с количеством усвоенного кислорода кровью.