Давно интересует вопрос энергобаланса у живых организмов: уровень энергии, который можно извлечь из пищи к уровню энергии, который тратится в процессе движения и вообще жизнедеятельности.
Особенно интересно это проследить на примере небольших теплокровных организмов, как птицы с большим уровнем выхода механической энергии в мышцах при полете. Возьмем воробья. Средняя масса птицы – всего 30 грамм. Не смотря на свои размеры – очень небольшая масса. Желудок у воробья крохотный способный вместить считанные граммы пищи.
Сколько энергии содержится в пище? В 1г белка содержится 4 ккал, в 1г жира – 9 ккал, в 1г углеводов – 4 ккал. Жиров в пище не много, будем считать, что в 1 г пищи воробья содержится 5 ккал. Воробей почти все время находится в состоянии поиска пищи. Пусть, он питается 5 раз в сутки по 5 г. 25 г – это 125 ккал/сутки может извлечь его организм из пищи.
1 килокалория в час [ккал/ч] = 1,163 Вт. Выход энергии из пищи 5,21 ккал/час или 6 Вт*ч
А сколько он тратит энергии? В особенности сколько производят механической энергии его мышцы в полете?
Температура воробья 44 градусов. И зимой и летом. Сердце бьется с частотой до 850 ударов в минуту. При полете – до 1000 ударов в минуту. Для поддержания такой высокой температуры и работы мышц сердца и крыльев – нужно много энергии.
Есть данные, что 1 кг мышц потребляют всего 13 ккал в сутки. Масса мышц воробья примерно 10 гр. Т.е. тратят они 0,13 ккал/сут в спокойном состоянии. А на полет нужно в разы или на порядок больше. Беспрерывно лететь воробей может не дольше 20 минут. Он не может обходится без пищи более 2 суток, нет у него запасов гликогена и жира, как у млекопитающих.
У воробья есть теплоизоляция – оперение. Но оно не на 100% перекрывает теплопотери тела в мороз. И лапы голые - через них происходят солидные теплопотери в мороз. Откуда столько тепла и энергии вырабатывается из 25 грамм пищи в суки?
Еще интересный факт. Температура организма человека 36,6 гр – не просто так выбрана природой или Творцом (кому как удобно). При этой температуре у воды наименьшая теплоемкость. Т.е. при этому будут наименьшие затраты тепла на поддержание этой температуры.
А воробей со своими 44 градусами – не оптимальная физическая система, он тратит больше энергии по сравнению с тем, если бы имел температуру как у нас, 36,6 гр.
Тепло вырабатывают митохондрии в клетках, они же синтезируют АТФ, которое участвует в энергообмене мышц. Возможно, идет синтез веществ с большим энерговыходом по сравнению с окислением первоначальной органики пищи.
Вообще, исследований на эту тему энергобаланса у теплокровных не встречал. Но тема интересная, как и тема откуда в яйцах курицы столько кальция, если она столько этого химического элемента не потребляет. Была информация, что бактерии могут синтезировать одни химические элементы из других. Может быть, и с энергией так же. И пища – это лишь сырье для нанореакторов внутри клеток?