Ich habe heute diesen Webcomic gelesen:
Von: abscheulich.cc
Ich habe keine Ahnung, woher der Autor sein Factoid über die Milliarden Herzschläge hat. Aber es klingt interessant. Die Beispiele, die mir einfallen (Kaninchen, Menschen, Elefanten, besagter Kolibri) scheinen die Theorie zu stützen, dass größere Kreaturen sowohl einen langsameren Herzschlag haben als auch länger leben. Gibt es wirklich so einen Trend, oder übersehe ich die Gegenbeispiele? Und wenn ja, wie nah kommt es der „Ein-Milliarde“-Zahl?
JA, hinter der Behauptung „ 1 Milliarde Herzschläge “ steckt etwas Wahres.
Und wenn ich „einige“ sage, meine ich, dass der Schöpfer des Comics es nicht einfach aus dem Nichts erfunden hat.
Obwohl es nicht buchstäblich stimmt , dass alle Tiere 1 Milliarde Herzschläge bekommen, bevor sie sterben, wurde ein Zusammenhang zwischen der Stoffwechselrate (die mit der Herzfrequenz zusammenhängt) und der Lebensdauer beobachtet.
San José State University - Langlebigkeit und Maßstab der Tiere :
Herzfrequenz und Lebenserwartung bei Säugetieren und Menschen:
Lebenserwartung und Gesamtherzschläge pro Leben bei Säugetieren und Menschen:
Als logische Folge kann der basale Energieverbrauch pro Herzschlag und Herzmasse für alle Tiere gleich sein .Dies deutet darauf hin, dass die Lebensdauer durch die grundlegende Energetik der lebenden Zellen vorbestimmt ist und dass die offensichtliche umgekehrte Beziehung zwischen Lebensdauer und Herzfrequenz die Herzfrequenz als Marker für die Stoffwechselrate erkennen lässt.
Dies kann beispielhaft veranschaulicht werden, indem man die große Bandbreite physiologischer Herzparameter zwischen einem der kleinsten, der Spitzmaus mit einem Gewicht von 2 g, und dem größten existierenden Säugetier, dem Blauwal mit 100.000 kg, betrachtet.
Trotz eines millionenschweren Unterschieds in Körpergewicht, Herzgewicht, Schlagvolumen und insgesamt pro Leben gepumptem Blut sind der Gesamtsauerstoffverbrauch und der ATP-Verbrauch pro Masseneinheit und Leben zusammen mit der Gesamtzahl der Herzschläge pro Leben nahezu identisch.
[ Quelle ]
Mäuse und Elefanten: Eine Frage des Maßstabs
Wenn die Tiere größer werden, von der winzigen Spitzmaus bis zum riesigen Blauwal, verlangsamen sich die Pulsfrequenzen und die Lebensspanne verlängert sich, was dazu führt, dass die Anzahl der Herzschläge während eines durchschnittlichen Aufenthalts auf der Erde in etwa gleich bleibt, etwa eine Milliarde.
Mysteriöserweise ändern sich diese und eine Vielzahl anderer Phänomene mit der Körpergröße gemäß einem präzisen mathematischen Prinzip, das als „ Viertel-Potenz-Skalierung “ bezeichnet wird .
[...]
Es könnte scheinen, dass, weil eine Katze hundertmal schwerer ist als eine Maus, ihre Stoffwechselrate, die Intensität, mit der sie Energie verbrennt, hundertmal höher wäre. Schließlich hat die Katze hundertmal mehr Zellen zu ernähren.
Aber wenn dem so wäre, würde das Tier schnell von einem Anfall katzenartiger Selbstentzündung oder zumindest einem sehr schlimmen Fieber verzehrt werden. Der Grund: Die Oberfläche, auf der ein Lebewesen die Wärme der Stoffwechselfeuer abführt, wächst nicht so schnell wie seine Körpermasse .
Um dies zu sehen, betrachten Sie eine Maus als Annäherung an eine kleine Kugel. Wenn die Kugel auf Katzengröße größer wird, nimmt die Oberfläche entlang zweier Dimensionen zu, aber das Volumen nimmt entlang dreier Dimensionen zu. Die Größe des biologischen Kühlers kann unmöglich mit der Größe des Stoffwechselmotors mithalten.
Die Dinge verhalten sich in verschiedenen Maßstäben unterschiedlich, aber es gibt geordnete Wege – Skalierungsgesetze – die einen Bereich mit einem anderen verbinden.
Stoffwechselrate und Kleibers Gesetz :
Die ersten genauen Messungen der Körpermasse im Vergleich zur Stoffwechselrate im Jahr 1932 zeigen, dass die Stoffwechselrate R für alle Organismen dem 3/4-Potenzgesetz der Körpermasse folgt .
R ~ M 3/4
Dies ist als das Kleibersche Gesetz bekannt .
Die Gründe hinter dem Potenzgesetz sind noch nicht vollständig geklärt , obwohl es natürlich Theorien gibt. Aber da die Frage des OP nicht wirklich nach einer Erklärung fragt, halte ich es für in Ordnung, es dem interessierten Leser zu überlassen, durch die Links oben und unten zu klicken, um mehr über die vorgeschlagenen Theorien zu erfahren (außerdem glaube ich, dass dies meine Antwort gerecht machen würde unerträglich lang, wenn ich sie in meinen Post einbaue) .
Mehr:
Nein, das ist nicht wahr. Die Daphniidae leben nur etwa 18,2 Millionen Herzschläge, was nicht einmal annähernd dem (sehr lockeren) Kriterium "innerhalb einer Größenordnung" entspricht. Es gibt auch andere Arten. Nicht alle Tiere haben "rund eine Milliarde" Herzschläge.
Ein gutes Gegenbeispiel für Säugetiere ist der nordamerikanische Schwarzbär . Selbst wenn sie keinen Winterschlaf halten, haben sie nur etwa 55 Schläge pro Minute und leben nur etwa 25 Jahre. Selbst wenn es nie in den Ruhezustand versetzt wurde, sind das nur 700 Millionen Schläge pro Leben. Wenn sie Winterschlaf halten, verlangsamt sich ihre Herzfrequenz bis zu sieben Monate lang auf 14 Schläge pro Minute. Selbst in einer kurzen Winterschlafsaison von nur 5 Monaten (jedes Jahr für ihre gesamte Lebensdauer) würden sie nur 500 Millionen Beats bekommen.
Das Gerücht, das Sie gefunden haben, hat mit einer Geschichte aus den USA heute den „Mainstream“ erreicht und ist nur eines dieser trendigen Dinge, die man auf einer Cocktailparty sagen kann, um klug zu klingen.
Es hilft nicht, dass diese ganze Sache mit der Stoffwechselrate verwechselt wird, was nicht dasselbe ist wie die Herzfrequenz. Der größte Teil der aktuellen Forschung dreht sich um Dinge wie Stoffwechselrate, Produktion freier Radikale usw. Wenn Sie diese Zusammenfassung lesen, die von dieser Geschichte verwendet wird, werden Sie sehen, dass es um Stoffwechselrate geht (normalerweise als „Lebensrate“ zusammengefasst) und selbst das wird stark in Frage gestellt, weil tatsächliche Beobachtungen dazu neigen, mit den Schlussfolgerungen der Theorie in Konflikt zu geraten. Die Zusammenfassung macht auch sehr deutlich, dass es sich hier nicht um eine Frage handelt, auf die es schon eine klare Antwort gibt.
Eine genauere Aussage könnte lauten: "Alle Tiere, die ein Nachrichtenreporter nachschlagen könnte, befanden sich irgendwo in der gleichen vagen Umgebung von einer Milliarde Herzschlägen." Oder für eine bessere Erklärung, wie dies zu Nachrichten wurde ...
Bei Säugetieren trifft dies mit einem Fehler von 50 % zu, und die Studie, die diese Idee begründete, ist die folgende:
Bei Säugetieren besteht eine umgekehrte halblogarithmische Beziehung zwischen Herzfrequenz und Lebenserwartung. Das Produkt dieser Variablen, nämlich die Anzahl der Herzschläge/Lebensdauer, sollte einen mathematischen Ausdruck liefern, der für jede Art eine vorbestimmte Anzahl von Herzschlägen in einem Leben definiert. Diagramme der berechneten Anzahl von Herzschlägen/Lebensdauer bei Säugetieren gegen Lebenserwartung und Körpergewicht (allometrische Skala von 0,5 x 10 (6)) sind innerhalb einer Größenordnung bemerkenswert konstant und betragen im Durchschnitt 7,3 +/- 5,6 x 10 (8). ) Herzschläge/Lebensdauer.
Allerdings habe ich diesen Artikel nicht sofort gefunden, also habe ich mein eigenes Diagramm und meinen eigenen Datensatz erstellt. Erraten Sie, was? Ich habe festgestellt, dass die Schlussfolgerungen des obigen Artikels eigentlich ziemlich falsch sind, wenn man sie auf Nicht-Säugetierarten ausdehnt . Ich habe die meisten meiner Daten aus Peer-Review-Literatur.
Die Ergebnisse können auf dem folgenden Diagramm abgelesen werden:
So lesen Sie das Diagramm
Diskussion
Reptilien, Vögel, Insekten und Säugetiere teilen eindeutig nicht die gleiche Herzphysiologie. Es ist also nicht gerechtfertigt, die gleiche Laufleistung zu erwarten.
Vergleichen Sie zum Beispiel den Kanarienvogel und den Elch: Beide haben die gleiche Lebenserwartung von 22 Jahren, aber ersterer hat einen Herzschlag von ~1000 Schlägen pro Minute, während letzterer ~50 Schläge pro Minute hat. Daraus folgt, dass das Herz eines Kanarienvogels 20-mal stärker schlägt als das Herz eines Elchs. Es gibt viele Beispiele wie dieses im Datensatz.
Datensatz
Der Datensatz ist hier verfügbar (zusammen mit 32 Referenzen).
Es gab keine Möglichkeit, es hierher zu passen.
Seltsamerweise las ich heute ein älteres populärwissenschaftliches Buch und es enthielt ein Kapitel, das dieser Beziehung gewidmet war.
Diese besagt, dass das Verhältnis von Atemzeit zu Herzschlagzeit bei Säugetieren jeder Körpergröße 4,0 beträgt. Mit anderen Worten, alle Säugetiere, unabhängig von ihrer Größe, atmen einmal alle vier Herzschläge. Kleine Säugetiere atmen und schlagen schneller als große Säugetiere, aber sowohl Atem als auch Herz verlangsamen sich relativ schnell, wenn Säugetiere größer werden.
Die Lebenszeit skaliert auch mit der gleichen Rate wie das Körpergewicht (0,28-mal so schnell, wie wir uns von kleinen zu großen Säugetieren bewegen). Das bedeutet, dass auch das Verhältnis von Atemzeit und Herzschlagzeit zur Lebenszeit über den gesamten Größenbereich von Säugetieren konstant ist. Wenn wir eine ähnliche Berechnung wie oben durchführen, stellen wir fest, dass alle Säugetiere, unabhängig von ihrer Größe, im Laufe ihres Lebens etwa 200 Millionen Mal atmen (ihr Herz schlägt also etwa 800 Millionen Mal). Kleine Säugetiere atmen schnell, leben aber nur kurze Zeit. Gemessen an der inneren Uhr ihres eigenen Herzens oder dem Rhythmus ihrer eigenen Atmung leben alle Säugetiere zur gleichen Zeit.
Darin heißt es, dass Galileo einer der ersten war, der die Existenz solcher Beziehungen bemerkte, aber dass die Methoden für die empirische Berechnung von "WR Stahl, B. Günther und E. Guerra in den späten 1950er und frühen 1960er Jahren" entwickelt wurden.
Die Zahlen, die das Kapitel behandelt, beziehen sich auf Säugetiere, aber es wird auch qualitativ behauptet, dass die Beziehung für viele andere Tiere gilt (außer Menschen, was durch unsere evolutionäre Strategie der Neotenie erklärt wird).
Die Quelle, die ich zitiere, ist Stephen Jay Goulds Buch "The panda's thumb", Kapitel 29, "Our allotted lives".
Tschad
Fred
David Thornley
Coomie
Nikolaus Barbulesco
Fred
Fred