Поддержание энергетического баланса живых систем

Биологи, изучавшие функциональные критерии ароморфоза (А. А. Ухтомский, Н. И. Калабухов, Г. Г. Винберг и др.), учитывали поддержание энергетического баланса живых систем, и прежде всего расход энергии, аккумулированной в макроэргах АТФ, а также энергопотери покоя.

Энергетический баланс регулируется посредством адаптаций, вырабатываемых естественным отбором: формы и размеров тела, структуры и окраски покровов, изменения ритма дыхания, депонирования важнейших энергетических веществ, состава крови и т. д. Важное место в этом процессе занимает поведение, регулирующее снижение энергозатрат организма. Адаптации, управляющие энергетикой, характерны для ароморфной эволюции животных. Так, у теплокровных терморегуляция находится под постоянным контролем высших отделов коры головного мозга (Слоним, 1962). У высших млекопитающих и птиц мозг осуществляет управление локомоторным аппаратом в направлении рационализации и экономичности движений, максимальной экономии мышечных усилий (Бернштейн, 1961).

Исключительная тонкость обонятельного анализатора у Carnivora позволяет значительно экономить энергетические затраты на пищедобывание (Слоним, 1962), причем хищники, преследующие крупную добычу, экономичнее хищников, охотящихся на мелких животных. Общее время еды у плотоядных (например, семейство Canidae) колеблется от 8 до 28 мин, или 0.5—2% суточного времени, тогда как у растительноядных форм до 30% и более. На 1 кг веса тела первых поступает 9.3, а вторых — 0.04—0.14 ккал/ (кг *мин) (Слоним, 1965).

А. А. Ухтомский (1950) показал, что готовность нервного аппарата к действию выступает в качестве важнейшей предпосылки ароморфных изменений энергетики животных. По его мнению, возрастание лабильности нервных и мышечных структур в ходе эволюции идет параллельно со снижением метаболизма. Снижение метаболических реакций связывается со способностью организма к оперативному покою, с высокой управляемостью двигательного поведения.

Эволюционное значение имеет выдвинутый Ухтомским принцип доминанты, фиксирующий исключительную направленность работы нервного аппарата. С помощью векторизованного и сосредоточенного для одной цели расхода энергии достигается наиболее экономная и целесообразная утилизация тех источников энергии, которыми располагает организм. Физиологические механизмы высокодоминантного использования энергетического фонда характерны прежде всего для систем, испытывающих ароморфоз (Аршайский, 1959). Благодаря доминантным механизмам реализуется ведущая роль скелетно-мышечной системы в ароморфных преобразованиях энергетики живого.