对专用交换表面的需求
- 单细胞生物具有很高的SA:V比,这使得物质的交换可以通过简单的扩散发生
- 大的表面积允许最大限度的吸收营养物质而且气体和分泌废物
- 体积小意味着扩散到各细胞器的距离短
- 作为生物增加尺寸他们的SA:V比下降
- 吸收营养物质和气体以及分泌废物的表面积更小
- 较大的体积导致a更长的扩散距离生物体的细胞和组织
- 大型多细胞动物和植物已经进化出了适应环境的能力,以促进物质的交换
- 它们有各种各样的特殊细胞、组织、器官和系统
- 如。气体交换系统,循环系统,淋巴系统,泌尿系统,木质部和韧皮部
随着生物体体积的增加,它的表面积体积比减小。注意,对于这个特殊的形状,表面和中心之间的距离随着尺寸的增大而增大。
需要一个专门的气体交换系统
- 氧气供应:
- 生物需要三磷酸腺苷以便进行生存所需的生化过程。大部分ATP是通过需要氧气的有氧呼吸产生的
- 二氧化碳的去除:
- 二氧化碳是有氧呼吸的有毒废物
- 如果它积聚在细胞/组织中,它会改变pH值
单细胞生物与多细胞生物的扩散
- 衣藻是一种在淡水池塘中发现的单细胞生物。外形为球形,直径为20μm。氧气可以通过细胞壁和细胞膜扩散衣藻
- 氧分子扩散到物体中心所需要的最大距离衣藻是10μm,只需要100毫秒
- 如果扩散距离增加到15cm扩散时间将大大增加至7小时
- 这证明了扩散对单细胞生物是一种可行的运输机制,而对更大的多细胞生物则不是
- 氧气从细胞膜扩散到组织所需的时间为太长时间
表面积体积比与代谢率的关系
- 有机体的代谢率是指有机体在一定时间内所消耗的能量
- 的基础代谢率(BMR)是生物体在休息时的代谢率。BMR明显低于生物体主动运动时的水平
- 在休息期间,生物体的身体只需要能量来维持重要器官的功能,如肺、心脏和大脑
- 生物的代谢率可以用不同的方法和仪器来测量/估计:
- 耗氧量(呼吸计)
- 二氧化碳产生(二氧化碳探头)
- 产热(量热计)
代谢率随着体重的增加而增加
身体质量
- 科学家们进行的实验表明质量更大有机体的更高的代谢率
- 因此,只有一头犀牛在一段时间内消耗更多的氧气和一只老鼠相比
- 尽管代谢率随体重增加而增加每单位体重是更高的在小动物身上比在大动物身上
- 较小的动物有大SA:V比所以他们流失更多热量这意味着它们必须消耗更多的能量来维持体温
考试技巧
植物的代谢率比动物低得多,因为它们不需要在栖息地周围移动,也不需要保持很高的体温。