Восхождение на гору Невероятности

Далее, в жизни иногда важнее всего площадь поверхности, иногда объем, иногда габариты, а бывает, что и эти параметры вместе в различных комбинациях. Представьте себе гиппопотама, уменьшенного до размеров блохи с точным соблюдением всех пропорций. Рост (длина или толщина) настоящего гиппопотама могут быть в тысячу раз больше, чем у “блохопотама”. Следовательно, он в миллиард раз тяжелее. Площадь его поверхности больше всего лишь в миллион раз. Отсюда – для своего веса уменьшенный гиппопотам располагает поверхностью в 1000 раз большей, чем крупное животное. Простой здравый смысл подсказывает нам, что малютке было бы гораздо легче парить в воздухе, чем гиппопотаму нормального размера, но порой бывает полезно взглянуть, на что опирается здравый смысл.

Конечно же, ни одно крупное животное не может быть увеличенной копией маленького зверька, и сейчас мы поймем, почему. Механическое пропорциональное увеличение не прошло бы естественный отбор, потому что пришлось бы компенсировать возникший дисбаланс между площадью поверхности и объемом. У гиппопотама примерно в миллиард раз больше клеток, чем было бы у его крошечного двойника, а поверхностных клеток в его коже всего в миллион раз больше. Каждой клетке требуются кислород и питательные вещества, каждая клетка выделяет ненужные вещества, так что гиппопотам пропускал бы через себя в миллиард раз больше всех веществ в обе стороны. У блохопотама кожный покров занимал бы существенную долю поверхности, через которую происходил бы обмен кислорода и продуктов жизнедеятельности. У нормального гиппопотама, напротив, кожи мало относительно его веса, и для того чтобы обслужить весь свой миллиарднократный запас клеток, он вынужден сильно увеличить площадь поверхности. Задача решается за счет длинного, уложенного петлями кишечника, альвеолярной структуры легких и снабженных микроканальцами почек – причем все эти органы пронизаны густой сетью разветвляющихся кровеносных сосудов. Благодаря этому в организме крупного животного площадь внутренней поверхности значительно превышает наружную площадь его шкуры. Чем меньше животное, тем менее важны для него легкие, жабры, кишечник и кровеносные сосуды: его тело имеет достаточно большую площадь поверхности, чтобы самостоятельно справиться с обменными процессами, которые происходят в относительно небольшом количестве внутренних клеток. Можно сформулировать это короче: у маленького животного доля клеток, контактирующих с внешней средой, выше. У крупного животного, например гиппопотама, доля контактирующих с внешней средой клеток настолько невелика, что ему приходится наращивать ее за счет органов с развитой поверхностью – таких как легкие, почки и капилляры кровеносной системы.

От площади поверхности зависит скорость обмена веществ, а также другие важные свойства. К таковым относится способность подниматься в воздух и летать. Нашего блохопотама мог бы унести легчайший ветерок. Зверек взмыл бы к облакам вместе с восходящим потоком теплого воздуха, а потом, целый и невредимый, плавно опустился бы на землю. Если с такой же высоты упадет настоящий гиппопотам, он костей не соберет, а рухнув вниз с пропорционально увеличенной высоты, прокопает себе могилу. Живой гиппопотам может летать только во сне. Блохопотам при всем желании не смог бы не взлететь. Для того чтобы оторвать от земли обычного гиппопотама, надо привязать к нему такие большие крылья, что… впрочем, проект с самого начала обречен на провал, потому что даже гигантским крыльям не поднять колоссальную мышечную массу, которая должна будет приводить их в движение. Если уж вам придет в голову вывести летающее животное, не стоит начинать с гиппопотама.

Дело в том, что если крупный зверь захочет оторваться от земли, ему придется отрастить большие, широкие крылья, точно так же, как ему необходимо иметь почки и легкие с хорошо развитой поверхностью. А маленькому зверю, чтобы оторваться от земли, ничего отращивать не надо. Его тело и так имеет достаточно большую площадь поверхности. Высоко над землей по всему миру роятся тучи мелких насекомых и прочих созданий – так называемый воздушный планктон. Безусловно, у многих из них есть крылышки. Но к воздушному планктону относятся и различные бескрылые существа – они парят в воздухе, хотя и не имеют специальных органов, которые обеспечили бы им несущую поверхность. Просто они маленькие, вот и летают; как мы не тонем в воде, так и они не падают на землю. Можно пойти и дальше в этом сравнении: даже имея крылышки, крошечное насекомое энергично машет ими не столько для того, чтобы удержаться в воздухе, сколько чтобы “плыть” в нем. В данном случае слово “плыть” уместно, ведь с очень маленькими созданиями происходят и другие странные вещи. В таком масштабе огромную роль играет поверхностное натяжение, и маленькое насекомое воспринимает воздух как густую, вязкую среду. Взмахивая крылышками, насекомое, должно быть, ощущает примерно то же, что ощущали бы мы, плавая в сиропе.