Jedlo a pitie postačujúce pre 1728 Liliputánov: Mýty a skutočné potreby veľkých a malých

Predstavte si byť obrom obkoleseným drobnými liliputánmi a pokúšať sa zistiť, koľko jedla by vám stačilo za deň. Známy fyzik Philip Morrison skúmal túto otázku vo svojich vianočných prednáškach v roku 1968, pričom sa opieral o klasické Gulliverove cesty Jonathana Swifta. Morrison sa ponoril do vedy o mierke a jej vplyve na energetické potreby živých organizmov. S odkazom na Gullivera skúmal, či skutočne mohol skonzumovať potraviny postačujúce na nasýtenie 1728 Liliputánov. Základnou otázkou však zostáva: Prečo zvieratá rôznej veľkosti jedia rozdielne množstvá potravy?

Kľúčové poznatky

• Väčšie objekty majú v pomere k svojmu objemu menší povrch, čo ovplyvňuje ich energetické potreby.
• Menšie zvieratá, ako je napríklad myš, potrebujú relatívne viac jedla na svoju váhu ako väčšie zvieratá, napríklad kone alebo veľryby.
• Gulliverove výpočty (alebo skôr výpočty liliputánov) o tom, že potrebuje jedlo pre 1728 Liliputánov, sú mylné.

Skryté tajomstvá geometrii a biológie

Jedným z najväčších prínosov Morrisonovej prednášky je myšlienka, že geometria je len časťou riešenia energetických potrieb organizmov. Prečo liliputánski matematici urobili chybu? Zatiaľ čo dokonalá geometria by naznačovala, že väčší objekt potrebuje viac potravy priamo úmerne k jeho objemu, realitu ovplyvňuje viacero faktorov, vrátane biológie, chémie a fyziky.

Pokraj tohto hľadiska Morrison vysvetlil, že povrch hrá kľúčovú úlohu v energetickej výmene. Na príklade malých a veľkých zvierat, ako sú myši, deti a kone, demonštroval, že menšie zvieratá majú voči svojmu objemu väčší povrch, a tak rýchlejšie strácajú teplo a potrebujú viac energie na zachovanie homeostázy.

Súťaž medzi povrchom a objemom

Ako môžeme vidieť z príkladov dokov v New Yorku a štruktúr v prírode, existuje niekoľko spôsobov, ako Naturálna selekcia zväčšuje povrch bez nutnosti zvýšenia objemu. Napríklad lístie stromov a koralové útesy majú zložené povrchy umožňujúce väčšie interakcie s prostredím.

Preskúmanie tejto problematiky vyžaduje chápanie, že povrchové plochy hrajú rozhodujúcu úlohu nielen u živých organizmov, ale i v inžinierskych stavbách. Mosty alebo mrakodrapy sú vytvorené tak, aby maximalizovali pevnosť pri minimálnej hmotnosti.

Odporúčania a zamyslenia

Svet biológie a fyziky je plný zaujímavých kontrastov a vzorcov, ktoré nám umožňujú lepšie pochopiť životné mechanizmy. Pre lepšie pochopenie a objavovanie týchto zákonitostí by sme mali venovať pozornosť nielen číselným hodnotám, ale tiež konceptom približujúcim vzťah tvaru a funkcie. A možno ak sa znova pustíme do čítania Gulliverových ciest, uvidia sa nám v novom svetle.

Odkazy na ďalšie informácie:

• Séria vianočných prednášok z roku 1968 na YouTube
• Viac informácií o 200. výročiu vianočných prednášok
• Zistite viac o vianočných prednáškach

Využite možnosti a preskúmajte ďalšie fascinujúce témy, ktoré nám umožňujú pochopiť, ako funguje náš svet – od atómov až po planéty.

Približne 208 gCO₂ bolo uvľnených do atmosféry a na chladenie sa spotrebovalo 1.04 l vody za účelom vygenerovania tohoto článku.