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Quelle est la surface du cœur humain ?

Quelle est la surface du cœur humain ?


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J'ai entendu dire que le cœur humain avait une superficie de 1000 pieds carrés, et j'ai pensé que cela ne pouvait pas être vrai. Et alors est la surface du cœur humain et quelles sont les différentes manières de la mesurer ?


Le nombre que vous recherchez peut être assez important en fonction du niveau de détail que vous exigez pour la mesure. Il n'y a pas de numéro unique pour la zone de la plupart des objets en fait.

L'importance des fractales est beaucoup liée à la question de savoir quel est le périmètre ou la surface de quelque chose. L'exemple classique est d'essayer de déterminer la longueur du littoral britannique. Si vous utilisiez une vue d'arpenteur et que vous fixiez un point tous les 500 pieds, vous obtiendriez un certain nombre, si vous l'arpentez à grands pas, vous finiriez par prendre plus de courbes et de virages et vous obtiendriez un nombre plus long. Si vous retiriez une règle et que vous mesuriez au pouce, vous obtiendriez un nombre encore plus grand. Dans ces deux images wikipedia vous obtiendriez un périmètre de 2400 km et 3400 km pour des points fixés respectivement tous les 200 et 50 km :

Comme vous pouvez le voir, cela fait une grande différence. Ainsi, dans la même pensée, les organes doivent également être mesurés à l'aide de mesures fractales, en fonction du niveau de détail souhaité. Pour un cœur, si vous deviez couvrir l'organe d'une bande de Saran, vous auriez peut-être 1 à 2 pieds carrés, mais si vous estimez la surface non seulement des chambres intérieures, mais aussi des vaisseaux sanguins et des capillaires , ce serait beaucoup plus grand. Ce dernier point est probablement pertinent si vous êtes physiologiste et que vous souhaitez connaître la quantité d'oxygène que le cœur absorbe lorsqu'il bat.

Je ne trouve pas de référence pour un cœur humain, mais les calculs fractals pour les poumons humains me disent que 1000 pieds carrés semblent raisonnables. Si vous prenez la zone des poumons accessible à l'oxygène, y compris chaque passage bronchique et aveoli, la réponse est 50-100 m^2. Cela représente environ 538 à 1 076 pieds carrés.

Le cœur n'a pas besoin d'avoir autant de surface que le poumon, mais les capillaires et les artères qui alimentent le cœur doivent être espacés de quelques millimètres pour maintenir l'oxygène des tissus saturé. 1000 pieds carrés semble une plage possible pour le cœur par rapport à la surface des poumons, peut-être sur le haut de gamme…


Zone de la surface du corps

En physiologie et en médecine, le surface corporelle (BSA) est la surface mesurée ou calculée d'un corps humain. À de nombreuses fins cliniques, la BSA est un meilleur indicateur de la masse métabolique que le poids corporel, car elle est moins affectée par la masse adipeuse anormale. Néanmoins, il y a eu plusieurs critiques importantes de l'utilisation de la BSA pour déterminer le dosage des médicaments à index thérapeutique étroit, comme la chimiothérapie.

En règle générale, il existe une variation de 4 à 10 fois dans la clairance des médicaments entre les individus en raison de l'activité différente des processus d'élimination des médicaments liés à des facteurs génétiques et environnementaux. Cela peut entraîner un surdosage et un sous-dosage importants (et un risque accru de récurrence de la maladie). On pense également qu'il s'agit d'un facteur de distorsion dans les essais de phase I et II qui peut entraîner le rejet prématuré de médicaments potentiellement utiles. [1] [2] La tendance à la médecine personnalisée est une approche pour contrer cette faiblesse.


Surface du tube digestif beaucoup plus petite qu'on ne le pensait auparavant

La surface interne du tractus gastro-intestinal a longtemps été considérée comme comprise entre 180 et 300 mètres carrés. Les scientifiques de l'Académie Sahlgrenska ont utilisé des techniques microscopiques raffinées qui indiquent une zone beaucoup plus petite.

"En fait, la surface interne du tractus gastro-intestinal est aussi grande qu'un studio normal", explique le scientifique Lars Fändriks.

Le tube digestif, qui passe de la bouche à l'œsophage et ensuite à travers les intestins, a une longueur d'environ 5 mètres chez un adulte normal et est constitué de nombreux plis et protubérances.

Des calculs antérieurs, qui sont reproduits dans des ouvrages de référence et des manuels, indiquent que la superficie de la surface interne du tube digestif est comprise entre 180 et 300 mètres carrés, soit aussi grande, voire plus grande, qu'un court de tennis.

Chiffres erronés

Une nouvelle étude de l'Académie Sahlgrenska, publiée dans le Journal Scandinave de Gastroentorologie, montre que ces chiffres sont faux.

Les scientifiques Lars Fändriks et Herbert Helander ont utilisé des techniques microscopiques quantitatives pour déterminer que la surface du tractus gastro-intestinal chez les adultes en bonne santé est "seulement" entre 30 et 40 mètres carrés.

L'intestin grêle en est de loin la plus grande partie. La superficie du gros intestin est d'environ 2 mètres carrés, tandis que la bouche, l'œsophage et l'estomac font moins de 1 mètre carré.

La moitié d'un terrain de badminton

Lars Fändriks s'étonne que la zone du tractus gastro-intestinal ne soit pas celle d'un court de tennis, mais plutôt la moitié d'un terrain de badminton.

"Cela peut sembler être simplement un fait curieux, mais les dimensions de la surface interne du tractus gastro-intestinal sont importantes pour l'absorption des nutriments et des médicaments, et les nouvelles informations nous aideront à comprendre comment la membrane muqueuse protège le corps des facteurs nocifs dans le contenu intestinal », dit-il.

Mesures trompeuses

Les scientifiques de Göteborg expliquent comment les résultats précédemment erronés sont arrivés :

« Le tractus gastro-intestinal est un système dynamique difficile d'accès dans la cavité abdominale, ce qui rend sa mesure difficile. Les mesures antérieures ayant été réalisées soit lors d'autopsies, soit lors de chirurgie abdominale, lorsque le tissu est relâché, il est facile d'obtenir des mesures trompeuses », explique Herbert Helander.

Enquêtes radiologiques

Les deux scientifiques de Göteborg ont utilisé des données d'enquêtes radiologiques, complétées par des études de la structure microscopique du tractus gastro-intestinal, où ils ont utilisé des endoscopes pour obtenir des échantillons de la membrane muqueuse des intestins.

Les scientifiques soulignent que les nouvelles dimensions sont valables pour un adulte « moyen » en bonne santé : la longueur et la surface du tube digestif diffèrent d'une personne à l'autre. De plus, la mesure pour un individu est probablement affectée par le régime alimentaire et le mode de vie.

« D'un point de vue anatomique, 30 à 40 mètres carrés sont plus que suffisants pour l'absorption des nutriments. De plus, la plus petite surface est en fait assez logique, car cela signifie que le risque d'effets du contenu intestinal est plus faible », explique Herbert Helander.


Définition médicale de la surface corporelle

Zone de la surface du corps: BSA. La surface totale du corps humain. La surface corporelle est utilisée dans de nombreuses mesures en médecine, y compris le calcul des doses de médicaments et la quantité de fluides à administrer par voie intraveineuse.

Un certain nombre de formules différentes ont été développées au fil des ans pour calculer la surface corporelle et elles donnent des résultats légèrement différents. La formule la plus couramment utilisée aujourd'hui est celle de Mosteller, publiée en 1987 dans Le Journal de médecine de la Nouvelle-Angleterre. Selon le "calcul simplifié de la surface corporelle en termes métriques" de Mosteller, la surface corporelle = la racine carrée du produit du poids en kg par la taille en cm divisé par 3600.

  • Surface corporelle moyenne pour les hommes adultes : 1,9 m2
  • Surface corporelle moyenne pour les femmes adultes : 1,6 m2
  • Surface corporelle moyenne des enfants (9 ans) : 1,07 m2
  • Surface corporelle moyenne des enfants (10 ans) : 1,14 m2
  • Surface corporelle moyenne des enfants (12-13 ans) : 1,33 m2

La surface corporelle est utilisée pour déterminer d'autres mesures médicales. A titre d'exemple, la fonction rénale est mesurée par le débit de filtration glomérulaire (GFR) qui est calculé en fonction de la surface corporelle. L'index cardiaque est une mesure du débit cardiaque divisé par la surface corporelle, ce qui donne une meilleure approximation du débit cardiaque requis. La chimiothérapie et les pharmacothérapies sont souvent dosées en fonction de la surface corporelle du patient. Le dosage des glucocorticoïdes est également exprimé en termes de surface corporelle pour calculer les doses d'entretien ou pour comparer l'utilisation de doses élevées avec les besoins d'entretien.

Référence : Mosteller RD. Calcul simplifié de la surface corporelle. N Anglais J Med 1987317:1098.


Adsorption : caractéristiques, principes et importance

Le processus d'absorption des substances de so­lution sur la surface est appelé adsorption.

Caractéristiques de l'adsorption:

1. L'adsorption est un phénomène de surface.

2. Les forces d'attraction sur la surface sont limitées à des distances d'une molécule de profondeur.

3. Le degré d'adsorption dépend de la nature à la fois de l'agent adsorbant et des substances adsorbées.

4. Plus la surface de l'agent adsorbant est grande, plus l'adsorption est grande.

5. Le charbon de bois s'active lorsqu'il est chauffé à 700°-800°C dans un récipient fermé et l'adsorption a lieu sur le charbon de bois activé en raison de l'attraction d'ions oppossément chargés. Les sels, les acides et les al­kalis la limitent.

6. Il a beaucoup d'importance dans l'industrie.

Principes régissant l'adsorption:

1. L'adsorption est un processus réversible.

2. Elle diminue avec l'augmentation de la température.

3. Ce processus se déroule relativement rapidement. L'équilibre est atteint en une heure.

4. L'adsorption est proportionnelle à la surface et elle varie avec la nature de la surface de l'adsorbant et des subshystances à adsorber.

5. Il procède le mieux à partir de solutions diluées.

6. Les pores étroits à la surface de l'agent adsorbant sont plus efficaces que les ouvertures globulaires.

7. De la chaleur est dégagée dans toute adsorption.

8. Les molécules adsorbées à la surface sont orientées et disposées de manière définie.

Importance de l'adsorption:

1. De nombreuses réactions chimiques sont accélérées par la présence d'une surface adsorbante. L'oxygène et l'hydrogène sont adsorbés sur du noir de platine et se combinent rapidement à température ordinaire pour former de l'eau.

2. L'adsorption de surface aide à combiner les enzymes avec des substrats pour donner des produits de réaction.

3. Les processus d'adsorption qui se déroulent sur les membranes cellulaires favorisent de nombreuses réactions chimiques vitales et provoquent également des modifications de la tension superficielle et de la consistance cellulaire.

4. Les médicaments et les poisons qui sont adsorbés sur les surfaces cellulaires exercent leurs effets à partir de cet endroit. L'adsorption sélective peut être réajustée à une action spécifique.

5. Le processus d'adsorption est appliqué à la purification des enzymes.

Disposition des molécules à une interface:

Les molécules de soluté accumulées à une interface ont tendance à s'organiser selon un modèle défini si les molécules sont asymétriques (c'est-à-dire si elles ont -COOH, -OH et -NH2 groupes), ils ont des attractions aquatiques alors que l'arrangement est symétrique au sein de la solution.

Les molécules dissymétriques s'alignent de manière à ce que les groupes polaires soient dirigés vers l'eau et les groupes non polaires à l'autre extrémité de la molécule en restent éloignés (orientation). A une interface huile-eau, l'orientation serait particulièrement favorisée puisque le pétrole attirerait les groupes non polaires en plus de l'eau atténuant les groupes polaires.

Dans la cellule (qui contient à la fois de l'eau et des lipides), il est probable que certains constituants cellulaires soient orientés de cette manière. La membrane cellulaire absorbe les molécules orientées. L'orientation est un facteur important dans l'adsorption et les réactions enzymatiques. De cette façon, une partie d'une molécule peut être présentée à une substance réactive.


6.1 + 6.2 Guide d'étude de biologie de l'IB

h. à travers les nerfs/exemple nommé de système nerveux nerveux/autonome/sympathique/parasympathique ✔ En mph, n'acceptez que le nerf vague pour ralentir la fréquence cardiaque et le nerf sympathique pour l'accélérer.

je. un nerf augmente le rythme et l'autre le diminue

j. l'épinéphrine/l'adrénaline augmente la fréquence cardiaque/la force de contraction ✔

b. sécrétée par les glandes salivaires/le pancréas ✔

c. actif/libéré dans la bouche/l'intestin grêle ✔

ré. agit sur l'amidon/les polysaccharides ✔

e. rompt la liaison «glycosidique» par hydrolyse/ajout d'eau ✔

F. convertit les molécules insolubles/grosses en molécules solubles/petites ✔

b. ont des sites actifs spécifiques auxquels se lient des substrats spécifiques ✔

c. la catalyse enzymatique implique le mouvement moléculaire et la collision de substrats avec le site actif ✔ OWTTE

ré. les enzymes décomposent les macromolécules en monomères/molécules plus petites indigestion ✔

e. molécules/monomères plus petits plus facilement absorbés ✔

F. <<pancréas>> sécrète des enzymes dans la «lumière» de l'intestin grêle ✔

g. l'intestin grêle a un pH alcalin ✔

h. les enzymes ont une action maximale à des pH spécifiques
OU
les enzymes peuvent être dénaturées à d'autres pH ✔

je. l'amylase décompose l'amidon en sucres/disaccharides ✔

j. la lipase décompose les lipides/triglycérides en monoglycérides/acides gras et glycérol ✔

k. l'endopeptidase/protéase rompt les liaisons « peptidiques » dans les protéines/polypeptides ✔

b. les valves ouvertes permettent au sang de circuler
OU
l'ouverture et la fermeture des valves contrôlent la synchronisation du flux sanguin « pendant le cycle cardiaque » ✔

c. les valves «semi-lunaires» fermées permettent aux ventricules/chambres de se remplir de sang
OU
des valves «semi-lunaires» fermées permettent à la pression dans les ventricules d'augmenter «rapidement» ✔

ré. vannes ouvertes lorsque la pression est plus élevée en amont/OWTTE/inverse pour les vannes fermées ✔

e. Les valves AV/bicuspide/tricuspide/mitrale empêchent le reflux du ventricule vers l'oreillette
OU
Les valves AV/bicuspide/tricuspide/mitral s'ouvrent lorsque la pression dans l'oreillette est plus élevée « que dans le ventricule »/quand l'oreillette pompe/se contracte ✔

F. les valves semi-lunaires/aortiques/pulmonaires empêchent le reflux de l'artère au ventricule
OU
les valves semi-lunaire/aortique/pulmonaire s'ouvrent lorsque la pression dans le ventricule est plus élevée « que dans l'artère »/lorsque le ventricule pompe/se contracte ✔

b. exemple de diffusion simple, ex : acides gras

c. la diffusion facilitée des nutriments implique un mouvement à travers les protéines des canaux

ré. exemple de nutriment pour une diffusion facilitée ex : fructose

e. transport actif de nutriments contre un gradient de concentration / impliquant des pompes à protéines

F. exemple de transport actif, ex : ions (fer)/glucose/acides aminés

g. endocytose / au moyen de vésicules

b. les nutriments pénètrent dans les tissus

c. échange de gaz / Échange d'oxygène et de dioxyde de carbone entre les tissus et le sang/les capillaires

ré. les déchets (azotés)/l'excès d'eau se déplacent des cellules/tissus vers le sang/les capillaires

b. la pression est élevée dans les artères/la pression est faible dans les veines

c. les artères reçoivent le sang des ventricules/du cœur / transportent le sang du cœur

ré. la lumière de l'artère est petite pour maintenir la pression élevée

e. les artères ont des parois (musculaires) épaisses (avec des fibres élastiques) pour résister à la pression

F. les fibres élastiques reculent en réponse à la contraction ventricule/cœur

g. les fibres musculaires/élastiques aident à maintenir la pression entre les battements cardiaques
OU
les fibres musculaires/élastiques aident à propulser le sang vers les lits capillaires

h. les veines reçoivent le sang des capillaires/lits capillaires / transportent le sang vers le cœur

je. grande lumière des veines donc il y a moins de résistance à la circulation sanguine

b. l'oxygène se diffuse de l'air dans le sang et le dioxyde de carbone se diffuse du sang dans l'air

c. l'oxygène se lie à l'hémoglobine dans les globules rouges

ré. la pression à l'intérieur/le volume des alvéoles augmente/diminue/l'air entre/sort des alvéoles pendant l'inspiration/l'expiration/la ventilation

e. flux sanguin à travers les capillaires / gradients de concentration de gaz/oxygène/CO2 maintenus

F. les pneumocytes de type II sécrètent un fluide/un tensioactif/une sécrétion de tensioactif pour empêcher l'adhérence des côtés des alvéoles

b. le cœur est une double pompe / le cœur a des pompes séparées pour les poumons et les autres systèmes / les côtés gauche et droit du cœur sont séparés / pas de trou dans le cœur (après la naissance)

c. sang désoxygéné pompé vers les poumons et oxygéné vers d'autres organes/tissus/corps entier (à l'exception des poumons)

ré. chaque côté du cœur a une oreillette et un ventricule

e. le ventricule/côté gauche pompe le sang vers les systèmes/tissus et le ventricule/côté droit pompe le sang vers les poumons

F. l'oreillette gauche reçoit le sang des poumons et l'oreillette droite reçoit le sang des systèmes/tissus

g. le ventricule gauche pompe le sang via l'aorte et le ventricule droit pompe le sang via l'artère pulmonaire

h. l'oreillette gauche reçoit le sang via la veine pulmonaire et l'oreillette droite reçoit le sang via la veine cave

je. les poumons nécessitent du sang à basse pression / le sang à haute pression endommagerait les poumons

j. haute pression requise pour pomper le sang vers tous les systèmes/tissus à l'exception des poumons

k. la pression du sang revenant des poumons n'est pas assez élevée pour continuer vers les tissus / le sang doit être pompé à nouveau après le retour des poumons

l. sang oxygéné et sang désoxygéné maintenus séparés / tous les tissus reçoivent du sang à haute teneur en oxygène/saturation


Qu'est-ce que la surface corporelle (BSA) et pourquoi est-elle importante ?

Vous avez probablement entendu parler de l'IMC (indice de masse corporelle) en référence à la santé globale, à la perte de poids ou à l'exercice, mais qu'en est-il de la BSA (surface corporelle) ? En quoi est-ce différent de l'IMC et comment est-il calculé ? De plus, pourquoi s'en soucier ?

Alors que l'indice de masse corporelle (IMC) est une mesure de la masse grasse corporelle d'une personne, la surface corporelle mesure la surface totale du corps d'une personne et est fréquemment utilisée pour calculer la dose de médicament et la quantité de fluides à administrer par voie IV.

Diverses formules ont été utilisées au cours du siècle dernier pour calculer la BSA. Ils donnent tous des résultats légèrement différents, ce qui a créé des problèmes de standardisation. À titre d'exemple, la formule de Mosteller est communément appelée et souvent utilisée dans les essais cliniques. Il calcule la BSA en prenant la racine carrée de la taille (cm) multipliée par le poids (kg) divisé par 3600.

De nombreuses calculatrices en ligne offrent la conversion des centimètres en pouces et des kilogrammes en livres, ce qui facilite le calcul de son propre BSA. Prenez, par exemple, une femme qui mesure cinq pieds 5 pouces (65 pouces) et qui pèse 150 livres. Cette calculatrice vous permet de sélectionner les pouces et les livres et le type de formule que vous souhaitez utiliser. Vous verrez que la femme dans cet exemple a une BSA de 1,75 m 2 (mètres carrés) en utilisant la formule DuBoise.

La mesure de la surface corporelle, en termes médicaux, a de nombreuses implications importantes. Par exemple, il est utilisé lors de l'évaluation clinique et du diagnostic du vitiligo, un trouble chronique qui provoque la perte de pigment des plaques de peau. Selon la revue Pédiatrie , les thérapies topiques du vitiligo peuvent être utilisées uniquement dans une atteinte superficielle limitée (<20 % de la surface corporelle) ou en association avec d'autres traitements, principalement la photothérapie, dans une atteinte plus large (>20% de la surface corporelle).

Elle est également calculée de manière routinière dans le domaine cardiovasculaire, et la recherche a montré que la surface corporelle est un puissant prédicteur de mortalité chez les patients atteints d'insuffisance cardiaque chronique.

De plus, le calcul de la BSA est utilisé dans le dosage de la chimiothérapie, avec l'idée que chaque patient reçoive une dose individualisée de chimiothérapie spécifique à sa taille et à son poids.

Bien qu'il ne s'agisse pas d'une liste complète des nombreuses applications de la mesure de la surface corporelle, les conditions décrites illustrent l'importance vitale de cette mesure dans les évaluations de la santé et du bien-être.

Ce blog se veut informatif. Les informations et autres contenus fournis dans ce blog, ou dans tout matériel lié, ne sont pas destinés et ne doivent pas être interprétés comme des conseils médicaux, ni ne remplacent une expertise ou un traitement médical professionnel.

Si vous avez des questions ou des préoccupations, veuillez en parler à votre médecin. Ne négligez jamais un avis médical professionnel ou ne tardez pas à le rechercher à cause de quelque chose que vous avez lu sur ce blog ou dans tout autre matériel lié. Si vous pensez avoir une urgence médicale, appelez immédiatement votre médecin ou les services d'urgence.


Contrôle local dans les lits capillaires

  • L'oxyde nitrique (NON) est un puissant dilatateur des artères et des artérioles.
    • Lorsque les cellules endothéliales qui tapissent ces vaisseaux sont stimulées, elles synthétisent de l'oxyde nitrique. Il se diffuse rapidement dans les parois musculaires des vaisseaux provoquant leur relâchement.
    • De plus, comme l'hémoglobine dans les globules rouges libère son O2 dans les tissus qui respirent activement, le pH abaissé [Lien] provoque également la libération de NO, ce qui aide à dilater les vaisseaux pour répondre aux besoins accrus des tissus.

    La nitroglycérine, qui est souvent prescrite pour réduire la douleur de l'angine, le fait en générant de l'oxyde nitrique, qui détend les parois des artères et des artérioles. Le médicament d'ordonnance citrate de sildénafil ("Viagra") fait de même pour les vaisseaux alimentant le pénis en sang. Les effets de ces deux médicaments sont additifs et leur utilisation conjointe pourrait précipiter une chute dangereuse de la tension artérielle.


    Quelle est la surface du cœur humain ? - La biologie

    4. Créez votre propre graphique x-y avec Create-A-Graph ou Excel où x est la surface et y est le volume, et branchez une plage de valeurs. Qu'arrive-t-il au rapport surface/volume à mesure que la taille des cellules augmente ? (Si la surface et le volume augmentaient au même rythme, la ligne serait diagonale avec une pente de 1.) Que se passe-t-il réellement aux petites tailles ? Aux tailles intermédiaires ? Aux grandes tailles ? Téléchargez la feuille de calcul Excel où j'ai fait mes calculs et créé ces graphiques : surface_area_volume_graph.xlsx.

    Fig. 1 : Surface cellulaire (SA) tracée en fonction du volume cellulaire (V). À mesure que la taille des cellules augmente, V augmente plus rapidement que SA. La ligne pointillée rouge représente un rapport de 1:1.
    Fig. 2 : Longueur du côté de la cellule tracée en fonction du rapport surface/volume. Lorsque la taille de la cellule diminue vers zéro, le rapport SA:V approche l'infini.

    5. Étant donné que le transport de matériaux à l'intérieur et à l'extérieur de la cellule ne peut se produire qu'à la surface de la cellule, que se passe-t-il lorsque les cellules deviennent plus grandes ? Comment cela impose-t-il une limite à la taille des cellules ?

    6. Il n'y a pas que les cellules qui s'agrandissent de cette façon. Les animaux entiers aussi. L'étude de la taille du corps en ce qui concerne l'anatomie, la physiologie et le comportement est appelée allométrie. Pour les homéothermes (animaux qui essaient de maintenir une température corporelle constante), il est nécessaire de produire de la chaleur au fur et à mesure qu'elle est perdue dans l'environnement afin de maintenir l'équilibre. Si la perte de chaleur se produit uniquement sur les surfaces exposées, que prédiriez-vous du taux métabolique par unité de tissu corporel d'un gros animal par rapport à un petit ?

    7. Prenez ce que vous savez sur le rapport surface/volume et essayez d'expliquer le graphique suivant, connu sous le nom de "courbe souris-éléphant". Supposons que le taux métabolique soit lié à la production de chaleur et que tous ces animaux essaient de garder leur corps au chaud dans les mêmes conditions environnementales. Notez par exemple qu'un éléphant a une masse (et un volume) de plus de 1000 fois celle d'une souris alors que son taux métabolique (et sa production de chaleur) n'est que d'environ 100 fois celui d'une souris. En d'autres termes, « Pourquoi un éléphant peut-il se chauffer plus efficacement (par unité de masse) qu'une souris ? »

    La courbe souris-éléphant de Brody (1945)

    8. La « règle d'Allen » prédit que les animaux endothermiques (ceux qui régulent leur température corporelle de manière interne) avec le même volume corporel devraient avoir des surfaces différentes conçues pour aider ou empêcher leur dissipation de chaleur, en fonction de la température de leur environnement. Expliquez en vous référant à la surface et au volume. (Pensez au besoin de rétention de la chaleur dans les climats froids ou de l'évacuation de la chaleur dans les climats chauds et faites une prédiction sur les types de corps.)

    9. "La règle de Bergman" dit que parmi les espèces d'animaux qui ont une distribution mondiale, la taille du corps adulte a tendance à être la plus grande dans les régions polaires, moyenne dans les climats tempérés et la plus petite dans les régions tropicales. Bien qu'il existe des exceptions, cela est généralement vrai. Pourquoi devrait-il en être ainsi?

    10. Question défi : Dans l'un de mes vieux films de monstres préférés, Eux, des fourmis géantes attaquent la ville. Malheureusement, cela n'a jamais pu arriver. L'incroyable force de la fourmi dépend de sa petite taille. Redimensionnez-le jusqu'à la taille humaine et il s'effondrerait sous son propre poids sur ces petites jambes maigres. Le volume (et donc le poids) s'échelonne à la puissance 3 tandis que la surface (et la taille) s'échelonnent à la puissance 2. Créez un graphique qui montre pourquoi la fourmi géante ne peut pas détruire la ville, mais s'effondrerait plutôt sous son propre poids .

    11. Question de défi : comme le montre empiriquement le graphique de Brody, la puissance est proportionnelle à la masse à la puissance de 0,734, soit environ 3/4, mais le rapport surface/volume prédit une valeur de seulement 2/3 ou 0,67. Les animaux du monde réel font mieux que prévu, mais les animaux du monde réel ne dépendent pas entièrement de la surface pour le chauffage, le refroidissement, les échanges gazeux, etc. Il est possible que le système circulatoire permette à des organismes plus gros d'améliorer la surface au problème de volume ? Expliquer.


    Si seulement les cellules étaient des cubes

    Je n'ai délibérément pas utilisé les unités réelles dans cette section.

    Pour un cube de taille 1 :
    La superficie est de 6 (6 côtés, chacun 1x1).
    Le volume est 1 (1x1x1).
    Donc le rapport surface:volume est de 6


    Pour un cube de taille 2 :
    La superficie est de 24 (6 côtés, chacun 2x2).
    Le volume est de 8 (2x2x2).
    Donc le rapport surface:volume est de 3


    Pour un cube de taille 3 :
    La superficie est de 54 (6 côtés, chacun 3x3).
    Le volume est de 27 (3x3x3).
    Le rapport surface/volume est donc de 2.

    Et un cube de taille 4 ?
    La superficie est > 96 (6 côtés, chacun 4x4).
    Le volume est > 64 (4x4x4).
    Le rapport surface:volume est donc > 1.5.
    Quel est le rapport avec les cubes de taille 2 ? > La moitié et 1? > trimestre

    Une valeur pour le rapport surface:volume n'est pas un nombre simple car la surface et le volume ont des nombres de dimensions différents, le rapport a des unités, qui sont l'inverse de la distance L utilisée dans ces mesures. Si différentes unités sont utilisées, cela se traduira par un rapport surface/volume différent.

    Ainsi, mesurer en millimètres donnera une valeur SA:vol 1000 fois plus grande que les mesures en µmètres

    Parfois, au lieu du rapport surface:volume, la surface d'un organisme est exprimée par rapport à la masse corporelle (peut-être en mm 2 mg -1 ). Par exemple, dans les comparaisons entre les différentes étapes du cycle de vie d'un organisme, son volume peut ne pas être directement proportionnel à sa masse sur toute la gamme, car les quantités de divers tissus peuvent changer.

    Objets sphériques, unités réelles

    Surface d'une sphère A=4 &pi r 2
    Volume d'une sphère V=4/3 &pi r 3
    &pi = 3,14

    L'ovule humain est en fait la plus grande cellule du corps humain.

    Organisme + cellule Diamètre de la cellule /mm rayon /mm Superficie /mm 2 Volume /mm 3 SA:Rapport de volume /mm -1
    egguf de poisson zèbre
    Danio rerio
    0.70 0.35 1.538 0.1795 > 8.55
    ovule humain
    (ovule)
    1.00 0.50 3.14 0.52 6.00
    oeuf de grenouille
    (grenouille léopard du sud)
    1.76 0.88 9.73 2.853 > 3.41

    Vous pouvez calculer les ratios SA:Vol manquants, puis passer la souris pour vérifier vos chiffres.
    Quelle tendance cela montre-t-il ?
    > À mesure que la taille augmente, le rapport surface:volume diminue


    Allométrie

    Nos rédacteurs examineront ce que vous avez soumis et détermineront s'il faut réviser l'article.

    Allométrie, aussi appelé mise à l'échelle biologique, en biologie, le changement des organismes par rapport aux changements proportionnels de la taille du corps. Un exemple d'allométrie peut être vu chez les mammifères. Allant de la souris à l'éléphant, à mesure que le corps grossit, en général les cœurs battent plus lentement, le cerveau grossit, les os deviennent proportionnellement plus courts et plus minces et la durée de vie s'allonge. Même les caractéristiques écologiquement flexibles, telles que la densité de population et la taille des domaines vitaux, évoluent de manière prédictive avec la taille du corps. L'étude de l'allométrie découle des travaux de la fin du XIXe siècle du zoologiste écossais D'arcy Thompson et du début du XXe siècle du biologiste anglais Julian Huxley, dont ce dernier a inventé le terme pour ce domaine d'étude.

    L'échelle est souvent considérée comme l'une des rares lois de la biologie. Les équations allométriques prennent la forme générale Oui = uneM b , où Oui est une variable biologique, M est une mesure de la taille du corps, et b est un exposant d'échelle. En allométrie, les équations sont souvent présentées sous forme logarithmique afin qu'une gamme variée de tailles corporelles puisse être tracée sur un seul graphique.

    L'exemple le plus courant d'allométrie est la mise à l'échelle géométrique, dans laquelle la surface est fonction de la masse corporelle. En général, pour les organismes qui conservent leur forme de base car ils varient en taille, les dimensions linéaires de l'organisme varient comme le 1 /3 et leur surface comme le 2 /3 puissances de leur masse corporelle. La relation entre la consommation d'énergie (ou le taux métabolique) et la masse corporelle chez les mammifères est un autre exemple bien connu de mise à l'échelle (loi de Kleiber) : les échelles de taux métabolique comme le 3 /4 puissance de la masse corporelle.

    Les biologistes ont étudié la mise à l'échelle au sein d'organismes individuels, parmi différents organismes individuels et à travers des groupes de nombreux individus ou espèces. Les études d'allométrie prennent deux formes fondamentales. Une approche met l'accent sur la détermination des exposants, ou des propriétés invariantes à travers les organismes, comme dans la loi de Kleiber. L'autre approche concerne comment et pourquoi les organismes changent par rapport à la taille - par exemple, pourquoi les cerfs qui ont de gros bois pour leur taille ont tendance à les utiliser davantage pour les combats et les comportements agressifs.

    Un mécanisme proposé pour tenir compte de la mise à l'échelle stipule que les organismes biologiques sont limités par les taux auxquels l'énergie et les matériaux peuvent être distribués entre les surfaces où ils sont physiologiquement échangés et les tissus sont utilisés. Ainsi, les relations allométriques peuvent être en fin de compte liées aux caractéristiques anatomiques et physiologiques de l'utilisation de l'énergie.