动物运动的 thermodynamics
生物物理
2020-11-30 v2 统计力学
摘要
肌肉是生物致动器，作为孤立的生物力学实体在 Hill 经典经验模型的框架内被广泛研究，但这很难适用于受生理和环境约束的活体生物。在此，我们阐明了用于运动的*活体*肌肉动作的总体原则，从热力学角度将其视为由并联连接的致动器（肌肉单元）组成的集合，在混合（势与流）边界条件下通过化学到机械能量转换来运作。在我们紧凑的局部线性非平衡热力学模型框架内，引入努力能量成本 作为众所周知的氧气运输成本 的推广，我们分析了来自一项关于马以三种不同步态运动时能量成本管理与优化的文献记录实验的耗氧量测量数据。马通过动员近乎恒定数量的肌肉单元来适应特定步态，以最小化单位行进距离的废物产生；该数量在步态转换期间发生显著变化。因此，动物的力学功能既由其自身的热力学特性决定，也由运动系统的代谢工作点决定。
引用
@article{arxiv.2004.02661,
title = {Thermodynamics of animal locomotion},
author = {E. Herbert and H. Ouerdane and Ph. Lecoeur and V. Bels and C. Goupil},
journal= {arXiv preprint arXiv:2004.02661},
year = {2020}
}