Правило Аллена - Википедия - Allens rule

Две прямоугольные призмы состоят из восьми единичные кубы. Составной куб со стороной 2 имеет объем 8 единиц.3 но площадью всего 24 единицы2. Прямоугольная призма шириной в два куба, длиной одного куба и высотой четыре куба имеет такой же объем, но площадь поверхности 28 единиц.2.
Графики площадь поверхности, А против объем, V Платоновых тел и сферы, показывая, что более округлые формы с одинаковым объемом имеют меньшую площадь поверхности.

Правило Аллена является экогеографическое правило сформулировано Джоэл Асаф Аллен в 1877 г.,[1][2] в широком смысле заявляя, что животные, приспособленные к холодному климату, имеют более короткие конечности и конечности, чем животные, приспособленные к теплому климату. В частности, в нем говорится, что тело отношение площади поверхности к объему за теплый животные варьируются в зависимости от средней температуры среды обитания, к которой они приспособлены (т.е. соотношение низкое в холодном климате и высокое в жарком климате).

Объяснение

Правило Аллена предсказывает, что эндотермический животные с одинаковым объемом тела должны иметь разные площади поверхности это либо поможет, либо затруднит отвод тепла.

Поскольку животным, живущим в холодном климате, необходимо сохранять как можно больше тепла, правило Аллена предсказывает, что они должны были развиваться сравнительно низко. отношение площади поверхности к объему чтобы уменьшить площадь поверхности, на которой они рассеивают тепло, позволяя им сохранять больше тепла. Для животных, живущих в теплом климате, правило Аллена предсказывает обратное: они должны иметь сравнительно высокое отношение площади поверхности к объему. Поскольку животные с низким отношением площади поверхности к объему будут быстро перегреваться, животные в теплом климате должны, согласно правилу, иметь высокое отношение площади поверхности к объему, чтобы максимально увеличить площадь поверхности, через которую они рассеивают тепло.[3]

У животных

Хотя есть многочисленные исключения, многие популяции животных, похоже, соответствуют предсказаниям правила Аллена. В Полярный медведь у него коренастые конечности и очень короткие уши, что соответствует предсказаниям правила Аллена.[4] В 2007 году Р.Л.Наддс и С.А.Освальд изучили открытую длину морские птицы ноги и обнаружили, что длина обнаженных ног отрицательно коррелировала с Тmaxdiff (температура тела минус минимальная температура окружающей среды), подтверждающий предсказания правила Аллена.[5] J.S. Алхо и его коллеги утверждали, что большеберцовая кость и бедренная кость длины наиболее высоки в популяциях обыкновенная лягушка которые являются коренными жителями средних широт, что согласуется с предсказаниями правила Аллена для экзотермических организмов.[6] Популяции одного вида из разных широты может также следовать правилу Аллена.[7]

Р.Л. Наддс и С.А. Освальд в 2007 году утверждали, что эмпирическая поддержка правила Аллена недостаточна, даже если это «установленный экологический принцип».[5] Они сказали, что поддержка правила Аллена в основном основана на исследованиях отдельных видов, поскольку исследования нескольких видов «смешиваются» с эффектом масштабирования Правило Бергмана и альтернативные приспособления, противоречащие предсказаниям правила Аллена.[5]

J.S. Алхо и его коллеги утверждали в 2011 году, что, хотя правило Аллена изначально было сформулировано для эндотермы, его также можно применить к эктотермия, которые определяют температуру тела из окружающей среды. По их мнению, эктотермы с более низким отношением площади поверхности к объему будут нагреваться и охлаждаться медленнее, и это сопротивление изменению температуры может быть адаптивным в «термически неоднородных средах». Алхо сказал, что интерес к правлению Аллена возобновился из-за глобального потепления и "микроэволюционных изменений", которые предсказываются этим правилом.[6]

В людях

"Эскимосский Группа »по фотографу Уильям Динвидди (1894)

Заметные различия в длине конечностей наблюдались, когда разные части данной человеческой популяции проживали на разных высотах. Окружающая среда на больших высотах обычно имеет более низкие температуры окружающей среды. В Перу, люди, которые жили на больших высотах, как правило, имели более короткие конечности, тогда как у людей из той же популяции, которые населяли более низко расположенные прибрежные районы, обычно были более длинные конечности.[8]

Кацмарзик и Леонард аналогичным образом отметили, что человеческое население, похоже, следует предсказаниям правления Аллена.[9]:494 Существует отрицательная связь между индекс массы тела и среднегодовая температура для коренного населения,[9]:490 Это означает, что люди, которые происходят из более холодных регионов, имеют более тяжелое телосложение для своего роста, а люди, которые происходят из более теплых регионов, имеют более легкое телосложение для своего роста. Относительная высота сидения также отрицательно коррелирует с температурой для коренных народов,[9]:487–88 Это означает, что у людей из более холодных регионов ноги пропорционально короче для своего роста, а у людей из более теплых регионов ноги пропорционально длиннее для своего роста.[9]

В 1968 году А. Стигман исследовал предположение, что правило Аллена вызвало структурную конфигурацию Арктический монголоид лицо. Стигман провел эксперимент по выживанию крыс на морозе. Стигман сказал, что крысы с узкими носовыми ходами, более широкими лицами, более короткими хвостами и более короткими ногами лучше всего выживали на холоде. Стигман сказал, что экспериментальные результаты имели сходство с арктическими монголоидами, особенно с Эскимосский и Алеут, потому что они имеют схожие морфологические особенности в соответствии с правилом Аллена: узкий носовой проход, относительно большие головы, длинные или круглые головы, большие челюсти, относительно большие тела и короткие конечности.[10]

Механизм

Фактор, способствующий правлению Аллена в позвоночные может быть, что рост хрящ по крайней мере частично зависит от температуры. Температура может напрямую влиять на рост хряща, что дает приблизительное биологическое объяснение этому правилу. Экспериментаторы подняли мышей либо на 7, 21 или 27 градусов по Цельсию, а затем измерили их хвосты и уши. Они обнаружили, что у мышей, выращенных на холоде, хвосты и уши были значительно короче, чем у мышей, выращенных при более высоких температурах, даже при том, что их общая масса тела была такой же. Они также обнаружили, что у мышей, выращенных на холоде, кровоток в конечностях снижался. Когда они пытались растущая кость образцы при разных температурах, исследователи обнаружили, что образцы, выращенные при более высоких температурах, имели значительно больший рост хряща, чем образцы, выращенные при более низких температурах.[11][12]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Аллен, Джоэл Асаф (1877). «Влияние физических условий на генезис видов». Радикальный обзор. 1: 108–140.
  2. ^ Лопес, Барри Холстун (1986). Арктические мечты: воображение и желание в северном пейзаже. Скрибнер. ISBN  978-0-684-18578-1.
  3. ^ Ashizawa, K. et al. (2007). Рост роста и длины ног детей в Пекине и Силиньхоте, Китай. В антропологической науке. 116 (1). Страницы 67 и 68. Получено 22 января 2017 г. с связь.
  4. ^ Хоган, К. Майкл (18 ноября 2008 г.). "Полярный медведь: Ursus maritimus". iGoTerra.
  5. ^ а б c Nudds, R.L .; Освальд, С.А. (декабрь 2007 г.). «Межвидовой тест правила Аллена: эволюционные последствия для эндотермических видов». Эволюция. 61 (12): 2839–2848. Дои:10.1111 / j.1558-5646.2007.00242.x. PMID  17941837. S2CID  28694340.
  6. ^ а б Alho, J. S .; Herczeg, G .; Laugen, A .; и другие. (2011). «Пересмотренное правило Аллена: количественная генетика длины конечностей у обыкновенной лягушки вдоль широтного градиента». Журнал эволюционной биологии. 24 (1): 59–70. Дои:10.1111 / j.1420-9101.2010.02141.x. PMID  20964781. S2CID  32746448.
  7. ^ Херд, Питер Л.; ван Андерс, Сари М. (2007). «Письмо редактору: широта, соотношение цифр и правила Аллена и Бергманна: комментарий к Лёлину, Макфаддену, Медленду и Мартину (2006)» (PDF). Архивы сексуального поведения. 36 (2): 139–141. Дои:10.1007 / s10508-006-9149-9. HDL:2027.42/83881. PMID  17333323. S2CID  2690330.
  8. ^ Вайнштейн, Карен Дж. (Ноябрь 2005 г.). «Пропорции тела в древних Андах с больших и малых высот». Американский журнал физической антропологии. 128 (3): 569–585. Дои:10.1002 / ajpa.20137. PMID  15895419.
  9. ^ а б c d Кацмарзик, Петр Т .; Леонард, Уильям Р. (1998). «Влияние климата на размер и пропорции человеческого тела: экологические адаптации и светские тенденции». Американский журнал физической антропологии. 106 (4): 483–503. Дои:10.1002 / (SICI) 1096-8644 (199808) 106: 4 <483 :: AID-AJPA4> 3.0.CO; 2-K. PMID  9712477.
  10. ^ Steegmann, A.T .; Платнер, W.S. (Январь 1968 г.). «Экспериментальная холодовая модификация черепно-лицевой морфологии». Американский журнал физической антропологии. 28 (1): 17–30. Дои:10.1002 / ajpa.1330280111. PMID  5659959.
  11. ^ «Жаркая погода для длинных ног». Новости науки. Голые ученые. Декабрь 2008 г.
  12. ^ Серрат, Мария А .; Король, Донна; Лавджой, К. Оуэн (2008). «Температура регулирует длину конечностей у теплокровных теплиц, напрямую регулируя рост хряща» (PDF). Труды Национальной академии наук. 105 (49): 19348–19353. Bibcode:2008PNAS..10519348S. Дои:10.1073 / pnas.0803319105. ЧВК  2614764. PMID  19047632.