Vládne Allens - Allens rule - Wikipedia

Dva obdélníkové hranoly se skládají z osmi jednotkové kostky. Kompozitní kostka se stranou 2 má objem 8 jednotek3 ale povrch pouze 24 jednotek2. Obdélníkový hranol široký dvě kostky, jedna kostka dlouhá a čtyři kostky vysoká má stejný objem, ale plochu 28 jednotek2.
Grafy plocha povrchu, A proti objem, PROTI platónských těles a koule, což ukazuje, že kulatější tvary se stejným objemem mají menší povrch.

Allenovo pravidlo je ekogeografické pravidlo formuloval Joel Asaph Allen v roce 1877,[1][2] obecně uvádí, že zvířata přizpůsobená chladnému podnebí mají kratší končetiny a tělesné přídavky než zvířata přizpůsobená teplému podnebí. Přesněji řečeno uvádí, že tělo poměr plochy povrchu k objemu pro homeotermický zvířata se mění s průměrnou teplotou stanoviště, kterému jsou přizpůsobena (tj. poměr je nízký v chladném podnebí a vysoký v horkém podnebí).

Vysvětlení

Allenovo pravidlo to předpovídá endotermický zvířata se stejným objemem těla by se měla lišit povrchové plochy to buď pomůže, nebo znemožní jejich odvod tepla.

Protože zvířata žijící v chladném podnebí si musí uchovat co nejvíce tepla, Allenovo pravidlo předpovídá, že se měla vyvinout poměrně nízko poměry plochy povrchu k objemu aby minimalizovali povrchovou plochu, kterou odvádějí teplo, což jim umožňuje zadržovat více tepla. U zvířat žijících v teplém podnebí předpovídá Allenovo pravidlo opak: že by měla mít poměrně vysoké poměry povrchu k objemu. Protože zvířata s nízkým poměrem plochy povrchu k objemu by se rychle přehřívala, měla by mít zvířata v teplém podnebí podle pravidla vysoký poměr plochy povrchu k objemu, aby maximalizovala plochu, kterou odvádějí teplo.[3]

U zvířat

Ačkoli existuje řada výjimek, zdá se, že mnoho populací zvířat odpovídá předpovědím Allenovy vlády. The lední medvěd má podsadité končetiny a velmi krátké uši, které odpovídají předpovědím Allenovy vlády.[4] V roce 2007 R.L.Nudds a S.A.Oswald studovali exponované délky mořští ptáci a zjistil, že exponované délky nohou negativně korelovaly Tmaxdiff (tělesná teplota minus minimální teplota okolí), podporující předpovědi Allenova pravidla.[5] J.S. Alho a kolegové to tvrdili holenní kost a stehenní kost délky jsou nejvyšší v populacích obyčejná žába které jsou domorodé ve středních zeměpisných šířkách, v souladu s předpovědi Allenova pravidla pro ectothermic organismy.[6] Populace stejného druhu z různých zeměpisné šířky může také následovat Allenovo pravidlo.[7]

R.L. Nudds a S.A.Oswald v roce 2007 tvrdili, že Allenova vláda má nedostatečnou empirickou podporu, i když se jedná o „zavedený ekologický princip“.[5] Řekli, že podpora Allenova pravidla vychází hlavně ze studií jednotlivých druhů, protože studie více druhů jsou „zmateny“ měřítkovými účinky Bergmannova vláda a alternativní úpravy, které vyvracejí předpovědi Allenovy vlády.[5]

J.S. Alho a kolegové v roce 2011 tvrdili, že ačkoli bylo původně formulováno Allenovo pravidlo endotermy, lze jej také použít na ectotherms, které odvozují tělesnou teplotu od okolního prostředí. Podle jejich názoru by se ektotermy s nižšími poměry plochy k objemu ohřívaly a ochlazovaly pomaleji a tato odolnost vůči změně teploty by mohla být adaptivní v „tepelně heterogenním prostředí“. Alho uvedl, že došlo k obnovenému zájmu o Allenovu vládu v důsledku globálního oteplování a „mikroevolučních změn“, které pravidlo předpovídá.[6]

U lidí

"Eskymák Skupina "od fotografa William Dinwiddie (1894)

Byly pozorovány výrazné rozdíly v délkách končetin, když různé části dané lidské populace pobývají v různých nadmořských výškách. Prostředí ve vyšších nadmořských výškách obecně vykazují nižší teploty okolí. v Peru, jednotlivci, kteří žili ve vyšších nadmořských výškách, měli tendenci mít kratší končetiny, zatímco ti ze stejné populace, kteří obývali nízko položené pobřežní oblasti, měli obvykle delší končetiny.[8]

Katzmarzyk a Leonard podobně poznamenali, že se zdá, že lidské populace následují předpovědi Allenovy vlády.[9]:494 Existuje negativní asociace mezi index tělesné hmotnosti a průměrná roční teplota pro domorodé lidské populace,[9]:490 což znamená, že lidé, kteří pocházejí z chladnějších oblastí, mají pro svou výšku těžší stavbu a lidé, kteří pocházejí z teplejších oblastí, mají pro svou výšku lehčí stavbu. Relativní výška sezení také negativně koreluje s teplotou pro domorodé lidské populace,[9]:487–88 což znamená, že lidé, kteří pocházejí z chladnějších oblastí, mají pro svou výšku proporcionálně kratší nohy a lidé, kteří pocházejí z teplejších oblastí, mají pro svou výšku proporcionálně delší nohy.[9]

V roce 1968 A.T. Steegman zkoumal předpoklad, že Allenovo pravidlo způsobilo strukturální konfiguraci Arktický mongoloid tvář. Steegman provedl experiment, který zahrnoval přežití krys v chladu. Steegman řekl, že krysy s úzkými nosními cestami, širšími tvářemi, kratšími ocasy a kratšími nohami přežily nejlépe v chladu. Steegman uvedl, že experimentální výsledky mají podobnosti s arktickými mongoloidy, zejména s Eskymák a Aleut, protože tyto mají podobné morfologické rysy v souladu s Allenovým pravidlem: úzký nosní průchod, relativně velké hlavy, dlouhé až kulaté hlavy, velké čelisti, relativně velká těla a krátké končetiny.[10]

Mechanismus

Faktor přispívající k Allenovu vládě v obratlovců může být, že růst chrupavka je alespoň částečně závislá na teplotě. Teplota může přímo ovlivnit růst chrupavky, což poskytuje okamžité biologické vysvětlení tohoto pravidla. Experimentátoři se zvedli myši buď při 7 stupních, 21 stupních nebo 27 stupních Celsia a poté změřily jejich ocasy a uši. Zjistili, že ocasy a uši byly významně kratší u myší chovaných za studena ve srovnání s myší chovanými při teplejších teplotách, i když jejich celková tělesná hmotnost byla stejná. Zjistili také, že myši chované v chladu měly menší průtok krve v končetinách. Když to zkusili rostoucí kost vzorky při různých teplotách, vědci zjistili, že vzorky pěstované při vyšších teplotách měly výrazně větší růst chrupavky než vzorky pěstované při nižších teplotách.[11][12]

Viz také

Reference

  1. ^ Allen, Joel Asaph (1877). „Vliv fyzikálních podmínek na vznik druhů“. Radikální recenze. 1: 108–140.
  2. ^ Lopez, Barry Holstun (1986). Arctic Dreams: Imagination and Desire in a Northern Landscape. Scribner. ISBN  978-0-684-18578-1.
  3. ^ Ashizawa, K. a kol. (2007). Růst výšky a délky nohou u dětí v Pekingu a Xilinhot v Číně. V antropologické vědě. 116 (1). Strany 67 a 68. Citováno 22. ledna 2017, z odkaz.
  4. ^ Hogan, C. Michael (18. listopadu 2008). "Lední medvěd: Ursus maritimus". iGoTerra.
  5. ^ A b C Nudds, R.L .; Oswald, S.A. (prosinec 2007). „Mezidruhový test Allenova pravidla: Evoluční důsledky pro endotermní druhy“. Vývoj. 61 (12): 2839–2848. doi:10.1111 / j.1558-5646.2007.00242.x. PMID  17941837. S2CID  28694340.
  6. ^ A b Alho, J. S .; Herczeg, G .; Laugen, A .; et al. (2011). „Allen's Rule Revisited: Quantitative Genetics of Extremity Length in the Common Frog along a Latitudinal Gradient“. Journal of Evolutionary Biology. 24 (1): 59–70. doi:10.1111 / j.1420-9101.2010.02141.x. PMID  20964781. S2CID  32746448.
  7. ^ Hurd, Peter L.; van Anders, Sari M. (2007). „Letter to the Editor: Latitude, Digit Ratios, and Allen's and Bergmann's Rules: A Comment on Loehlin, McFadden, Medland, and Martin (2006)“ (PDF). Archivy sexuálního chování. 36 (2): 139–141. doi:10.1007 / s10508-006-9149-9. hdl:2027.42/83881. PMID  17333323. S2CID  2690330.
  8. ^ Weinstein, Karen J. (listopad 2005). "Proporce těla ve starověkých Andách z vysokých a nízkých nadmořských výšek". American Journal of Physical Anthropology. 128 (3): 569–585. doi:10.1002 / ajpa.20137. PMID  15895419.
  9. ^ A b C d Katzmarzyk, Peter T .; Leonard, William R. (1998). „Klimatické vlivy na velikost a proporce lidského těla: ekologické adaptace a sekulární trendy“. American Journal of Physical Anthropology. 106 (4): 483–503. doi:10.1002 / (SICI) 1096-8644 (199808) 106: 4 <483 :: AID-AJPA4> 3.0.CO; 2-K. PMID  9712477.
  10. ^ Steegmann, A.T .; Platner, W.S. (Leden 1968). "Experimentální studená modifikace kraniofaciální morfologie". American Journal of Physical Anthropology. 28 (1): 17–30. doi:10.1002 / ajpa.1330280111. PMID  5659959.
  11. ^ „Horké počasí pro delší nohy“. Vědecké zprávy. Nahí vědci. Prosinec 2008.
  12. ^ Serrat, Maria A .; King, Donna; Lovejoy, C. Owen (2008). „Teplota reguluje délku končetiny v homeotermech přímou modulací růstu chrupavky“ (PDF). Sborník Národní akademie věd. 105 (49): 19348–19353. Bibcode:2008PNAS..10519348S. doi:10.1073 / pnas.0803319105. PMC  2614764. PMID  19047632.