правило Аллена
Правило Аллена — это экогеографическое правило, сформулированное Джоэлом Асафом Алленом в 1877 году. [ 2 ] [ 3 ] в общих чертах заявляя, что животные, адаптированные к холодному климату, имеют более короткие и толстые конечности и придатки тела , чем животные, адаптированные к теплому климату. Более конкретно, в нем говорится, что соотношение площади поверхности тела к объему у гомойотермных животных варьируется в зависимости от средней температуры среды обитания, к которой они адаптированы (т.е. это соотношение низкое в холодном климате и высокое в жарком климате).
Объяснение
[ редактировать ]
Правило Аллена предсказывает, что эндотермические животные с одинаковым объемом тела должны иметь разную площадь поверхности , которая либо будет способствовать, либо препятствовать отводу тепла.
Поскольку животным, живущим в холодном климате, необходимо сохранять как можно больше тепла, правило Аллена предсказывает, что у них должно было развиться сравнительно низкое соотношение площади поверхности к объему, чтобы минимизировать площадь поверхности, с помощью которой они рассеивают тепло, что позволяет им сохранять больше тепла. Для животных, живущих в теплом климате, правило Аллена предсказывает обратное: у них должно быть сравнительно высокое соотношение площади поверхности к объему. Поскольку животные с низким соотношением площади поверхности к объему быстро перегреваются, животные в теплом климате должны, согласно правилу, иметь высокое соотношение площади поверхности к объему, чтобы максимизировать площадь поверхности, через которую они рассеивают тепло. [ 4 ]
У животных
[ редактировать ]Хотя существует множество исключений, многие популяции животных , похоже, соответствуют предсказаниям правила Аллена. У белого медведя коренастые конечности и очень короткие уши, что соответствует предсказаниям правила Аллена. [ 5 ] В 2007 году Р. Л. Наддс и С. А. Освальд изучили длину открытых ног морских птиц и обнаружили, что длина открытых ног отрицательно коррелирует с Tm axdiff (температура тела минус минимальная температура окружающей среды), что подтверждает предсказания правила Аллена. [ 6 ] Дж. С. Альхо и его коллеги утверждали, что длина большеберцовой и бедренной кости самая высокая в популяциях обыкновенной лягушки , обитающих в средних широтах, что согласуется с предсказаниями правила Аллена для экзотермических организмов . [ 7 ] Популяции одного и того же вида из разных широт также могут следовать правилу Аллена. [ 8 ]
Р. Л. Наддс и С. А. Освальд утверждали в 2007 году, что существует плохая эмпирическая поддержка правила Аллена, даже если это «устоявшийся экологический принцип». [ 6 ] Они сказали, что поддержка правила Аллена в основном опирается на исследования отдельных видов, поскольку исследования нескольких видов «сбиты с толку» эффектами масштабирования правила Бергмана и альтернативных адаптаций, которые противоречат предсказаниям правила Аллена. [ 6 ]
Дж. С. Алхо и его коллеги утверждали в 2011 году, что, хотя правило Аллена изначально было сформулировано для эндотермных животных , его также можно применять к эктотермным животным , которые получают температуру тела из окружающей среды. По их мнению, эктотермы с более низким соотношением площади поверхности к объему будут нагреваться и остывать медленнее, и это сопротивление изменению температуры может быть адаптивным в «термически неоднородной среде». Алхо сказал, что интерес к правлению Аллена возобновился из-за глобального потепления и « микроэволюционных изменений», которые предсказываются этим правилом. [ 7 ]
У людей
[ редактировать ]
Заметные различия в длине конечностей наблюдались, когда разные части одной человеческой популяции проживали на разных высотах. В средах на больших высотах обычно наблюдаются более низкие температуры окружающей среды. В Перу люди, жившие на возвышенностях, как правило, имели более короткие конечности, тогда как представители той же популяции, населявшие более низменные прибрежные районы, обычно имели более длинные конечности и более крупное туловище. [ 9 ]
Кацмаржик и Леонард также отметили, что человеческое население, похоже, следует предсказаниям правления Аллена. [ 10 ] :494 Существует отрицательная связь между индексом массы тела и среднегодовой температурой у коренного населения. [ 10 ] :490 Это означает, что люди, происходящие из более холодных регионов, имеют более тяжелое телосложение для своего роста, а люди, происходящие из более теплых регионов, имеют более легкое телосложение для своего роста. Относительная высота сидения также отрицательно коррелирует с температурой коренных народов у . [ 10 ] :487–88 Это означает, что люди, происходящие из более холодных регионов, имеют пропорционально более короткие ноги для своего роста, а люди, выходцы из более теплых регионов, имеют пропорционально более длинные ноги для своего роста. [ 10 ]
В 1968 году А. Т. Стигман исследовал предположение о том, что правило Аллена вызвало структурную конфигурацию лица человеческих популяций, адаптированную к полярному климату. Стигман провел эксперимент, в ходе которого крысы выживали на холоде. Стигман сказал, что крысы с узкими носовыми ходами, более широкими мордами, более короткими хвостами и более короткими ногами лучше всего выживали на холоде. Стигман сказал, что результаты экспериментов имели сходство с арктическими монголоидами, особенно с эскимосами и алеутами , поскольку они имеют схожие морфологические особенности в соответствии с правилом Аллена: узкий носовой ход, относительно большие головы, головы от длинных до круглых, большие челюсти, относительно большие тела и короткие конечности. [ 11 ]
Правило Аллена могло также привести к тому, что широкие носы и альвеолярный и/или верхнечелюстной прогнатизм стали более распространены в человеческих популяциях в более теплых регионах и наоборот в более холодных регионах. [ 12 ]
Механизм
[ редактировать ]Фактором, способствующим правилу Аллена у позвоночных, может быть то, что рост хряща , по крайней мере частично, зависит от температуры. влиять на рост хряща , что дает Температура может напрямую биологическое объяснение этому правилу. Экспериментаторы выращивали мышей при температуре 7, 21 или 27 градусов по Цельсию, а затем измеряли их хвосты и уши. Они обнаружили, что хвосты и уши у мышей, выращенных на холоде, были значительно короче, чем у мышей, выращенных при более высоких температурах, хотя общий вес их тела был одинаковым. был меньший кровоток Они также обнаружили, что у мышей, выращенных на холоде, в конечностях . Когда они попытались вырастить образцы костей при разных температурах, исследователи обнаружили, что образцы, выращенные при более высоких температурах, имели значительно больший рост хряща, чем образцы, выращенные при более низких температурах. [ 13 ] [ 14 ]
См. также
[ редактировать ]- Правило Бергмана , которое коррелирует широту с массой тела у животных.
- Правило Глогера , которое связывает влажность с пигментацией у животных.
Ссылки
[ редактировать ]- ^ ФРИДРЁШЕК, Карел (2019). Биомеханика 1 . Острава, Чехия: VSB – Технический университет Остравы, факультет машиностроения, кафедра прикладной механики. стр. 338–339. ISBN 978-80-248-4263-9 .
- ^ Аллен, Джоэл Асаф (1877). «Влияние физических условий на генезис видов» . Радикальный обзор . 1 : 108–140.
- ^ Лопес, Барри Холстун (1986). Арктические мечты: воображение и желание в северном пейзаже . Скрибнер. ISBN 978-0-684-18578-1 .
- ^ Асидзава, К. и др. (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. по ссылке .
- ^ Хоган, К. Майкл (18 ноября 2008 г.). «Белый медведь: Морской медведь » . iGoTerra
- ^ Jump up to: а б с Наддс, РЛ; Освальд, SA (декабрь 2007 г.). «Межвидовая проверка правила Аллена: эволюционные последствия для эндотермных видов» . Эволюция . 61 (12): 2839–2848. дои : 10.1111/j.1558-5646.2007.00242.x . ПМИД 17941837 . S2CID 28694340 .
- ^ Jump up to: а б Алхо, Дж.С.; Герцег, Г.; Лауген, А.; и др. (2011). «Возвращение к правилу Аллена: количественная генетика длины конечностей обыкновенной лягушки вдоль широтного градиента» . Журнал эволюционной биологии . 24 (1): 59–70. дои : 10.1111/j.1420-9101.2010.02141.x . ПМИД 20964781 . S2CID 32746448 .
- ^ Херд, Питер Л .; ван Андерс, Сари М. (2007). «Письмо в редакцию: широта, соотношение цифр и правила Аллена и Бергмана: комментарий к Лелину, Макфаддену, Медланду и Мартину (2006)» (PDF) . Архив сексуального поведения . 36 (2): 139–141. дои : 10.1007/s10508-006-9149-9 . hdl : 2027.42/83881 . ПМИД 17333323 . S2CID 2690330 .
- ^ Вайнштейн, Карен Дж. (ноябрь 2005 г.). «Пропорции тела жителей древних Анд с больших и низких высот». Американский журнал физической антропологии . 128 (3): 569–585. дои : 10.1002/ajpa.20137 . ПМИД 15895419 .
- ^ Jump up to: а б с д Кацмаржик, Питер Т.; Леонард, Уильям Р. (1998). «Влияние климата на размер и пропорции человеческого тела: экологическая адаптация и вековые тенденции». Американский журнал физической антропологии . 106 (4): 483–503. doi : 10.1002/(SICI)1096-8644(199808)106:4<483::AID-AJPA4>3.0.CO;2-K . ПМИД 9712477 .
- ^ Стегманн, АТ; Платнер, WS (январь 1968 г.). «Экспериментальная холодная модификация черепно-лицевой морфологии». Американский журнал физической антропологии . 28 (1): 17–30. дои : 10.1002/ajpa.1330280111 . ПМИД 5659959 .
- ^ Рэй, Тодд С.; Коппе, Томас; Стрингер, Крис Б. (27 октября 2010 г.). «Лицо неандертальца не приспособлено к холоду» (PDF) . Moodle USP: электронные дисциплины . Проверено 5 мая 2024 г.
- ^ «Жаркая погода для длинных ног» . Новости науки . Голые учёные. Декабрь 2008 года.
- ^ Серрат, Мария А.; Кинг, Донна; Лавджой, К. Оуэн (2008). «Температура регулирует длину конечностей у гомеотермных животных, напрямую модулируя рост хряща» (PDF) . Труды Национальной академии наук . 105 (49): 19348–19353. Бибкод : 2008PNAS..10519348S . дои : 10.1073/pnas.0803319105 . ПМЦ 2614764 . ПМИД 19047632 .
| Правила |
|  |
|---|---|---|
| Связанный |
| |