АЛЛОМЕТРИЯ: ОПРЕДЕЛЕНИЕ, УРАВНЕНИЯ И ПРИМЕРЫ - БИОЛОГИЯ - 2025

Alometría , также называемый аллометрическим ростом, относится к дифференциальной скорости роста в нескольких частях или размером организмов в ходе процессов , вовлеченных в онтогенезе. Точно так же его можно понять в филогенетическом, внутривидовом и межвидовом контекстах.

Эти изменения в дифференциальном росте структур считаются локальными гетерохрониями и играют фундаментальную роль в эволюции. Явление широко распространено в природе как у животных, так и у растений.

Источник: pixabay.com

Основы роста

Прежде чем устанавливать определения и значение аллометрического роста, необходимо вспомнить ключевые концепции геометрии трехмерных объектов.

Представим, что у нас есть куб с ребрами L. Таким образом, поверхность фигуры будет 6L ² , а объем - L ³ . Если у нас есть куб, у которого края вдвое больше, чем в предыдущем случае (в обозначениях это будет 2 L), площадь увеличится в 4 раза, а объем - в 8 раз.

Если мы повторим этот логический подход со сферой, мы получим те же отношения. Можно сделать вывод, что объем растет вдвое больше площади. Таким образом, если длина увеличится в 10 раз, объем увеличится в 10 раз больше, чем поверхность.

Это явление позволяет нам наблюдать, что, когда мы увеличиваем размер объекта - живого он или нет - его свойства изменяются, поскольку поверхность будет меняться иначе, чем объем.

Связь между поверхностью и объемом выражается в принципе подобия: «геометрические фигуры похожи, поверхность пропорциональна квадрату линейного измерения, а объем пропорционален его кубу».

Определения аллометрии

Слово «аллометрия» было предложено Хаксли в 1936 году. С тех пор был разработан ряд определений, подходов к которым с разных точек зрения. Термин происходит от корней griella allos, что означает другой, и metron, что означает меру.

Известный биолог и палеонтолог Стивен Джей Гулд определил аллометрию как «изучение изменений пропорций, коррелирующих с изменениями в размере».

Аллометрию можно понять с точки зрения онтогенеза - когда относительный рост происходит на уровне индивида. Точно так же, когда дифференцированный рост происходит в нескольких ветвях, аллометрия определяется с филогенетической точки зрения.

Точно так же это явление может происходить в популяциях (на внутривидовом уровне) или между родственными видами (на межвидовом уровне).

уравнения

Было предложено несколько уравнений для оценки аллометрического роста различных структур тела.

Самым популярным в литературе уравнением для выражения аллометрии является:

В выражении x и y - это два измерения тела, например вес и рост или длина конечности и длина тела.

Фактически, в большинстве исследований x - это мера, связанная с размером тела, например, с весом. Таким образом, он стремится показать, что рассматриваемая структура или мера имеет изменения, непропорциональные общему размеру организма.

Переменная a известна в литературе как аллометрический коэффициент и описывает относительные темпы роста. Этот параметр может принимать разные значения.

Если он равен 1, рост изометрический. Это означает, что обе конструкции или размеры, оцениваемые в уравнении, растут с одинаковой скоростью.

В случае, если значение, присвоенное переменной y, имеет больший рост, чем значение x, аллометрический коэффициент больше 1, и говорят, что имеется положительная аллометрия.

Напротив, когда указанная выше взаимосвязь противоположна, аллометрия отрицательна, и значение a принимает значения меньше 1.

Графическое представление

Если мы представим предыдущее уравнение на плоскости, мы получим криволинейную связь между переменными. Если мы хотим получить график с линейным трендом, мы должны применить логарифм к обоим приветствиям уравнения.

С помощью вышеупомянутой математической обработки мы получим строку со следующим уравнением: log y = log b + a log x.

Интерпретация уравнения

Предположим, мы оцениваем наследственную форму. Переменная x представляет размер тела организма, а переменная y представляет размер или высоту некоторой характеристики, которую мы хотим оценить, развитие которой начинается в возрасте a и прекращается в возрасте b.

Процессы, связанные с гетерохрониями, как педоморфозом, так и пераморфозом, являются результатом эволюционных изменений любого из двух упомянутых параметров либо в скорости развития, либо в продолжительности развития из-за изменений в параметрах, определенных как a или b.

Примеры

Коготь краба-скрипача

Аллометрия - явление широко распространенное в природе. Классический пример положительной аллометрии - краб-скрипач. Это группа десятиногих ракообразных, принадлежащих к роду Uca, наиболее популярным из которых является Uca pugnax.

У молодых самцов когти составляют 2% тела животного. По мере роста особи штангенциркуль увеличивается непропорционально по отношению к общему размеру. В конечном итоге зажим может достигать 70% веса тела.

Крылья летучих мышей

Такое же положительное событие аллометрии происходит в фалангах летучих мышей. Передние конечности этих летающих позвоночных аналогичны нашим верхним конечностям. Таким образом, у летучих мышей фаланги непропорционально длинные.

Чтобы достичь структуры этой категории, в ходе эволюционной эволюции летучих мышей скорость роста фаланг должна была увеличиваться.

Конечности и голова у человека

У нас, людей, также есть аллометрии. Давайте подумаем о новорожденном ребенке и о том, как части тела будут различаться в плане роста. Конечности во время развития удлиняются больше, чем другие структуры, такие как голова и туловище.

Как мы видим на всех примерах, аллометрический рост значительно изменяет пропорции тел в процессе развития. При изменении этих показателей форма взрослой особи существенно меняется.

Ссылки

1. Альберш П., Гулд С.Дж., Остер Г.Ф. и Уэйк Д.Б. (1979). Размер и форма в онтогенезе и филогенезе. Палеобиология, 5 (3), 296-317.
2. Одесирк, Т., и Одесирк, Г. (2003). Биология 3: эволюция и экология. Пирсон.
3. Кертис, Х., и Барнс, Н.С. (1994). Приглашение в биологию. Macmillan.
4. Хикман, С.П., Робертс, Л.С., Ларсон, А., Обер, В.К., и Гаррисон, К. (2001). Интегральные принципы зоологии. МакГроу - Хилл.
5. Кардонг, К.В. (2006). Позвоночные животные: сравнительная анатомия, функции, эволюция. McGraw-Hill.
6. МакКинни, М.Л., и Макнамара, К.Дж. (2013). Гетерохрония: эволюция онтогенеза. Springer Science & Business Media.