АЛЛОМЕТРІЯ: ВИЗНАЧЕННЯ, РІВНЯННЯ ТА ПРИКЛАДИ - БІОЛОГІЯ - 2025

Alometría , також званий аллометріческого зростанням, відноситься до диференціальної швидкості росту в декількох частинах або розміром організмів в ході процесів , залучених в онтогенезі. Так само це можна зрозуміти у філогенетичному, внутрішньо- та міжвидовому контекстах.

Ці зміни в диференційованому зростанні структур вважаються локальними гетерохроніями і мають фундаментальну роль в еволюції. Явище широко поширене в природі, як у тварин, так і у рослин.

Джерело: pixabay.com

Основи росту

Перш ніж встановлювати визначення та наслідки аллометричного зростання, необхідно пам’ятати ключові поняття геометрії тривимірних об’єктів.

Уявімо, у нас є куб з ребрами L. Таким чином, поверхня фігури складе 6L ² , тоді як об'єм буде L ³ . Якщо у нас є куб, де краї вдвічі перевищують попередній випадок, (у позначенні це було б 2 л) площа збільшиться в 4 рази, а об'єм - у 8 разів.

Якщо ми повторимо цей логічний підхід зі сферою, отримаємо однакові відносини. Можна зробити висновок, що обсяг зростає вдвічі більше, ніж площа. Таким чином, якщо ми маємо, що довжина збільшується в 10 разів, об'єм збільшиться в 10 разів більше, ніж поверхня.

Це явище дозволяє нам спостерігати, що коли ми збільшуємо розмір об’єкта - живий він чи ні - його властивості змінюються, оскільки поверхня буде змінюватися інакше, ніж об'єм.

Взаємозв'язок поверхні та об'єму викладено в принципі подібності: "подібні геометричні фігури, поверхня пропорційна квадрату лінійного розміру, а об'єм пропорційний кубу її".

Визначення аллометрії

Слово "аллометрія" було запропоноване Хакслі в 1936 р. З тих пір розроблено ряд визначень, зосереджених з різних точок зору. Термін походить від коріння griella allos, що означає інше, і метрона, що означає міру.

Відомий біолог і палеонтолог Стівен Джей Гоулд визначив аллометрію як "вивчення змін пропорцій, співвіднесених з варіаціями розмірів".

Алометрію можна зрозуміти з точки зору онтогенезу - коли відносне зростання відбувається на рівні індивіда. Аналогічно, коли диференціальний ріст відбувається в декількох лініях, аллометрія визначається з філогенетичної точки зору.

Так само явище може траплятися у популяціях (на внутрішньовидовому рівні) або між спорідненими видами (на міжвидовому рівні).

Рівняння

Для оцінки аллометричного зростання різних структур тіла запропоновано кілька рівнянь.

Найпопулярнішим рівнянням у літературі для вираження аллометрій є:

У виразі х і у - це два вимірювання тіла, наприклад, вага і зріст або довжина кінцівки і довжина тіла.

Насправді в більшості досліджень x - це міра, пов’язана з розміром тіла, як вага. Таким чином, вона прагне показати, що структура чи міра, про які йдеться, мають зміни, непропорційні загальним розмірам організму.

Змінна a відома в літературі як коефіцієнт аллометричного, і вона описує відносні темпи зростання. Цей параметр може приймати різні значення.

Якщо вона дорівнює 1, ріст ізометричний. Це означає, що обидві структури або розміри, оцінені в рівнянні, ростуть з однаковою швидкістю.

У випадку, якщо значення, присвоєне змінній y, має більший приріст, ніж значення x, коефіцієнт аллометричного значення більший за 1, і кажуть, що позитивна аллометрія є.

Навпаки, коли співвідношення, зазначене вище, є протилежним, аллометрія є негативною, а значення a приймає значення менше 1.

Графічне зображення

Якщо прийняти попереднє рівняння до подання в площині, отримаємо криволінійну залежність між змінними. Якщо ми хочемо отримати графік з лінійною тенденцією, ми повинні застосувати логарифм до обох привітань рівняння.

За допомогою вищезазначеної математичної обробки отримаємо рядок із наступним рівнянням: log y = log b + a log x.

Інтерпретація рівняння

Припустимо, ми оцінюємо предковічну форму. Змінна x являє собою розмір тіла організму, тоді як змінна y являє собою розмір або висоту якоїсь характеристики, яку ми хочемо оцінити, розвиток якої починається у віці a і припиняє зростати в b.

Процеси, пов'язані з гетерохроніями, як педоморфозом, так і переморфозом, є результатом еволюційних змін будь-якого з двох згаданих параметрів, або в швидкості розвитку, або в тривалості розвитку через зміни параметрів, визначених як a або b.

Приклади

Кліща краба-скрипця

Алометрія - широко поширене явище в природі. Класичний приклад позитивної алометрії - краб-фіддер. Це група ракоподібних ракоподібних, що належать до роду Uca, найпопулярнішим видом є Uca pugnax.

У молодих самців кігті відповідають 2% тіла тварини. У міру зростання особини штангенциркуль збільшується непропорційно щодо загальних розмірів. Зрештою, затискач може досягати до 70% маси тіла.

Крила кажанів

Така ж позитивна алометрична подія відбувається і у фалангах кажанів. Передні кінцівки цих літаючих хребетних гомологічні до наших верхніх кінцівок. Таким чином, у кажанів фаланги непропорційно довгі.

Щоб домогтися структури цієї категорії, швидкість росту фалангів повинна була зростати в еволюційній еволюції кажанів.

Кінцівки і голова у людини

У нас, людей, також є алометри. Давайте подумаємо про новонароджену дитину та про те, як змінюватимуться частини тіла за ростом. Кінцівки подовжуються більше під час розвитку, ніж інші структури, такі як голова та тулуб.

Як ми бачимо у всіх прикладах, аллометричний приріст значно змінює пропорції тіл під час розвитку. Коли ці показники змінюються, форма дорослого істотно змінюється.

Список літератури

1. Alberch, P., Gould, SJ, Oster, GF, & Wake, DB (1979). Розмір і форма в онтогенезі та філогенезі. Палеобіологія, 5 (3), 296-317.
2. Audesirk, T., & Audesirk, G. (2003). Біологія 3: еволюція та екологія. Пірсон.
3. Кертіс, Х. та Барнс, штат Нью-Йорк (1994). Запрошення до біології. Макміллан.
4. Хікман, К.П., Робертс, Л.С., Ларсон, А., Обер, WC, & Гарнізон, C. (2001). Комплексні принципи зоології. McGraw - Хілл.
5. Кардон, К. В. (2006). Хребетні: порівняльна анатомія, функція, еволюція. McGraw-Hill.
6. McKinney, ML, & McNamara, KJ (2013). Гетерохронія: еволюція онтогенезу. Springer Science & Business Media.