알렌의 법칙

Allen's rule
Earth, ears, hare, Lepus
알렌의 법칙 - 지구상의[1] 토끼와 그 귀

알렌의 법칙은 1877년 조엘 아사프 알렌([2][3]Joel Asaph Allen)에 의해 공식화된 생태지리학적 규칙으로, 추운 기후에 적응한 동물들은 따뜻한 기후에 적응한 동물들보다 팔다리와 신체의 부속물이 짧고 두껍다고 광범위하게 진술하고 있습니다. 더 구체적으로, 그것은 체온 동물의 신체 표면적 대 부피 비율이 그들이 적응하는 서식지의 평균 온도에 따라 달라진다고 말합니다(즉, 그 비율은 추운 기후에서는 낮고 더운 기후에서는 높습니다).

설명.

직사각형 프리즘 3개는 각각 8개의 단위 큐브로 구성되어 있습니다. 한 변이 2인 합성 정육면체의 부피는 8단위이지만3 표면적은 24단위에2 불과합니다. 가로 2입방체, 세로 1입방체, 높이 4입방체는 부피는 같지만 표면적은 28단위입니다2. 하나의 컬럼에 쌓으면 34개의2 유닛이 나옵니다.

알렌의 법칙은 같은 신체 용적을 가진 흡열 동물들은 그들의 열 방출을 돕거나 방해하는 다른 표면적을 가져야 한다고 예측합니다.

추운 기후에 사는 동물들은 가능한 많은 열을 보존할 필요가 있기 때문에, 알렌의 법칙은 그들이 열을 방출하는 표면적을 최소화하고 더 많은 열을 유지할 수 있도록 하기 위해 상대적으로 낮은 표면적 대 부피 비율로 진화했어야 한다고 예측합니다. 따뜻한 기후에 사는 동물의 경우 알렌의 법칙은 그 반대를 예측합니다. 즉, 표면적과 부피의 비율이 상대적으로 높아야 한다는 것입니다. 낮은 표면적 대 부피 비율을 가진 동물들은 빠르게 과열될 수 있기 때문에, 규칙에 따르면, 따뜻한 기후에 있는 동물들은 높은 표면적 대 부피 비율을 가지고 그들이 열을 방출하는 표면적을 최대화해야 합니다.[4]

표면적 그래프, 부피 대비 A, 플라톤 입체의 V, 그리고 구면의 그래프는 같은 부피를 가진 둥근 모양이 더 작은 표면적을 가지고 있음을 보여줍니다.

동물에서

수많은 예외들이 있지만, 많은 동물 집단들은 알렌의 법칙의 예측에 부합하는 것으로 보입니다. 이 북극곰은 알렌의 법칙의 예측에 부합하는 튼튼한 팔다리와 매우 짧은 귀를 가지고 있습니다.[5] 2007년 R.L. Nudds와 S.A. 오스왈드(Oswald)는 바닷새 다리의 노출된 길이를 연구하고 노출된 다리 길이가 Tmaxdiff(체온에서 주변 최저 온도를 뺀 값)와 음의 상관관계가 있다는 것을 발견하여 알렌의 법칙의 예측을 뒷받침했습니다.[6] J.S. Alho와 동료들은 경골과 대퇴골 길이가 중위도 토착종인 일반 개구리의 개체군에서 가장 높으며, 이는 외발열 유기체에 대한 Allen의 규칙 예측과 일치한다고 주장했습니다.[7] 위도가 다른 같은 종의 개체군도 알렌의 규칙을 따를 수 있습니다.[8]

R.L. Nudds and S.A. 오스왈드는 2007년 알렌의 통치에 대해 "정립된 생태학적 신조"라고 하더라도 경험적 뒷받침이 빈약하다고 주장했습니다.[6] 그들은 여러 종에 대한 연구가 베르그만의 법칙의 스케일링 효과와 알렌의 법칙의 예측에 반하는 대체 적응에 의해 "혼란"되기 때문에 알렌의 법칙에 대한 지지는 주로 단일 종에 대한 연구에서 비롯된다고 말했습니다.[6]

2011년 J.S. Alho와 동료들은 Allen의 법칙이 원래 내온 요법을 위해 만들어졌지만, 환경에서 체온을 얻는 외온 요법에도 적용될 수 있다고 주장했습니다. 그들의 견해에 따르면, 표면적 대 부피 비율이 낮은 외부 온도는 더 천천히 가열되고 냉각될 것이고, 온도 변화에 대한 이러한 저항은 "열적으로 이질적인 환경"에서 적응할 수 있습니다. 알호는 지구 온난화와 이 규칙이 예측하는 "미소 진화적 변화"로 인해 알렌의 통치에 대한 관심이 다시 높아졌다고 말했습니다.[7]

인간에 있어서

사진작가 윌리엄 딘위디(William Dinwiddie, 1894)의 에스키모 그룹

지정된 인간 집단의 다른 부분이 다른 고도에 거주할 때 팔다리 길이의 현저한 차이가 관찰되었습니다. 더 높은 고도에 있는 환경은 일반적으로 주변 온도가 더 낮습니다. 페루에서는 높은 고도에 사는 사람들이 팔다리가 짧은 경향이 있는 반면, 해안가가 저지대에 사는 같은 인구의 사람들은 일반적으로 팔다리가 더 길고 몸통이 더 컸습니다.[9]

Katzmarzyk와 Leonard도 비슷하게 인간 집단이 Allen의 법칙의 예측을 따르는 것처럼 보인다고 언급했습니다.[10]:494 토착 인구의 체질량 지수와 평균 연간 온도 사이에는 부정적인 연관성이 있습니다.[10]:490 즉, 추운 지역에서 온 사람들은 키에 비해 키가 더 무겁고 따뜻한 지역에서 온 사람들은 키에 비해 더 가벼운 키를 가지고 있다는 것을 의미합니다. 상대적인 앉은 키는 토착 개체군의 온도와도 음의 상관관계가 있는데,[10]:487–88 이는 추운 지역에서 온 사람들은 키에 비해 다리가 비례적으로 더 짧고 따뜻한 지역에서 온 사람들은 키에 비해 다리가 비례적으로 더 길다는 것을 의미합니다.[10]

1968년 A.T. 스티그먼은 알렌의 법칙이 북극 몽골로이드 면의 구조적 구성을 유발한다는 가정을 조사했습니다. 스티그먼은 추위 속에서 쥐의 생존을 포함하는 실험을 했습니다. 스티그먼은 좁은 코 통로, 더 넓은 얼굴, 더 짧은 꼬리, 그리고 더 짧은 다리를 가진 쥐들이 추위에서 가장 잘 살아남았다고 말했습니다. 스티그먼은 이 실험 결과가 북극 몽골로이드, 특히 에스키모와 알류트와 유사한 점을 가지고 있다고 말했는데, 그 이유는 이들이 앨런의 규칙에 따라 비슷한 형태학적 특징을 가지고 있기 때문입니다: 좁은 코 통로, 상대적으로 큰 머리, 길고 둥근 머리, 큰 턱, 상대적으로 큰 몸, 짧은 팔다리.[11]

메카니즘

척추동물에서 알렌의 법칙에 기여하는 요인은 연골의 성장이 적어도 부분적으로 온도에 의존한다는 것일 수 있습니다. 온도는 연골의 성장에 직접적인 영향을 미칠 수 있으며, 이 규칙에 대한 생물학적 설명을 제공합니다. 실험자들은 쥐들을 섭씨 7도, 21도, 27도에서 키웠고 그들의 꼬리와 귀를 측정했습니다. 그들은 추위에서 자란 쥐들의 꼬리와 귀는 전체적인 몸무게가 같음에도 불구하고 더 따뜻한 온도에서 자란 쥐들에 비해 현저히 짧다는 것을 발견했습니다. 그들은 또한 추위에서 자란 쥐들이 사지의 혈류량이 적다는 것을 발견했습니다. 그들이 다른 온도에서 뼈 샘플을 성장시키려고 시도했을 때, 연구원들은 더 따뜻한 온도에서 성장한 샘플들이 더 추운 온도에서 성장한 샘플들보다 훨씬 더 많은 연골의 성장을 가지고 있다는 것을 발견했습니다.[12][13]

참고 항목

참고문헌

  1. ^ FRYDRÝŠEK, Karel (2019). Biomechanika 1. Ostrava, Czech Republic: VSB – Technical University of Ostrava, Faculty of Mechanical Engineering, Department of Applied Mechanics. pp. 338–339. ISBN 978-80-248-4263-9.
  2. ^ Allen, Joel Asaph (1877). "The influence of Physical conditions in the genesis of species". Radical Review. 1: 108–140.
  3. ^ Lopez, Barry Holstun (1986). Arctic Dreams: Imagination and Desire in a Northern Landscape. Scribner. ISBN 978-0-684-18578-1.
  4. ^ 아시자와, K. et al. (2007). 중국 베이징과 시린하오터의 어린이 키와 다리 길이 성장. 인류학에서. 116(1). 67페이지와 68페이지. 2017년 1월 22일 링크에서 검색되었습니다.
  5. ^ Hogan, C. Michael (November 18, 2008). "Polar Bear: Ursus maritimus". iGoTerra.
  6. ^ a b c Nudds, R.L.; Oswald, S.A. (December 2007). "An Interspecific Test of Allen's Rule: Evolutionary Implications for Endothermic Species". Evolution. 61 (12): 2839–2848. doi:10.1111/j.1558-5646.2007.00242.x. PMID 17941837. S2CID 28694340.
  7. ^ 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.
  8. ^ 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). Archives of Sexual Behavior. 36 (2): 139–141. doi:10.1007/s10508-006-9149-9. hdl:2027.42/83881. PMID 17333323. S2CID 2690330.
  9. ^ Weinstein, Karen J. (November 2005). "Body Proportions in Ancient Andeans from High and Low Altitudes". American Journal of Physical Anthropology. 128 (3): 569–585. doi:10.1002/ajpa.20137. PMID 15895419.
  10. ^ a b c d Katzmarzyk, Peter T.; Leonard, William R. (1998). "Climatic Influences on Human Body Size and Proportions: Ecological Adaptations and Secular Trends". 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.
  11. ^ Steegmann, A.T.; Platner, W.S. (January 1968). "Experimental cold modification of cranio-facial morphology". American Journal of Physical Anthropology. 28 (1): 17–30. doi:10.1002/ajpa.1330280111. PMID 5659959.
  12. ^ "Hot weather for longer legs". Science News. The Naked Scientists. December 2008.
  13. ^ Serrat, Maria A.; King, Donna; Lovejoy, C. Owen (2008). "Temperature regulates limb length in homeotherms by directly modulating cartilage growth" (PDF). Proceedings of the National Academy of Sciences. 105 (49): 19348–19353. Bibcode:2008PNAS..10519348S. doi:10.1073/pnas.0803319105. PMC 2614764. PMID 19047632.