Правило Аллена

У теплокровных животных (то есть животных, которые выделяют тепло в процессе обмена веществ), живущих в холодном климате, конечности меньше, чем у таких же животных, обитающих в более теплом климате.

Большинство закономерностей, наблюдаемых в мире растений и животных, прямо следуют из теории эволюции, и правило Аллена — не исключение. Теплокровные животные, как и человек, имеют внутренний механизм, поддерживающий температуру тела на постоянном уровне. По сути, эти животные преобразуют энергию пищи в тепло для поддержания постоянной температуры своего тела.

Тепло переносится из внутренних органов теплокровных животных к более прохладной поверхности тела, откуда рассеивается в окружающую среду. Это потерянное тепло животному нужно снова выработать в процессе обмена веществ (метаболизма), а значит, в его же интересах, чтобы потери тепла были минимальными. Поэтому полярные животные имеют толстый слой меха или подкожного жира для теплоизоляции и уменьшения выноса тепла на поверхность.

Ясно, что чем меньше площадь поверхности, соприкасающейся с внешней средой, тем меньше тепла будет улетучиваться при данной температуре окружающей среды. Возьмем в качестве наглядного примера относительные пропорции конечностей овцебыка и жирафа (овцебык приспособлен к холодному климату, а жираф — к жаркому). Короткие ноги овцебыка в условиях холодного климата — эволюционное приспособление: уменьшается поверхность, с которой уходит тепло.

Правило Аллена иллюстрирует известные законы физики. Вырабатываемое внутри теплокровных животных тепло переходит в окружающую среду (см. Теплообмен), где температура ниже (см. Второе начало термодинамики; Закон Стефана—Больцмана), а оттуда оно улетучивается путем излучения или конвекции. Количество вырабатываемого тепла зависит от объема животного, а количество тепла, уходящего в окружающую среду, зависит от площади поверхности животного. Поэтому чем компактнее животное — или, выражаясь научно, чем меньше отношение поверхности к объему, — тем меньше будут потери тепла и тем больше тепла сохранится. Так что адаптивная ценность низкого отношения поверхности к объему в северном климате очевидна.

Джоэл Асаф АЛЛЕН
Joel Asaph Allen, 1838–1921

Американский териолог (специалист по млекопитающим) и орнитолог. Родился в Спрингфилде, штат Массачусетс; учился у Жана-Луи Агасси (Jean Louis Agassiz, 1807–73). Работал главным куратором по птицам в Музее сравнительной зоологии при Гарвардском университете, в 1885 году получил должность куратора по млекопитающим и птицам в Американском музее естественной истории в Нью-Йорке. Мысль о том, что в популяции одного биологического вида может наблюдаться изменчивость, привела его к идее существования подвидов. Аллен выступал за создание заповедников в Америке, одним из первых поведал миру о бедственном положении бизонов.


3
Показать комментарии (3)
Свернуть комментарии (3)

  • genepcr+  | 10.12.2006 | 10:43 Ответить
    У вас на сайте неправильное определение теплокровных(гомойотермных) животных. Теплокровные животные - это животные, способные поддерживать температуру тела на определенном уровне. У пойкилотермных(хладнокровных) животных тоже выделяется тепло во время метаболизма.
    Правило Аллена не такое уж явное, как может казаться на первый взгляд. Оно касается особей одного и того же вида, населяющих разные климатические области. Дело в том, что животное с более укороченными конечностями уступает по нескольким показателям животному с более крупными конечностями (скорость передвижения, превосходство в борьбе за жертву и т. д.). Нужно добавить, что исходя из правила Бергмана, животное в холодном климате будет иметь более крупное тело, а это ведет к дополнительным изменениям конечностей (более развитая мускулатура, изменение формы конечности). Конечности животных холодного климата должны быть способны обеспечить нормальную жизнедеятельность животных. Поэтому будут найдены оптимальные механизмы для решения этой задачи. На все эти механизмы будет потрачена определенная энергия, которая будет меньше (в большинстве случаев) того запаса энергии, полученного за счет укорочения конечности. В организме упрощение какого-либо органа всегда сопровождается усложнением другого органа. При этом либо возрастает суммарная энтропия биологической системы, либо снижается суммарная скорость молекул биосистемы - выделяется тепло( второй закон термодинамики). И получается, что в чем-то свободная энергия была сэкономлена, но тут же была потрачена на другие нужды биосистемы.
    Ответить
  • Korotkoff  | 25.12.2006 | 04:54 Ответить
    Никакого отношения закон Аллена к эволюции не имеет, давно пора уже понять, или хотя бы перестать притворяться, что это не так. Честнее надо быть:)) Эволюция это переход вида в другой вид, а закономерности описанные Алленом реализуются только в пределах одного вида и не ведут к смене данной особью своего вида.
    Ответить
  • Petelin  | 27.01.2017 | 12:02 Ответить
    Забавно, конечно, что в вопросе тепло-потерь с площади поверхности, почему то, такое значение уделено конечностям, но не всей площади.

    Закономерность про более короткие конечности известна, но вот объяснение этого здесь как то не убедительно. Известно, что северные виды имеют более массивное тело и более короткие конечности, южные более компактное тело и длинные конечности.

    Так например при сравнении видов медоносных пчел наблюдаются различия: южные виды имеют более компактное тело и длинные конечности, северные напротив более массивное тело и короткие конечности. Размер "тела" по видимому обусловлен тем, что является "складом" для питательных веществ на период самый суровый, известный факт, что живые организмы севера "запасают", тогда как у южных нет такой необходимости.

    Что касается конечностей и их длинны, в частности: возможно дело не в "площади потерь тепла" с конечностей, а в том, что в теплых регионах обмен веществ происходит быстрее, соответственно это отражается на активности, потому и конечности длиннее, так как потребность быстрее бегать, стала предметом ест. отбора.

    Посмотрел так на вскидку через поиск: скорость белого медведя в среднем оценивается до 40км\ч, скорость бурого до 60км\ч. Конечно для чистоты нужно сопоставить массы обоих видов и пропорции тела; но думаю можно найти массу примеров для подтверждения.
    Ответить
Написать комментарий
Элементы

© 2005-2017 «Элементы»