Definice alometrie, rovnice a příklady

1027
Alexander Pearson

The alometrie, Také nazývaný alometrický růst, označuje diferenciální rychlost růstu v různých částech nebo rozměrech organismů během procesů zapojených do ontogeneze. Podobně jej lze chápat ve fylogenetických, intra a mezidruhových kontextech..

Tyto změny v diferenciálním růstu struktur jsou považovány za lokální heterochronie a hrají zásadní roli v evoluci. Tento jev je v přírodě široce rozšířen, a to jak u zvířat, tak u rostlin.

Zdroj: Dreamstime.com

Rejstřík článků

  • 1 Základy růstu
  • 2 Definice alometrie
  • 3 Rovnice
    • 3.1 Grafické znázornění
    • 3.2 Interpretace rovnice
  • 4 příklady
    • 4.1 Dráp kraba
    • 4.2 Křídla netopýrů
    • 4.3 Končetiny a hlava u lidí
  • 5 Reference

Růstové základy

Před stanovením definic a důsledků alometrického růstu je nutné si zapamatovat klíčové koncepty geometrie trojrozměrných objektů..

Představme si, že máme kostku hran L. Tedy povrch obrázku bude 6Ldva, zatímco hlasitost bude L3. Pokud máme krychli, kde jsou hrany dvojnásobné oproti předchozímu případu (v notaci by to byly 2L) plocha se zvýší o faktor 4 a objem o faktor 8.

Pokud tento logický přístup zopakujeme s koulí, získáme stejné vztahy. Můžeme dojít k závěru, že objem roste dvakrát více než plocha. Tímto způsobem, pokud máme, že se délka zvětší 10krát, objem se zvětší 10krát více než povrch.

Tento jev nám umožňuje pozorovat, že když zvětšíme velikost objektu - ať už je živý nebo ne - jeho vlastnosti se změní, protože povrch se bude lišit odlišně od objemu..

Vztah mezi povrchem a objemem je uveden v principu podobnosti: „podobné geometrické obrazce, povrch je úměrný čtverci lineárního rozměru a objem je úměrný jeho krychli“.

Definice alometrie

Slovo „alometrie“ navrhl Huxley v roce 1936. Od té doby byla vyvinuta řada definic, k nimž se přistupuje z různých úhlů pohledu. Termín pochází z kořenů grielly Allos že znamenají jiného a metron co znamená míra.

Slavný biolog a paleontolog Stephen Jay Gould definoval alometrii jako „studium změn v proporcích korelovaných s odchylkami ve velikosti“.

Allometrii lze chápat v pojmech ontogeneze - kdy dochází k relativnímu růstu na úrovni jedince. Podobně, když dochází k diferenciálnímu růstu v několika liniích, je alometrie definována z fylogenetické perspektivy..

Podobně se tento jev může vyskytovat v populacích (na vnitrodruhové úrovni) nebo mezi příbuznými druhy (na mezidruhové úrovni)..

Rovnice

Bylo navrženo několik rovnic pro hodnocení alometrického růstu různých struktur těla..

Nejpopulárnější rovnicí v literatuře pro vyjádření alometrií je:

y = bxna

Ve výrazu, X Y a a jsou dvě měření těla, například hmotnost a výška nebo délka prutu a délka těla.

Ve skutečnosti ve většině studií, X jedná se o míru související s velikostí těla, jako je hmotnost. Snaží se tak ukázat, že dotyčná struktura nebo opatření má změny nepřiměřené celkové velikosti organismu.

Proměnná na V literatuře je známý jako alometrický koeficient a popisuje relativní rychlosti růstu. Tento parametr může nabývat různých hodnot.

Pokud se rovná 1, je růst izometrický. To znamená, že obě struktury nebo dimenze hodnocené v rovnici rostou stejnou rychlostí.

V případě hodnoty přiřazené proměnné Y má růst větší než X, alometrický koeficient je větší než 1 a říká se, že existuje pozitivní alometrie.

Naproti tomu, když je výše uvedený vztah opačný, alometrie je záporná a hodnota na nabývá hodnot menších než 1.

Grafické znázornění

Pokud vezmeme předchozí rovnici k reprezentaci v rovině, získáme křivkový vztah mezi proměnnými. Pokud chceme získat graf s lineárním trendem, musíme použít logaritmus v obou pozdravech rovnice.

S výše uvedeným matematickým zpracováním získáme řádek s následující rovnicí: log y = log b + a log X.

Interpretace rovnice

Předpokládejme, že hodnotíme rodovou formu. Proměnná X představuje velikost těla organismu, zatímco proměnná Y představuje velikost nebo výšku nějaké charakteristiky, kterou chceme vyhodnotit, jejíž vývoj začíná ve věku na a přestat růst b.

Procesy spojené s heterochroniemi, pedomorfózou i peramorfózou, jsou výsledkem evolučních změn kteréhokoli ze dvou zmíněných parametrů, a to buď v rychlosti vývoje, nebo v délce vývoje v důsledku změn parametrů definovaných jako na nebo b.

Příklady

Dráp kraba

Alometrie je v přírodě široce rozšířeným jevem. Klasickým příkladem pozitivní alometrie je krab houslista. Jedná se o skupinu korýšů desetilůžkových patřících do rodu Uca, být nejoblíbenějším druhem Uca pugnax.

U mladých mužů drápy odpovídají 2% těla zvířete. Jak jedinec roste, třmen roste nepřiměřeně ve vztahu k celkové velikosti. Svorka může nakonec dosáhnout až 70% tělesné hmotnosti.

Křídla netopýrů

Stejná pozitivní alometrická událost se vyskytuje ve falangách netopýrů. Přední končetiny těchto létajících obratlovců jsou homologní s našimi horními končetinami. U netopýrů jsou tedy falangy nepřiměřeně dlouhé.

K dosažení struktury této kategorie se v evolučním vývoji netopýrů muselo zvýšit tempo růstu falang..

Končetiny a hlava u lidí

U nás lidí existují také alometrie. Pojďme se zamyslet nad novorozencem a nad tím, jak se budou jednotlivé části těla z hlediska růstu lišit. Končetiny se během vývoje prodlužují více než jiné struktury, jako je hlava a trup.

Jak vidíme ve všech příkladech, alometrický růst významně mění proporce těl během vývoje. Když se tyto sazby upraví, tvar dospělého se podstatně změní.

Reference

  1. Alberch, P., Gould, S. J., Oster, G. F., & Wake, D. B. (1979). Velikost a tvar v ontogenezi a fylogenezi. Paleobiologie5(3), 296-317.
  2. Audesirk, T. a Audesirk, G. (2003). Biologie 3: evoluce a ekologie. Pearson.
  3. Curtis, H., & Barnes, N. S. (1994). Pozvánka na biologii. Macmillana.
  4. Hickman, C. P., Roberts, L. S., Larson, A., Ober, W. C., & Garrison, C. (2001). Integrované principy zoologie. McGraw-Hill.
  5. Kardong, K. V. (2006). Obratlovci: srovnávací anatomie, funkce, evoluce. McGraw-Hill.
  6. McKinney, M. L. a McNamara, K. J. (2013). Heterochrony: vývoj ontogeneze. Springer Science & Business Media.

Zatím žádné komentáře