ALLOMETRIE: DEFINITION, GLEICHUNGEN UND BEISPIELE - BIOLOGIE - 2025

Die Alometrie , auch allometrisches Wachstum genannt, bezieht sich auf die unterschiedliche Wachstumsrate in mehreren Teilen oder der Größe der Organismen während der an der Ontogenese beteiligten Prozesse. Ebenso kann es in phylogenetischen, intra- und interspezifischen Kontexten verstanden werden.

Diese Veränderungen im unterschiedlichen Wachstum von Strukturen werden als lokale Heterochronien angesehen und spielen eine grundlegende Rolle in der Evolution. Das Phänomen ist in der Natur sowohl bei Tieren als auch bei Pflanzen weit verbreitet.

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Wachstumsgrundlagen

Bevor die Definitionen und Implikationen des allometrischen Wachstums festgelegt werden, müssen Schlüsselkonzepte der Geometrie dreidimensionaler Objekte berücksichtigt werden.

Stellen wir uns vor, wir haben einen Würfel mit Kanten L. Somit ist die Oberfläche der Figur 6L ² , während das Volumen L ^{3 ist} . Wenn wir einen Würfel haben, bei dem die Kanten doppelt so groß sind wie im vorherigen Fall (in Notation wären es 2 l), vergrößert sich die Fläche um den Faktor 4 und das Volumen um den Faktor 8.

Wenn wir diesen logischen Ansatz mit einer Kugel wiederholen, erhalten wir die gleichen Beziehungen. Wir können daraus schließen, dass das Volumen doppelt so stark wächst wie die Fläche. Auf diese Weise hat sich das Volumen um das Zehnfache vergrößert als die Oberfläche, wenn sich die Länge um das Zehnfache erhöht.

Dieses Phänomen ermöglicht es uns zu beobachten, dass wenn wir die Größe eines Objekts erhöhen - ob es lebt oder nicht - seine Eigenschaften geändert werden, da die Oberfläche anders variiert als das Volumen.

Die Beziehung zwischen Oberfläche und Volumen wird im Ähnlichkeitsprinzip angegeben: „Bei ähnlichen geometrischen Figuren ist die Oberfläche proportional zum Quadrat der linearen Dimension und das Volumen proportional zum Würfel davon.“

Allometrie-Definitionen

Das Wort "Allometrie" wurde 1936 von Huxley vorgeschlagen. Seitdem wurde eine Reihe von Definitionen entwickelt, die unter verschiedenen Gesichtspunkten betrachtet wurden. Der Begriff stammt von den Wurzeln griella allos, die ein anderes bedeuten, und metron, das Maß bedeutet.

Der berühmte Biologe und Paläontologe Stephen Jay Gould definierte Allometrie als "die Untersuchung von Proportionsänderungen, die mit Größenschwankungen korrelieren".

Allometrie kann als Ontogenese verstanden werden - wenn relatives Wachstum auf der Ebene des Individuums auftritt. In ähnlicher Weise wird die Allometrie aus einer phylogenetischen Perspektive definiert, wenn ein unterschiedliches Wachstum in mehreren Linien stattfindet.

Ebenso kann das Phänomen in Populationen (auf intraspezifischer Ebene) oder zwischen verwandten Arten (auf interspezifischer Ebene) auftreten.

Gleichungen

Es wurden verschiedene Gleichungen vorgeschlagen, um das allometrische Wachstum der verschiedenen Körperstrukturen zu bewerten.

Die beliebteste Gleichung in der Literatur, um Allometrien auszudrücken, lautet:

In dem Ausdruck sind x und y zwei Messungen des Körpers, zum Beispiel Gewicht und Größe oder die Länge eines Gliedes und die Länge des Körpers.

Tatsächlich ist x in den meisten Studien ein Maß für die Körpergröße, wie das Gewicht. Damit soll gezeigt werden, dass die fragliche Struktur oder Maßnahme Veränderungen aufweist, die in keinem Verhältnis zur Gesamtgröße des Organismus stehen.

Die Variable a ist in der Literatur als allometrischer Koeffizient bekannt und beschreibt die relativen Wachstumsraten. Dieser Parameter kann unterschiedliche Werte annehmen.

Wenn es gleich 1 ist, ist das Wachstum isometrisch. Dies bedeutet, dass beide in der Gleichung bewerteten Strukturen oder Dimensionen mit der gleichen Geschwindigkeit wachsen.

In dem Fall, dass der der Variablen y zugewiesene Wert ein Wachstum aufweist, das größer als das von x ist, ist der allometrische Koeffizient größer als 1, und es wird gesagt, dass es eine positive Allometrie gibt.

Im Gegensatz dazu ist die Allometrie negativ, wenn die oben angegebene Beziehung das Gegenteil ist, und der Wert von a nimmt Werte kleiner als 1 an.

Grafische Darstellung

Wenn wir die vorherige Gleichung zu einer Darstellung in der Ebene nehmen, erhalten wir eine krummlinige Beziehung zwischen den Variablen. Wenn wir ein Diagramm mit einem linearen Trend erhalten möchten, müssen wir einen Logarithmus auf beide Begrüßungen der Gleichung anwenden.

Mit der oben erwähnten mathematischen Behandlung erhalten wir eine Linie mit der folgenden Gleichung: log y = log b + a log x.

Interpretation der Gleichung

Angenommen, wir bewerten eine Ahnenform. Die Variable x repräsentiert die Größe des Körpers des Organismus, während die Variable y die Größe oder Höhe eines Merkmals repräsentiert, das wir bewerten möchten, dessen Entwicklung im Alter von a beginnt und bei b aufhört zu wachsen.

Die mit Heterochronien verbundenen Prozesse, sowohl Pedomorphose als auch Peramorphose, resultieren aus evolutionären Änderungen in einem der beiden genannten Parameter, entweder in der Entwicklungsrate oder in der Entwicklungsdauer aufgrund von Änderungen in den als a oder b definierten Parametern.

Beispiele

Die Klaue der Geigenkrabbe

Allometrie ist ein weit verbreitetes Phänomen in der Natur. Das klassische Beispiel für positive Allometrie ist die Geigenkrabbe. Dies ist eine Gruppe von Decapod-Krebstieren der Gattung Uca, wobei die beliebteste Art Uca pugnax ist.

Bei jungen Männern entsprechen die Krallen 2% des Tierkörpers. Wenn das Individuum wächst, wächst der Bremssattel im Verhältnis zur Gesamtgröße überproportional. Schließlich kann die Klammer bis zu 70% des Körpergewichts erreichen.

Die Flügel der Fledermäuse

Das gleiche positive Allometrieereignis tritt bei den Phalangen von Fledermäusen auf. Die Vorderbeine dieser fliegenden Wirbeltiere sind homolog zu unseren oberen Gliedmaßen. So sind bei Fledermäusen die Phalangen unverhältnismäßig lang.

Um eine Struktur dieser Kategorie zu erreichen, musste die Wachstumsrate der Phalangen in der evolutionären Entwicklung der Fledermäuse zunehmen.

Gliedmaßen und Kopf beim Menschen

Bei uns Menschen gibt es auch Allometrien. Lassen Sie uns über ein Neugeborenes nachdenken und wie sich die Körperteile in Bezug auf das Wachstum unterscheiden. Die Gliedmaßen verlängern sich während der Entwicklung stärker als andere Strukturen wie Kopf und Rumpf.

Wie wir in allen Beispielen sehen, verändert das allometrische Wachstum die Körperanteile während der Entwicklung erheblich. Wenn diese Raten geändert werden, ändert sich die Form des Erwachsenen erheblich.

Verweise

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