Γιατί δεν υπάρχει ζώο στη στεριά πιο βαρύ από μια φάλαινα
Γιατί δεν υπάρχουν ζώα μεγαλύτερα από τις φάλαινες στη στεριά (εδώ αναφέρεται σε μεγάλα κητώδη, όπως οι μπλε φάλαινες); Γιατί τα μικρά θερμόαιμα ζώα πέφτουν σε χειμερία νάρκη σαν βάτραχοι; Γιατί πολλά μεγάλα τροπικά ζώα, όπως οι ελέφαντες, δύσκολα βγάζουν τρίχες; Αυτά είναι βιολογικά ενδιαφέροντα ερωτήσεις έχουν προσελκύσει εδώ και καιρό την προσοχή των επιστημόνων.
Ήδη από τα μέσα του 17ου αιώνα, ο Ιταλός φυσικός Galileo ανακάλυψε ότι το μήκος ενός ζώου είναι ανάλογο με την επιφάνεια του δέρματος και το σωματικό του βάρος. Καθώς μεγαλώνουν τα ζώα, η περιοχή του δέρματος αυξάνεται τετραγωνικά με το μήκος του σώματος, επομένως όσο μεγαλύτερο είναι το ζώο, τόσο μικρότερη είναι η σχετική επιφάνεια του δέρματος. Το βάρος αυξάνεται ανάλογα με τον κύβο του μήκους του σώματος. Τα πόδια ενός μεγάλου ζώου όπως ο ελέφαντας έχουν πολύ μεγαλύτερο βάρος από ένα μικρό ζώο. Για να υποστηρίξουν ένα τόσο βαρύ σώμα, τα άκρα ενός ελέφαντα είναι παχύτερα από αυτά ενός Και οι πίθηκοι είναι πιο χοντρές από τα μυρμήγκια (από άποψη μήκους σώματος). Τα ζώα που ζουν στον ωκεανό χρησιμοποιούν την άνωση του νερού για να εξαλείψουν το βαρύ φορτίο στο σώμα τους, έτσι οι γιγάντιες φάλαινες μπορούν να μεγαλώσουν σε περισσότερα από 30 μέτρα και να ζυγίζουν εκατοντάδες τόνους.
Ένα μεγάλο ζώο όπως ο ελέφαντας έχει σχετικά μικρή επιφάνεια δέρματος και μικρή περιοχή απαγωγής θερμότητας, κάτι που είναι καλό για τη διατήρηση της θερμότητας, αλλά αν βρίσκεται στους τροπικούς και καλυμμένο με μακριά μαλλιά, δεν ευνοεί τη διάχυση της θερμότητας. Τα μικρά θερμόαιμα ζώα είναι πιο ευαίσθητα στη θερμοκρασία λόγω της μεγάλης σχετικής επιφάνειας τους και της μεγαλύτερης περιοχής απαγωγής θερμότητας και φοβούνται περισσότερο το κρύο το χειμώνα.
Ωστόσο, η αυστηρή επιστημονική έρευνα σχετικά με αυτήν την πτυχή δεν ξεκινά από το σωματικό βάρος και την επιφάνεια (η ποικιλομορφία των σχημάτων του σώματος των ζώων μπορεί επίσης να είναι ένας λόγος), αλλά από την άμεσα συνδεδεμένη σχέση μεταξύ του μεταβολικού ρυθμού και του σωματικού βάρους.
Στο δεύτερο μισό του 19ου αιώνα, ο Γερμανός βιολόγος Lubner πρότεινε ότι ο βιολογικός κόσμος δεν είναι χαοτικός και υπάρχουν επίσης μαθηματικοί νόμοι:το B3 είναι ανάλογο με το M2, όπου Β είναι ο μεταβολικός ρυθμός, δηλαδή το σωματικό βάρος του ζώου ανά μονάδα βάρους σώματος σε κατάσταση ηρεμίας Η θερμότητα που παράγεται ανά λεπτό, M είναι το σωματικό βάρος του οργανισμού. Αυτός ο εμπειρικός νόμος είναι πολύ παρόμοιος με τον περίφημο τρίτο νόμο του Κέπλερ "R3 είναι ανάλογο του Τ2" (T είναι η περίοδος περιστροφής του πλανήτη, R είναι ο ημι-κύριος άξονας της ελλειπτικής τροχιάς).
Το 1932, ο Γερμανός βιολόγος Kleiber ανακάλυψε ότι ο εκθέτης στη λειτουργική σχέση μεταξύ του βασικού μεταβολικού ρυθμού και του σωματικού βάρους διαφόρων ζώων θα πρέπει να είναι 3:4 αντί για 2:3 όπως πιστεύαμε προηγουμένως. Ο «Νόμος του Κλάιμπερ» προκάλεσε διαμάχη μετά την πρότασή του. Μερικοί πρότειναν ότι ο δείκτης θα πρέπει να είναι ακόμα 2:3 με βάση την αναλογία της επιφάνειας του σώματος προς τον όγκο, ενώ οι Αμερικανοί επιστήμονες West, Brown και Enquist πρότειναν ότι ο δείκτης πρέπει να είναι 3:4 με βάση τη βέλτιστη κατανομή των πόρων, όπως η καρδιαγγειακό σύστημα.
Ωστόσο, το 2010, ο Αμερικανός επιστήμονας Collicott Rowens και άλλοι δημοσίευσαν την πιο πρόσφατη έκθεση έρευνας. Επέλεξαν 447 ζώα και μέτρησαν τιμές 5 κατηγοριών σωματικού μεγέθους για την προσαρμογή της σχέσης μεταξύ του βασικού μεταβολικού ρυθμού και του σωματικού βάρους. Η εξίσωση δείχνει ότι ο δείκτης της σχέσης μεταξύ των δύο δεν είναι απλώς 2:3 ή 3:4. Στην πραγματικότητα, ο δείκτης δεν είναι μια καθορισμένη τιμή, αλλά κυμαίνεται από 0,57 έως 0,87, με μεγάλο εύρος διακύμανσης. Το μέγεθος του δείκτη σχετίζεται με την επιλογή των ζωικών ειδών.Όσο περισσότερα μεγάλα ζώα καλύπτονται από τα δεδομένα μέτρησης, τόσο μεγαλύτερος είναι ο δείκτης. Εξέτασαν τις εξισώσεις των West et al και βρήκαν ότι εάν οι εξισώσεις διορθώνονταν σωστά για να λάβουν υπόψη τις φυσικές επιπτώσεις στο καρδιαγγειακό σύστημα, θα ήταν συνεπείς με τα συμπεράσματά τους.
