艾倫法則(Allen’s Rule)
艾倫法則是由美國的動物學(xué)家約耳·阿薩夫·艾倫(Joel Asaph Allen,1838–1921)提出的一個生物學(xué)法則。這個法則聲稱,生活在較寒冷地區(qū)的恒溫動物,與生活在較為溫暖地區(qū)的同種或近緣種生物的四肢相比,它們的四肢(或其它附屬器官)要更短一些。以我們?nèi)祟悂碚f,生活在靠近北極的愛斯基摩人的身體、下額和頭相對較大,而鼻孔相對較窄,四肢相對較短。北極熊四肢矮胖,耳朵非常短小,也這符合這一法則的例子。
艾倫法則這一現(xiàn)象的原因可能與軟骨組織的生成有關(guān)。研究人員分別在7℃、21℃和27℃的條件下飼養(yǎng)老鼠,發(fā)現(xiàn)生活在較低溫度中的老鼠的軟骨組織發(fā)育的慢,它們的尾巴和耳朵也就顯著性的較短。
也有一些例外的情況。還是拿我們?nèi)祟悂碚f,生活在熱帶的南北美洲土著人就有明顯的適應(yīng)寒冷地區(qū)生活的特征。研究人員推測,他們的祖先可能生活于寒冷的地區(qū),近期才遷移到熱帶地區(qū),因此還沒有進(jìn)化出與熱帶生活相應(yīng)的那些特征。
貝特曼原理(Bateman’s Principle)
在動物界存在一個普遍的現(xiàn)象,那就是雌性動物在繁殖后代方面通常比雄性動物投入更多的精力(或者用生態(tài)學(xué)術(shù)語,能量),或者說投資更多,因此大部分種的雌性個體是一種稀缺資源而引起雄性個體的爭奪。英國的遺傳學(xué)家安格斯·約翰·貝特曼(Angus John Bateman)系統(tǒng)地研究了這個現(xiàn)象,因此被稱之為貝特曼原理。
貝特曼觀察了果蠅的交配行為。他提出了一個假設(shè),對于雄性果蠅而言,繁殖后代的成功率會隨著交配次數(shù)的增加而增加,但是對于雌性果蠅而言,繁殖后代的成功率卻不會增加。
為了驗(yàn)證這個假說,貝特曼使具有雜合基因的果蠅雜交。他將3-5只每個性別的果蠅放置在奶瓶中飼養(yǎng)3-4天直到雌果蠅產(chǎn)卵,然后將親代果蠅移除,對每一次孵化的后代計數(shù)。大多數(shù)的后代表達(dá)了一個或兩個親代的特征,貝特曼便根據(jù)后代的特征推斷出每個個體的交配次數(shù),以根據(jù)與親代表表型特征相同的后代相對數(shù)量判斷親代的繁殖成功率。貝特曼最后得出結(jié)論,雄性個體之間的交配次數(shù)波動較大,它們產(chǎn)生的后代的數(shù)量與交配次數(shù)成正比關(guān)系,而交配次數(shù)對雌性個體的后代數(shù)量沒有關(guān)系。
貝特曼認(rèn)為,每產(chǎn)生一個后代,雌性個體要做出更多的投資,這是因?yàn)樗鼈儺a(chǎn)生的卵細(xì)胞要比雄性個體產(chǎn)生精子耗費(fèi)更多的物質(zhì)和能量。一個雄性個體可以使得一個雌性個體的全部卵細(xì)胞受精,因此,對于雌性個體而言,更多的交配次數(shù)不會增加她們的后代的數(shù)量,但是對于雄性個體來說,與多個雌性個體交配則可以增加他們后代的數(shù)量。這種現(xiàn)象在進(jìn)化上被稱之為性選擇。
貝特曼原理在多數(shù)情況下是正確的,但是并不是絕對的。因?yàn)榉敝澈蟠某晒β?,不僅局限于后代的出生,同樣對后代的撫育也是需要投資的,甚至是更多的投資。在很多動物中,雄性個體承擔(dān)了撫養(yǎng)后代的責(zé)任。在這樣的類群中,雄性個體交配次數(shù)將減少,而雌性個體的交配次數(shù)將有可能增加,這時,雄性個體成了雌性爭奪的。
貝格曼規(guī)則(Bergmann’s Rule)
貝格曼規(guī)則是生態(tài)地理學(xué)方面的一個原理,它的表述是這樣的:在一個分布廣泛的屬內(nèi),體型較大的種類分布在較寒冷的環(huán)境中,而體型較小的種類則分布在較溫暖的地區(qū)。另外一個較為常見的表述是,在同一個種內(nèi),生活在較寒冷環(huán)境中的個體體型較大,而生活在較溫暖地區(qū)的個體則體型較小。例如,東北虎體型比華南虎大,北方雪兔比華南兔大。德國的生物學(xué)家克里斯琴·貝格曼(Christian Bergmann)首先發(fā)現(xiàn)了這一現(xiàn)象,因此以他的名字命名此規(guī)則。
生態(tài)學(xué)家將這一規(guī)則歸因于動物的體積與皮膚表面積的比例關(guān)系。較大體型的個體具有較低的表面積與體積比,因此單位體重散發(fā)的熱量就要少,有利于在寒冷的環(huán)境中保持體溫。
貝格曼規(guī)則適用于大多數(shù)哺乳動物和鳥類等恒溫動物和一些變溫動物,但是也存在一些例外,如華北的褐家鼠比長江以南的小。
柯普規(guī)則(Cope’s Rule)
美國古生物學(xué)家愛德華·德林克·柯普(Edward Drinker Cope)在19世紀(jì)的時候發(fā)現(xiàn),在進(jìn)化的過程中,生物個體的體型有增大的趨勢。這一現(xiàn)象被稱為柯普規(guī)則。
柯普規(guī)則在哺乳動物中可以得到明顯的驗(yàn)證。例如,最早出現(xiàn)的馬只有狐貍大小,到了始祖馬的時候體型增大了一些。再后來,馬的臼齒變長,腿也變得修長,到現(xiàn)代馬的階段,馬的體型更大,體格更健壯了。
柯普規(guī)則可以用定向進(jìn)化來解釋。例如,更強(qiáng)壯的個體存活率會更高,或者更容易獲得與異性交配的機(jī)會,從而可以產(chǎn)生更多的后代。
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