地球上の最も極端な動物の形と大きさを説明する 7 つのルール

自然には、動物界で見られる極端な形状やサイズを説明するのに役立ついくつかの法則があります。

巨大なゾウや巨大なイカから、小型のマーモセットサルや小さなカエルまで、動物には極端な形や大きさがあります。 しかし、自然の狂気には対処する方法があり、進化は予測不可能な場合もありますが、動物がどのようにしてこのような極端な形状をとるかを制御する確立された規則がいくつかあります。

以下は、進化の傾向を説明するために科学者が確立した 7 つの規則です。 これらは一般的な傾向であり、すべての種がカバーされているわけではないことに注意してください。 自然の法則でさえ、破られるために作られています。

バーグマンの法則によれば、動物は寒い気候ではより大きくなるように進化するという。 この傾向は、体が大きい動物は体積に対する表面積の比が小さく、熱損失を減らすのに役立つために発生します。 したがって、大きな物体は小さな物体に比べて熱を保持するのに優れています。

テキサス大学オースティン校によると、たとえば北極に生息するホッキョクグマ(Ursus maritimus)は、東南アジアの熱帯地方に生息するマレーグマ(Helarctos malayanus)の2.5倍以上背が高いという。 Oxford Referenceによると、このルールはドイツの生物学者カール・バーグマンにちなんで名付けられました。

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アレンの法則によれば、寒い気候の動物は、暖かい気温の動物に比べて、手足、耳、尾などの付属器が比較的小さい傾向があります。 バーグマンの観察と同様に、このルールは熱を保持することに関するものです。

通常、四肢には体積よりも表面積の方が大きくなります。 したがって、大きな付属物は小さな付属物よりも早く熱を失います。 たとえば、ホッキョクウサギ (Lepus arcticus) は、オグロウサギ (L. californicus) やアンテロープ ジャックウサギ (L. alleni) などのアメリカ砂漠のウサギよりも脚が短く、耳が小さいです。 カナダのニューファンドランド記念大学によると、アレンの法則はアメリカの動物学者ジョエル・アレンにちなんで命名されたという。

二乗立方体の法則は、2 つの体積の比がそれらの表面の比よりも大きいという数学的原理に基づいています。 この原理は、動物が大きくなるにつれて体積が表面積よりも速く増加し、最終的には体が大きくなると四肢で支えられる質量を超える質量が増加することを意味します。

Live Scienceは以前、二乗立方則により、動物が成長できる大きさに理論的な制限を課していると報告した。 科学者たちは、陸上動物の体重制限は約 120 トン (109 トン) であると考えています。

島の法則は、島効果またはフォスターの法則とも呼ばれ、島の小動物は本土の近縁種の巨大なバージョンに進化する傾向があり、大型動物は本土の近縁種の小人バージョンに進化する傾向があると考えています。

島のルールの下では、サイズスペクトルの両端にある動物は、島の資源と捕食者、またはそれらの欠如に適した中間サイズに向かって移動します。 Nature Ecology & Evolution誌に掲載された2021年の研究では、島の支配が哺乳類、鳥類、爬虫類に広く浸透しており、その例には巨大なトカゲや絶滅したドワーフゾウが含まれることが判明した。

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PNAS誌に掲載された2016年の研究では、島の鳥が飛べない形態に向かって進化していることが判明した。 絶滅したモーリシャスのドドス (Raphus cucullatus) から現存するニュージーランドのキウイに至るまで、飛べない現象は島々で長年にわたって確立されてきた現象です。 しかし、ほとんどの島の鳥はまだ飛行能力を保っています。 2016年の研究で明らかになったのは、飛ぶ鳥であっても島では飛翔筋が小さくなり、脚が長く進化するということだ。つまり、すべての島の鳥は少なくとも何らかの形で飛べなくなる方向に進化するということだ。 これらの特徴は捕食者がほとんどいない島でより顕著であり、捕食圧力の低下により鳥が飛行を諦めることを示唆しています。

無脊椎動物は深海では巨人に進化する傾向があります。 巨大なイカ (Mesonychoteuthis hamiltoni) や巨大なカニを思い浮かべてください。 より大きな動物は餌を探して交尾するためにより遠くまで移動することができ、これは資源が乏しい深海になぜこれほど多くの巨人が存在するのかを説明するのに役立つかもしれないとライブサイエンスは以前報告した。 大型の動物は、より効率的な代謝と食物からのエネルギーを貯蔵する能力も優れています。 最後に、深海は寒いため、深海の巨人化は、より大きな動物を生み出す寒い気候に関するバーグマンの法則と相関しています。