قياس التباين: التعريف والمعادلات والأمثلة - مادة الاحياء - 2025

يشير مصطلح alometría ، الذي يُطلق عليه أيضًا النمو التفاضلي ، إلى معدل النمو التفاضلي في عدة أجزاء أو حجم الكائنات الحية أثناء العمليات التي ينطوي عليها تطور الجنين. وبالمثل ، يمكن فهمه في سياقات النشوء والتطور ، داخل وبين الأنواع.

تعتبر هذه التغييرات في النمو التفاضلي للهياكل اختلافات تاريخية محلية ولها دور أساسي في التطور. هذه الظاهرة منتشرة على نطاق واسع في الطبيعة ، في كل من الحيوانات والنباتات.

المصدر: pixabay.com

أساسيات النمو

قبل تحديد التعاريف والآثار المترتبة على النمو التفاضلي ، من الضروري تذكر المفاهيم الأساسية لهندسة الكائنات ثلاثية الأبعاد.

لنتخيل أن لدينا مكعبًا بحوافه L. وبالتالي ، سيكون سطح الشكل 6L ² ، بينما سيكون الحجم L ³. إذا كان لدينا مكعب حيث تكون حوافه ضعف حواف الحالة السابقة ، (في التدوين ستكون 2 لتر) ستزيد المساحة بمعامل 4 ، والحجم بمعامل 8.

إذا كررنا هذا النهج المنطقي مع كرة ، فسنحصل على نفس العلاقات. يمكننا أن نستنتج أن الحجم ينمو ضعف المساحة. وبهذه الطريقة ، إذا زاد الطول 10 مرات ، فسيزيد الحجم 10 مرات أكثر من السطح.

تسمح لنا هذه الظاهرة بملاحظة أنه عندما نزيد حجم كائن - سواء كان حيًا أم لا - تتغير خصائصه ، لأن السطح سيختلف بطريقة مختلفة عن الحجم.

العلاقة بين السطح والحجم مذكورة في مبدأ التشابه: "الأشكال الهندسية المتشابهة ، السطح يتناسب مع مربع البعد الخطي ، والحجم يتناسب مع مكعبه".

تعريفات قياس التباين

تم اقتراح كلمة "قياس التباين" من قبل هكسلي في عام 1936. ومنذ ذلك الوقت تم تطوير سلسلة من التعريفات ، تم الاقتراب من وجهات نظر مختلفة. يأتي المصطلح من الجذور griella allos التي تعني آخر ، والمترون يعني القياس.

عرّف عالم الأحياء وعالم الحفريات الشهير ستيفن جاي جولد قياس التباين بأنه "دراسة التغيرات في النسب المرتبطة بالاختلافات في الحجم".

يمكن فهم قياس التباين من حيث تطور الجنين - عندما يحدث النمو النسبي على مستوى الفرد. وبالمثل ، عندما يحدث النمو التفاضلي في العديد من السلالات ، يتم تعريف قياس التباين من منظور النشوء والتطور.

وبالمثل ، يمكن أن تحدث هذه الظاهرة في مجموعات (على المستوى غير المحدد) أو بين الأنواع ذات الصلة (على المستوى بين الأنواع).

المعادلات

تم اقتراح العديد من المعادلات لتقييم النمو التفاضلي للهياكل المختلفة للجسم.

المعادلة الأكثر شيوعًا في الأدب للتعبير عن القياسات التماثلية هي:

في التعبير ، x و y هما قياسان للجسم ، على سبيل المثال ، الوزن والطول أو طول الطرف وطول الجسم.

في الواقع ، في معظم الدراسات ، يعتبر x مقياسًا متعلقًا بحجم الجسم ، مثل الوزن. وبالتالي ، فإنه يسعى إلى إظهار أن الهيكل أو الإجراء المعني به تغييرات غير متناسبة مع الحجم الإجمالي للكائن الحي.

يُعرف المتغير أ في الأدبيات باسم معامل التماثل ، ويصف معدلات النمو النسبية. يمكن أن تأخذ هذه المعلمة قيمًا مختلفة.

إذا كان يساوي 1 ، فإن النمو متساوي القياس. هذا يعني أن كلا من الهياكل أو الأبعاد التي تم تقييمها في المعادلة تنمو بنفس المعدل.

في حالة أن القيمة المخصصة للمتغير y لها نمو أكبر من قيمة x ، يكون المعامل التفاضلي أكبر من 1 ، ويقال أن هناك قياس تباين إيجابي.

على النقيض من ذلك ، عندما تكون العلاقة المذكورة أعلاه معاكسة ، يكون قياس التباين سالبًا وقيمة a تأخذ قيمًا أقل من 1.

التمثيل البياني

إذا أخذنا المعادلة السابقة إلى تمثيل في المستوى ، فسنحصل على علاقة منحنية بين المتغيرات. إذا أردنا الحصول على رسم بياني ذي اتجاه خطي ، فيجب علينا تطبيق لوغاريتم على تحياتي المعادلة.

من خلال المعالجة الرياضية المذكورة أعلاه ، سنحصل على خط بالمعادلة التالية: log y = log b + a log x.

تفسير المعادلة

لنفترض أننا نقيم نموذجًا موروثًا. يمثل المتغير x حجم جسم الكائن الحي ، بينما يمثل المتغير y حجم أو ارتفاع بعض الخصائص التي نريد تقييمها ، والتي يبدأ تطورها في عمر a ويتوقف عن النمو عند b.

تنتج العمليات المتعلقة بتغاير الزمن ، كل من تعدد الأشكال و peramorphosis ، عن التغيرات التطورية في أي من المعلمتين المذكورتين ، إما في معدل التطور أو في مدة التطور بسبب التغيرات في المعلمات المحددة على أنها أ أو ب.

أمثلة

مخلب سلطعون عازف الكمان

قياس التباين هو ظاهرة منتشرة على نطاق واسع في الطبيعة. المثال الكلاسيكي للقياسات الإيجابية هو سلطعون العازف. هذه مجموعة من القشريات عشاري الأرجل تنتمي إلى جنس Uca ، وأشهر الأنواع هي Uca pugnax.

في الذكور الصغار ، المخالب تمثل 2٪ من جسم الحيوان. مع نمو الفرد ، ينمو الفرجار بشكل غير متناسب ، فيما يتعلق بالحجم الكلي. في النهاية ، يمكن أن يصل المشبك إلى 70٪ من وزن الجسم.

أجنحة الخفافيش

يحدث نفس حدث القياس الإيجابي في كتائب الخفافيش. الأطراف الأمامية لهذه الفقاريات الطائرة متماثلة مع أطرافنا العلوية. وهكذا ، في الخفافيش ، الكتائب طويلة بشكل غير متناسب.

لتحقيق هيكل من هذه الفئة ، كان من الضروري زيادة معدل نمو الكتائب في التطور التطوري للخفافيش.

الأطراف والرأس عند الإنسان

في البشر ، هناك أيضًا قياسات مختلفة. دعونا نفكر في المولود الجديد وكيف ستختلف أجزاء الجسم من حيث النمو. تطول الأطراف أثناء التطور أكثر من الهياكل الأخرى ، مثل الرأس والجذع.

كما نرى في جميع الأمثلة ، فإن النمو التفاضلي يغير بشكل كبير نسب الأجسام أثناء التطور. عندما يتم تعديل هذه المعدلات ، يتغير شكل البالغ بشكل كبير.

المراجع

1. Alberch ، P. ، Gould ، SJ ، Oster ، GF ، & Wake ، DB (1979). الحجم والشكل في نشأة ونسالة. علم الأحياء القديمة ، 5 (3) ، 296-317.
2. Audesirk ، T. ، & Audesirk ، G. (2003). علم الأحياء 3: التطور وعلم البيئة. بيرسون.
3. كورتيس ، هـ. ، وبارنز ، إن إس (1994). دعوة إلى علم الأحياء. ماكميلان.
4. هيكمان ، سي بي ، روبرتس ، إل إس ، لارسون ، إيه ، أوبر ، دبليو سي ، وجاريسون سي (2001). المبادئ المتكاملة لعلم الحيوان. ماكجرو - هيل.
5. كاردونج ، ك.ف. (2006). الفقاريات: التشريح المقارن ، الوظيفة ، التطور. ماكجرو هيل.
6. McKinney، ML، & McNamara، KJ (2013). Heterochrony: تطور تطور الجنين. Springer Science & Business Media.