アレンの法則

アレンの法則は、 1877年にジョエル・アサフ・アレンによって定式化された生態地理学の法則であり、 ^{[2] [3]}寒冷な気候に適応した動物は温暖な気候に適応した動物よりも手足や体の付属器官が短く太いことを大まかに述べています。より具体的には、恒温動物の体表面積と体積の比率は、適応している生息地の平均気温によって変化する（つまり、寒冷な気候では比率が低く、暑い気候では比率が高い）と述べています。

アレンの法則によれば、同じ体積の内温動物でも、表面積が異なり、それが熱放散を助けたり妨げたりするはずだと予測されます。

寒冷な気候に生息する動物はできるだけ多くの熱を節約する必要があるため、アレンの法則によれば、動物は比較的低い表面積対体積比で進化し、熱を放散する表面積を最小限に抑えてより多くの熱を保持できるようにしたはずだと予測されます。温暖な気候に生息する動物については、アレンの法則はその逆を予測し、表面積対体積比が比較的高いはずだと予測します。表面積対体積比が低い動物はすぐに過熱するため、この法則によれば、温暖な気候に生息する動物は、熱を放散する表面積を最大化するために、表面積対体積比が高くなければなりません。^[4]

例外は数多くあるが、多くの動物の個体群はアレンの法則の予測に従っているように見える。ホッキョクグマはアレンの法則の予測に従ってずんぐりとした手足と非常に短い耳を持っており、ユキヒョウも同様である。^[5] 2007年、RL NuddsとSA Oswaldは海鳥の露出脚の長さを研究し、露出脚の長さはTm axdiff（体温から最低周囲温度を引いた値）と負の相関関係にあることを発見し、アレンの法則の予測を裏付けた。 ^[6] JS Alhoとその同僚は、中緯度に固有の一般的なカエルの個体群では脛骨と大腿骨の長さが最も長いと主張し、外温動物に対するアレンの法則の予測と一致している。^[7]異なる緯度に生息する同じ種の個体群もアレンの法則に従う可能性がある。^[8]

RL NuddsとSA Oswaldは2007年に、たとえそれが「確立された生態学的教義」であっても、アレンの法則を裏付ける実証的根拠は乏しいと主張した。^[6]彼らは、アレンの法則の裏付けは主に単一種の研究から得られており、複数種の研究はベルクマンの法則のスケーリング効果とアレンの法則の予測に反する代替適応によって「混乱」していると述べた。^[6]

JS アルホとその同僚は2011年に、アレンの法則はもともと内温動物向けに定式化されたが、体温を環境から得る外温動物にも適用できると主張した。彼らの見解では、表面積対体積比が低い外温動物は、よりゆっくりと温まり、よりゆっくりと冷えるため、この温度変化に対する抵抗は「熱的に不均質な環境」に適応している可能性がある。アルホは、地球温暖化と、この法則によって予測される「ミクロ進化の変化」により、アレンの法則への関心が再び高まっていると述べた。^[7]

同じ人口集団でも、居住地の標高によって四肢の長さに顕著な違いが見られる。標高が高い場所では、一般的に気温が低くなる。ペルーでは、標高の高い場所に住んでいた人は四肢が短い傾向があり、同じ人口でも海岸沿いの低地に住んでいる人は一般的に四肢が長く、胴体が大きい。^[9]

カッツマージクとレナードも同様に、人間の集団はアレンの法則の予測に従っているようだと指摘している。^{[10] :494}先住民集団では、BMIと年間平均気温の間には負の相関関係があり、 ^{[10] :490これは、寒冷地出身者は身長に対して体格が重く、温暖地出身者は身長に対して体格が軽いことを意味している。}先住民集団では、相対座高も気温と負の相関関係にあり、[ ^{10] :487–88}これは、寒冷地出身者は身長に対して脚が短く、温暖地出身者は身長に対して脚が長いことを意味している。^[10]

1968年、AT・スティーグマンは、アレンの法則が極地気候に適応した人類の顔の構造的構成の原因であるという仮説を調査した。スティーグマンは、寒さの中でネズミが生き延びるかどうかの実験を行った。スティーグマンは、鼻腔が狭く、顔が広く、尾が短く、足が短いネズミが寒さの中で最もよく生き延びたと述べた。スティーグマンは、実験結果が北極モンゴロイド、特にエスキモーとアリュートと類似していると述べた。なぜなら、これらはアレンの法則に従って、狭い鼻腔、比較的大きな頭、長いまたは丸い頭、大きな顎、比較的大きな体、短い手足という類似した形態的特徴を持っているためである。^[11]

アレンの法則により、暖かい地域の人類では鼻が広く、歯槽骨や上顎が突出している傾向が強くなり、寒い地域ではその逆の傾向が強まった可能性がある。^[12]

脊椎動物におけるアレンの法則に寄与する要因として、軟骨の成長が少なくとも部分的には温度に依存しているということがあげられる。温度は軟骨の成長に直接影響を及ぼし、この法則の生物学的な近似的な説明となる。実験者はマウスを摂氏7度、21度、27度で飼育し、その尾と耳を測定した。その結果、寒冷地で飼育されたマウスは温暖地で飼育されたマウスに比べて、全体的な体重は同じであったにもかかわらず、尾と耳が著しく短いことがわかった。また、寒冷地で飼育されたマウスは四肢の血流が少ないこともわかった。研究者らは異なる温度で骨サンプルを成長させようとしたところ、温暖地で育ったサンプルの方が寒冷地で育ったサンプルよりも軟骨の成長が著しく多いことを発見した。^{[13] [14]}

• ベルクマンの法則は、動物の緯度と体重を相関させる。
• グロガーの法則は、湿度と動物の色素沈着を相関させる。