这些生物装备着锐利的獠牙、敏锐的嗅觉以及多变的体态,然而从数学的角度来审视,鲨鱼群体却呈现出令人瞩目的相似性。近期,来自澳大利亚的詹姆斯库克大学(JCU)以及美国的马萨诸塞大学的研究者们,利用高精度的三维扫描技术,首次在体型较大的脊椎动物中验证了生物学领域内流传已久的“三分之二尺度法则”。
研究结果表明,鲨鱼的表面积与体积之比恰好是体积的0.64次幂,这个比例与理论上的0.67(即三分之二)相差仅为3%。同时,大白鲨的示意图也得以呈现。(法新社)
相关研究成果已刊登于《皇家学会开放科学》期刊,该研究由JCU的博士生乔尔·盖福德领导完成。研究团队对54种鲨鱼进行了三维模型构建,并对其体表面积与体积间的数学联系进行了深入分析。研究发现,该物质的表面积大约是体积的0.64次方,同理论计算的0.67(即三分之二)相比,误差仅为3%。
三分之二尺度法则是一项传统的几何学理论,它阐述了生物体在体积增大的过程中永川行政服务中心,其表面积增长速度不及体积增长速度的规律。这一理论对于理解动物的体温调节、氧气消耗速度以及能量转换过程具有重要意义。尽管在此之前,这一原理主要在细胞或实验模型中得以应用,但本次研究首次在成熟的海洋脊椎动物身上得到了证实。
这并非巧合,而是生物进化历程中的一种内在限制,正如JCU海洋生物学教授乔迪·罗默所言,如果在胚胎成长期间这一比例出现偏差,个体将不得不承受巨大的能量损耗。
研究结果显示,不论鲨鱼生活在寒冷的极地还是炎热的赤道地区,它们的身体构造比例都保持着一致性。这一现象暗示,这种规律可能是生物进化过程中无法逾越的“严格界限”。盖福德指出,从骨骼形态到组织布局,若偏离这一规则,将会使整个生长发育系统的效率显著降低。
这项研究不仅富含理论价值,而且为在气候变化背景下对动物适应能力进行模拟提供了关键的数据。目前,许多生理模型都是通过比较动物体表面积与体积的比例来预测其散热和代谢过程,而现在,这些基础的计算公式在鲨鱼这一重要物种群体中得到了确凿的验证。
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