时间:2023-08-28 16:33:08来源:
“克莱伯定律是生物界的开普勒定律”
意义非常重大
定律说的是所有的生物体,它的新陈代谢和它的体重之间有一个非常漂亮的数学关系式【3/4幂律】数学关系式。
它的神奇在于“生物体那么的复杂多样”有不同五花八门的物种:
大象、耗子,蟑螂、蚂蚁,等植物
规律适用范围非常广,达到了10的20次方这样的一个数量级,小能小到线粒体,大能大到大象和鲸鱼的级别,横跨了将近20个数量级。
令人惊叹的克莱伯法则
地球上的生物种类繁多,从生活环境到形体都千差万别,生物的物种多样性就像是大自然的馈赠,让我们生活的世界丰富多彩。
在1932年,生物学家克莱伯做了一组实验,他将各种哺乳动物拉到称上称体重作为横坐标,大到几顿重的大象,小到几十克的耗子,然后通过它们在单位时间内呼出的二氧化碳,分别测量出它们的新陈代谢率作为纵坐标。
得出的结果让他大吃一惊。
当横纵坐标分别取对数之后,所有的动物都齐刷刷地站在了一条直线上,这条直线的斜率为3/4。
生物的多样性令人叹为观止,可竟然出现了在数学上如此统一的规律。
这就是克莱伯定律(Kleiber'slaw):
对于哺乳动物,其基础代谢率与体重的3/4次幂成正比即
klerber法则(双对数坐标)
3/4意味着什么呢?比如说一头牛的体重是一只老鼠体重的10000倍,如果老鼠的代谢率为1瓦特,根据克莱伯定律,那么牛的代谢率就仅为1000瓦特(10000的3/4次方)。
也就是说,牛仅需要1000倍于老鼠的能量就能够维持生命,尽管牛的细胞数量是老鼠的10000倍。
这也同时意味着,牛体内的细胞工作效率比老鼠的低,单个细胞的代谢只有老鼠的1/10。
进而能推导出牛的细胞损伤率要小,所以牛的平均寿命比老鼠要长。
克莱伯法则的延伸
到了21世纪,科学家们在克莱伯法则的基础上扩大了范围,人们惊讶地发现,不仅仅是哺乳动物,这条神奇法则适用领域竟然横跨30个数量级,甚至到了线粒体的级别,虽然哺乳类,爬行类,细胞级别等不同物种在同一坐标系下截距不同,但它们的斜率却出奇的一致——3/4。