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、 2020年5月9日 (六) 10:28
'''克莱伯定律'''(Kleiber's law)<ref>{{cite journal |author=Max Kleiber |title=Body size and metabolism |journal=Hilgardia |volume=6 |pages=315–351 |year=1932}}</ref>根据观测数据提出,对于很多动物,其基础代谢率水平与体重的¾次幂成正比,该定律得名于1930年代早期{{link-en|马克斯·克莱伯|Max Kleiber}}的生物学著作。若用符号表示,设''q''<sub>0</sub>为该动物的代谢率,''M''是其重量,则''q''<sub>0</sub> ~ ''M''<sup>¾</sup>。因此一只猫的重量是一只老鼠的100倍,它的代谢量比老鼠约大31倍。而在植物中,指数则接近于1。[[File:Scalingfigure.jpg|right|thumb|400px|'''Figure 1'''. Body size versus metabolic rate for a variety of species<ref>{{cite journal |author=Kleiber M |title=Body size and metabolic rate |journal=Physiological Reviews |volume=27 |issue=4 |pages=511–541 |year=1947 |pmid=20267758 }}</ref>. Originally published in Kleiber (1947).]]
==定律背后的原因==
根据一些学者的研究,<ref>{{cite journal|last=West|first=Geoffreyt|title=A General Model for the Origin of Allometric Scaling Laws in Biology|journal=Science|year=1997|volume=276|issue=122}}</ref><ref>{{cite journal|last=Shour|first=Robert|title=Entropy and its relationship to allometry|journal=arXiv|date=November 2012|volume=arXiv:0804.1924|url=http://arxiv.org/abs/0804.1924}}</ref>克莱伯定律像许多其他的[[异速生长律]]定律一样,是动物循环系统物理学和几何学特性的结果。同一物种中,年轻的个体比老的个体每份重量所占的呼吸更多,因为它们体重中中组织结构的比例更大,而储能的比例较小。结构质量需要耗费养护能量,而储能的质量则不需要。
具体来说,West, Enquist和Brown提出三点假设(1)代谢率{{Mvar|B}}正比于循环系统中的营养流量(即体液总流量){{Mvar|Q}},即<math>B\propto Q</math>(2)体液(例如血液)总体积{{Mvar|V}}正比于体重{{Mvar|M}},即<math>V \propto M</math>。这个假设的成立意味着循环系统中的能量耗散降至最低(3)循环系统由微管组成(例如毛细血管、肺泡)。循环系统中的微管尽管千差万别,但总的来说,都具有层级结构,有自相似性。因为通过一个微管的体液流量正比于微管体积,所以微管总数{{Mvar|N}}正比于体液总流量,即
<blockquote><math>Q\propto N</math></blockquote>
另一方面,体液具有不可压缩性。而循环系统具有自相似性(假设3)。如果我们将循环系统描述为由大大小小的圆柱连接成的系统,那么以上两点就要求圆柱总数(即微管总数){{Mvar|N}和体液总体积{{Mvar|V}}满足
<blockquote><math>N^4\propto V^3</math></blockquote>
再结合假设1、2,可得
<blockquote><math>B\propto M^{\frac{3}{4}}</math>
==参考资料==
<references/>