質問: 「同じ種の恒温動物は、寒冷な地域に生息するものほど大型になる」という法則を、提唱したドイツの生物学者の名前から何の法則という?
回答: ベルクマンの法則

タイトル: ベルクマンの法則
類似の法則にアレンの法則がある。1877年にジョエル・アサフ・アレン(Joel Asaph Allen)が発表したもので、「恒温動物において、同じ種の個体、あるいは近縁のものでは、寒冷な地域に生息するものほど、耳、吻、首、足、尾などの突出部が短くなる」というものである。これも体温維持に関するもので、このような体の突出部は体表面積を大きくして放熱量を増やす効果がある。温暖な地域では、そのような部分の拡大は放熱量を増やすことで体温維持を容易にすることになる。逆に寒冷な地域ではその部分から体温を奪われるという点と共にそのような部分の体温を維持するのが困難なため、凍傷になりやすいという問題点がある。例えばキツネ類ではアフリカから中東の砂漠地帯には非常に耳の大きなフェネックが生息し、極地に生息するホッキョクギツネでは耳が丸くて小さいことなどその例に当たる。

タイトル: ベルクマンの法則
この現象の理由は、体温保持との関わりで説明される。恒温動物は、常に体温を一定に保つために体内では常に熱を生産している。この熱は、筋運動やさまざまな代謝によって生み出される。他方、体表面からは熱が放出され、それを促進するためには発汗による気化熱が利用される。したがって体内での熱生産量はほぼ体重に比例し、放熱量はおおよそ体表面積に比例する。つまり放熱量は体長の2乗に、熱生産量は体長の3乗に比例する。これは、体長が大きくなるにつれて体重当たりの体表面積は小さくなることを意味する。いわゆる2乗3乗の法則の例の一つである。温暖な地域では体温を維持するためには放熱を十分に行う必要があるから体重当たりの体表面積は大きくなければならず、小型であるほうがよい。逆に寒冷な地域では放熱は簡単であり、むしろ体温を維持するためにはそれを抑える必要があり、そのためには大型であることが有利となる。

タイトル: ベルクマンの法則
ベルクマンの法則(ベルクマンのほうそく)とはドイツの生物学者クリスティアン・ベルクマン(Christian Bergmann)が1847年に発表したものであり、「恒温動物においては、同じ種でも寒冷な地域に生息するものほど体重が大きく、近縁な種間では大型の種ほど寒冷な地域に生息する」というものである。これは、体温維持に関わって体重と体表面積の関係から生じるものである。類似のものにアレンの法則があり、併せてベルクマン・アレンの法則と呼ばれる事もある。

タイトル: ベルクマンの法則
なお変温動物においては体温維持の必要がないが、やはり暖地と寒冷地とで動物の体格に差がある例がある。日本でもコオロギやヒキガエルなど多くの変温動物に寒冷地に行くほど小型のものが生息する傾向が見られる。ヘビやトカゲでは、ニシキヘビやオオトカゲのような大型種は低緯度地方にしか生息しない。このような現象を、逆ベルクマンの法則ということがある。コオロギでは寒冷地では活動できる時間が短いので、成虫になるまでに摂取できる食料が少ないためと言われる。さらに小型のスズムシ類では本州南部では年3回発生、北部では年2回発生する種があり、この場合、本州南部から北に向かうにつれて小型の個体が生息するが年2回になる境界線を越えると一旦大きな個体が現れ、そこから北へふたたび次第に小型になってゆく現象がある。

タイトル: アロメトリー
体の大きさが違っても体格が変わらず相似ならば、体重は身長の3乗に、体表面積は身長の2乗に比例する。体重を基準とすると、身長は体重の1/3乗に、体表面積は体重の2/3乗に比例する。アロメトリーにはしばしば体重の2/3乗が発見されてきた。これは面積に比例するためと考えられる。しかしそのほとんどは、正確に測定すると3/4乗だった。3/4乗が現れる原理については、諸説あるが決定的な説はない。標準代謝量は体重の3/4乗に比例して増加する。しかしこれは1乗には満たず、単位体重あたり標準代謝量は体重の1/4乗に反比例して減少する。これが減少するのは、代謝のための物質交換は面でなされるため、面積に比例してしか増加できないためである。これを補うため、大型の生物は、毛細血管・肺胞・腸の柔毛など、面積を体重の2/3乗より増やす構造を随所に持っている。心拍数や毎分の呼吸数も体重の1/4乗に反比例して減少する。

タイトル: 動物の系統
ヘッケルは、進化論に基づいて、動物の系統を解明することを考えた。そのころ、幼生の形態が、動物の類縁関係の解明に役立つことが、少しずつわかってきていたが、彼はそれを大胆に拡張した。彼の考えによると、発生の過程はその動物の進化の道筋そのものであって、だから、幼生が似通っているものは、そこまでの進化の道を共有する証拠なのである。彼のこの説は“反復説”と呼ばれる。彼はさらに、それを発生の初期にさかのぼって適用し、動物の系統全体を説き明かそうとした。発生は受精卵に始まる。彼はこれを単細胞段階と考える。受精卵は細胞分裂を行い、多くの動物では中空で表面に繊毛を備えた、いわゆる“胞胚期”(ガスツルラ)となる。彼はこれを最初の多細胞動物の姿と考え、その仮想の姿に対してガスツレアという名をつけた。彼の説は、ここからガスツレア説と呼ばれる。

タイトル: 鳥類の起源
カール・ゲーゲンバウアー (Karl Gegenbaur) やエドワード・ドリンカー・コープによる初期の示唆に続いて、ハクスリーは1868年から始祖鳥と様々な先史時代爬虫類との詳細な比較を開始し、ヒプシロフォドンやコンプソグナトゥスのような恐竜類と最も類似性が高いことを明らかにした。1870年代後半に発見された始祖鳥の象徴的な「ベルリン標本」は爬虫類的な歯を備えており、さらなる証拠をもたらした。コープと同様、ハクスリーは鳥と恐竜の間に進化上の関係性があることを提唱した。当時非常に大きな影響力を持つオーウェンに対してハクスリーは反論する立場に立ったのだが、ハクスリーの結論はフランツ・ノプシャをはじめとする多くの生物学者に受け入れられた。一方で他の研究者、特にハリー・シーリー (Harry Seeley) は、その類似性は収斂進化によるものであると主張した。

タイトル: オオヒメグモ
消化管の内容物が、低温下において、体内で氷の結晶を作らせる原因となる可能性が示唆されており、オオヒメグモの場合、秋から冬に摂食活動が低下することが知られている。これは低温によって起きるものではなく、恒温条件下でも日長を調節して明期を15時間以下とした短日条件で引き起こせる。15時間の日長は弘前付近では8月下旬に当たり、これは越冬への準備がこのころから始まっていることを意味する。低温による悪影響そのものとしての低温障害への耐性も季節によって変化する。48時間で実験個体数の50%が死亡する温度を調べると、越冬幼生では-13.7°Cであるが、夏季の幼生のそれは-2.1°Cである。本種において、北海道や東北など、日本の北部個体群では短日条件で休眠が引き起こされ、これは卵以外の全ての発育段階で見られる。幼生がどの段階で休眠に入るかは状況によって変化する。

タイトル: デュロン＝プティの法則
デュロン=プティの法則は、デバイ模型からも導くことができる。ここでは、デバイ模型の格子比熱としてデバイの比熱式が既に求まっているとして導出する。デバイの比熱式は1モルあたりである。ここで Θ D {\displaystyle \Theta _{\mathrm {D} }} はデバイ温度であり、 x = ħ ω / k B T {\displaystyle x=\hbar \omega /k_{\mathrm {B} }T} である。T ≫ Θ D {\displaystyle T\gg \Theta _{\mathrm {D} }} では積分の上限が小さくなるため、被積分関数の e x {\displaystyle e^{x}} を e x ≃ 1 + x {\displaystyle e^{x}\simeq 1+x} と近似することができ、となり、求めることができた。

タイトル: オオトンボ目
石炭紀の昆虫がどのようにして大きく成長することができたかについての論争が行なわれてきた。気管を通した拡散によって酸素を体内に取り込む呼吸システムが昆虫の大きさに制約を与えるが、太古の昆虫はそれを大きく逸脱しているように見えるのだ。はじめに提案されたのは、当時の大気には酸素が現在の20%よりも多く含まれていたためにメガネウラは飛ぶことができたというものだった(Harlé&Harlé、1911)。この理論は、他の科学者によって却下されたが、巨大化と酸素利用性の関係について研究がさらに行われたことにより、最近ではこの説への追認が見られる。この理論が正しければ、これらの昆虫は酸素濃度低下の影響を受けやすく、現在のような大気中では生き残ることができなかったということだ。他の研究によると、昆虫は(単なる拡散ではなく)「気管圧縮・伸張の急速なサイクル」で呼吸をしていることを示している。

タイトル: 進化論
現在ではその説に否定的な研究者が多いものの、ラマルクの仮説は科学的手続きによって検証される最初の進化論であり、そのことに関して異論をもたれることはない。イギリスの解剖学者ロバート・グラントはラマルクの「生物変移論」学派の影響を受けた。グラントに影響を与えたもう一人、エティエンヌ・ジョフロワ・サンティレールは様々な動物の解剖学的特徴の相同性やボディプランの類似を論じ、これはキュビエとの間に激しい論争を引き起こした。グラントは種の変化と進化についてエラズマス・ダーウィンとラマルクの考えを証明するために海洋生物の解剖学の研究を行い権威となった。ケンブリッジ大学の若い学生であったチャールズ・ダーウィンはグラントに加わって海洋生物の調査を行った。1826年に匿名の記事がラマルクの進化思想を称賛した。このとき初めて現在的な意味で「進化」が使われた。

タイトル: 動物学
動物学は、時代を遡ると古代ギリシャのアリストテレスによる研究にまで遡ることが出来る。現代まで残されている著作としては Historia animalium『動物誌』、De generatione animalium『動物発生論』、De partibus animalium『動物部分論』などがある。近代動物学に影響を与えた存在としてチャールズ・ダーウィンの存在が挙げられ、19世紀以降、発展的に研究が進んだ。動物の研究では、まず体内の構造の研究が優先して進んだ。これは、などが理由に挙げられる。最後の点に関しては、逆に医学的研究による発見が生物学に反映される場合もあった。このような研究は17世紀以降に大きく進歩した。(そのような初期の発見の代表的なもののひとつがウイリアム・ハーベーによる血液循環の発見である。)

タイトル: 低温生物学
低温生物学(ていおんせいぶつがく、英語:cryobiology)は、低温における生物の動態・習性・生理活性や低温への耐性、低温での生物(生物組織・細胞)の保存などについて研究対象とする生物学の一分野である。脳低温療法・低体温手術や凍傷などの低温を扱う医学分野と被る部分はあるが、これらは低温医学として別の分野に分類するようである。ただし、生殖医療における冷凍細胞保存や医学サンプルの冷凍保存・病変部の冷凍による破壊などは、低温生物学の一分野として見なす場合がある。

タイトル: 赤血球
ゾウの赤血球(直径 9-10μm)はヒトの赤血球 (7-8μm) より大きいが、ヒトより体の大きいウシやウマの赤血球はマウスの赤血球と大きさはあまり変わらなく数は多く、ヤギの赤血球ではヒトの赤血球の1/5程度の体積しかないなど動物種によって様々である。哺乳類の赤血球の寿命はマウスの20-30日からネコの68日、ヤギの125日、ウマの140-150日と広範であるが、どちらかというと体の大きい者の赤血球は寿命が長い傾向がある。哺乳類以外の脊椎動物(鳥類、爬虫類、魚類、両生類)の赤血球は楕円で有核であるが、その細胞質はやはりヘモグロビンで充満し色は赤い。鳥類の赤血球はヒトの赤血球よりやや大きく、細胞も核も楕円であるがその形状は滑らかであり、数はやや少ないが大きな差はない。鳥類の赤血球のヘモグロビン濃度は濃く、また赤血球容積率も35-55%と鳥類の赤血球は形と核の有無以外は哺乳類と大差はない。

タイトル: 高島春雄
高島春雄は、東京生まれの動物学者である。

タイトル: ネオダーウィニズム
ドブジャンスキーは皮肉めかして述べる:「ロシアは北極から亜熱帯まで様々な気候をもっている......研究室のやつらは自然の中の生物について何も知らないし、少しも知ろうとしない」。他のロシア人遺伝学者も同様に考えていたが、彼らの仕事は西側の研究者にはほとんど知られていなかった。彼の1937年の著書『遺伝学と種の起源』は集団遺伝学とフィールド研究のギャップを埋める重要なステップになった。それはフィッシャー、ホールデン、そして特にライトの高度に数学的な業績を他の人々にも理解しやすい形で提示することに成功した。その上、現実世界の個体群は初期の集団遺伝学が彼らのモデルで仮定したよりも遥かに遺伝的に変動しやすく、遺伝的に異なった周辺集団はより重要であることを力説した。ドブジャンスキーは自然選択が変化を引き起こすのと同じくらい、集団の遺伝的多様性を維持する方向にも働くと主張した。

タイトル: 生物学史
このことにより動物学と植物学が統合され生物学というくくりで扱われるようになった。ルイ・パスツールの実験により、生物は自然に誕生するという自然発生説が完全に否定され、「全ての細胞は細胞から生じる」ことが理解された。自然発生説の否定は進化論とも関連し、生物学に生命の起原という新たな問題を提起した。生物多様性と系統分類について考察したチャールズ・ダーウィンが『種の起源』で提唱した進化と種分化いう概念は、現代生物学の前提となっており、生物学以外の多くの分野にも影響を及ぼしている。動物の発生は、19世紀までに次第に多くの動物で観察されるようになり、比較発生学が成立した。これを進化論に基づいて体系づけたのがヘッケルの反復説であった。

タイトル: コンラート・ローレンツ
ウィルソンは著書の中でローレンツらを論理が粗雑だと批判しながらも、動物の行動が生物の他の形質と同じように進化や自然選択の文脈で扱えることを我々に納得させたと評価している。

タイトル: 種の起源
ダーウィンの貢献以来、中立進化説の確立など進化理論は急速に発展した。しかし自然選択説は適応進化の要因として現在も科学的に認められたモデルである。一方、現在でも進化論を否定する創造科学やインテリジェント・デザインなどの説が反進化論団体によって主張されている。なお、ダーウィンの言葉として「最も強い者が生き残るのではなく最も賢い者が生き延びるのでもない。 唯一生き残ることが出来るのは変化できる者である。」という言葉が紹介されることがあるが、ダーウィン自身の発言や『種の起源』に該当する言葉はなく、経営学者メギンソンの解釈が流布したものである。

タイトル: アセンブリー・ルール
生態学者であるStephen Hubbellによって、群集における種の個体数と多様性はおもにランダム分散、種形成、絶滅によって決定されると提唱されている。これは、生物多様性における統合中立説(UNTB:Unified Neutral Theory of Biodiversity)として知られている。

タイトル: 自然
動物は真核生物で、通常は多細胞生物であり(ただし、ミクソゾアという例もある)、そのことから真正細菌・古細菌・原生生物の大部分と区別される。一般に消化器官を持つ従属栄養生物であり、そのことから植物や藻類と区別される。また細胞壁を持たないことから、植物、藻類、菌類と区別される。海綿動物などの例外はあるが、動物は特化した組織で構成される体を持つ。運動を可能にする筋肉と信号を送り処理する神経系を持つ。また、一般に体内に消化器官を持つ。動物の真核細胞は、コラーゲンと伸縮自在な糖タンパク質でできた細胞外の基盤で保持されている。これを石灰化した外骨格や骨のような構造を形成することもある。自然は人類に様々な豊かさをもたらしている。人類は経済活動とレジャーの両方で自然を利用しており、天然資源を採取することはいつの時代も経済システムの重要な基盤となっている。農業が始まったのは紀元前9千年紀ごろである。

タイトル: カール・ドルノ
カール・ヴィルヘルム・マックス・ドルノ(Carl Wilhelm Max Dorno, 1865年8月3日 - 1942年4月22日)は、ドイツの科学者。気候が健康におよぼす影響についての研究を行い、スイスのダボスに生理気象観測所(Physikalisch-Meteorlogisches Observatorium Davos)を設立した。ケーニヒスベルク(現:ロシア領カリーニングラード)に生まれた。同地で学び、1904年に化学の博士号を得た。同年に娘の結核の療養のためにダボスに移ると、人間の健康と気象の関係に興味を持ち、1907年に生理気象観測所を設立した。紫外線の健康に対する影響などを研究した。ビタミンDの生成に効果のある波長300ナノメートル付近の紫外線(UV-B線)はドルノ線と呼ばれる。

タイトル: プランクの法則
これ以降、温度 T の箱の内部エネルギーを真空エネルギーとの相対値で計算してゆく。統計力学に従い、特定のモードのエネルギー準位についての確率分布はP r = exp  ( − β E ( r ) ) Z ( β ) {\displaystyle P_{r}={\frac {\exp \left(-\beta E\left(r\right)\right)}{Z\left(\beta \right)}}}で与えられる。ここでβはβ = d e f 1 / ( k T ) {\displaystyle \beta \ {\stackrel {\mathrm {def} }{=}}\ 1/\left(kT\right)}で定義される逆温度である。分母 Z(β) は単モードの分配関数であり、Pr を正しく規格化する。