不同种类的生物有着完全不同的代谢能力,但代谢速率遵循一定的规律 。
成年人处于绝对休息状态时 ， 在20oC的室温下 ， 每千克体重每小时可燃烧约1卡路里热量 。 但是 ， 在同一情况下 ， 大象每千克每小时仅燃烧1/2卡路里 ， 而体型更小的老鼠单位体重却会燃烧70卡路里 。 这种单位体重代谢速率随着动物体重增加而发生的变化被总结为克莱伯定律 。
克莱伯定律提出于1947年 ， 是生物学界最普遍的规则之一 ， 从小鼠到鲸鱼 ， 甚至肉眼不可见的原生动物都遵循克莱伯定律 。
详细来说就是 ， 生物的代谢速率和体重的3/4次幂呈正比 ， 单位时间所消耗的能量随着体重增加而增加 ， 但单位体重所消耗的能量则随着体重的增加而相对减少 ， 也即 ， 体重越大 ， 每千克体重每小时的代谢越慢 。
修正后的克莱伯定律（注意坐标是指数） ， 来源：https://medicalxpress.com/news/2018-02-base-metabolism-varies-mass.html
大部分生物符合这个正常的基础代谢规律 ， 但有少数种群存在一定偏离 。 2006年1月26日《自然》杂志上有一篇文章就指出 ， 在对涉及43类总共500种并且覆盖6个大小数量级的植物进行研究后发现 ， 3/4幂律在陆生动物中准确性非常高 ， 鸟类的幂律数据大约是2/3 ， 而植物重量与代谢率的比例关系接近于1 。
克莱伯定律背后的原理是：体重不同 ， 细胞的代谢速率有差异 。 基础代谢包括被动式的热量散发（如从皮肤散发的热量） ， 然而更重要的是维持体内细胞的最低能耗 。 将哺乳动物的细胞在培养皿中进行培养时发现 ， 当培养基中的营养物质（可以看做是营养 ， 饲料 ， 氧气等）充足时 ， 每个细胞的代谢速度完全相同 。
那是不是说哺乳动物不管体重大小 ， 细胞的代谢速率都是相同的呢？
答案是否定的 ， 这是因为要维持细胞的基础代谢 ， 身体必须将营养物质运输到每个细胞 ， 而根据动物的体重不同 ， 营养物质的输运速度也不同 。 生物的体重体型越大 ， 通过微血管或者微导管到达个体细胞的代谢物质就越慢 。 因此 ， 随着物种体重的增加 ， 单个细胞的代谢速率也逐渐趋缓 。
但是大王具足虫看着也不大 ， 按照克莱伯定律 ， 它的代谢应该挺快 ， 为什么它的代谢会如此缓慢呢？
2013年入馆的三重县水族馆大王具足虫12号 ， 来源：日本三重县鳥羽水族館
代谢快？可能是你所处的环境不对
生物的基础代谢除了与体重有关以外 ， 环境的影响也至关重要 。
陆地生物的代谢容易受到气温的影响 ， 气温越低 ， 基础代谢也就越慢 。 而陆地上的植物和微生物的代谢则会受到其所处环境资源供给能力的制约 。
例如 ， 地球变暖正在导致至少包括植物和植食性生物在内的多种生物代谢过程发生变化 。 当大气中二氧化碳浓度增加 ， 植物的光合作用加强 ， 因此植物的根和茎以及叶子的比例增加 。 这直接导致植物代谢速度被动加快 ， 又继而引起碳和氮等代谢产物的排放加剧 。
对以植物为生的生物来说 ， 这一变化意味着食物质量发生恶化（因为植物体内的养分流失更快了） ， 但动物在短期内可能还意识不到这一点 ， 并保持一直以来的食量 ， 吃的一样多但摄入的养分却在减少 。 为了保证机体的正常运转 ， 植食性生物的营养代谢速度将因此而变得低下 。
陆生水生动物之间相互依赖的生物链系统 ， 来源：https://www.daikin.co.jp/csr/shiretoko/01_01.html
与陆地生物相似 ， 水生生物的代谢速率也会受到环境中的温度、营养物质的影响 ， 如水域中碳、氮和磷元素的比例 ， 水质营养成分的配比会影响水生生物的呼吸速度 。 另外还与竞争者、食物、捕食者之间的相互作用有一定的联系 。
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