कार्यात्मक आकृति विज्ञान

कार्यात्मक आकृति विज्ञान यह पूछता है कि कोई संरचना क्या करती है और वह कैसे कार्य करती है, यह विकास के आलोक में भोजन, गति और अन्य कार्यों के भौतिकी के माध्यम से पशु रूप की व्याख्या करता है।

Definition

कार्यात्मक आकृति विज्ञान किसी जीव या उसके अंगों की संरचना और उन संरचनाओं द्वारा किए जाने वाले कार्यों के बीच के संबंध का अध्ययन है, जिसे अक्सर भौतिकी और इंजीनियरिंग के सिद्धांतों के साथ विश्लेषण किया जाता है और एक विकासवादी संदर्भ में व्याख्या की जाती है।

Scope

यह विषय इस बात के विश्लेषण को शामिल करता है कि शारीरिक संरचनाएं अपने कार्यों को कैसे करती हैं, रूप को कार्य और भौतिक वातावरण से जोड़ती हैं। यह भोजन, गति, समर्थन और अन्य गतिविधियों के बायोमैकेनिक्स, इस अवधारणा को कि एक संरचना कई कार्य कर सकती है या प्रतिस्पर्धी मांगों के बीच एक समझौता हो सकती है, और डिजाइन प्रदर्शन और, अंततः, फिटनेस से कैसे संबंधित है, इसका परीक्षण करने के लिए प्रयोगों, मॉडलिंग और तुलना के उपयोग को शामिल करता है।

Core questions

• एक दी गई शारीरिक संरचना अपना कार्य कैसे करती है?
• भौतिक नियम पशु डिजाइन को कैसे बाधित और आकार देते हैं?
• एक ही संरचना के भीतर प्रतिस्पर्धी कार्यात्मक मांगों को कैसे हल किया जाता है?
• रूप और प्रदर्शन के बीच का संबंध फिटनेस और विकास से कैसे संबंधित है?

Key theories

रूप-कार्य-प्रदर्शन संबंध

कार्यात्मक आकृति विज्ञान शारीरिक रूप को संरचनाओं के कार्य करने के भौतिकी के माध्यम से प्रदर्शन से जोड़ता है, और प्रदर्शन को फिटनेस से जोड़ता है, तर्क की एक श्रृंखला प्रदान करता है जो बताता है कि संरचनाएं वे आकार क्यों लेती हैं।

अनेक-से-एक मैपिंग और समझौता

एक संरचना कई कार्यों को पूरा कर सकती है और परस्पर विरोधी मांगों के बीच एक समझौता का प्रतिनिधित्व कर सकती है, और विभिन्न डिजाइन एक ही प्रदर्शन प्राप्त कर सकते हैं, इसलिए रूप को हमेशा एक ही कार्य से नहीं पढ़ा जा सकता है।

Mechanisms

कार्यात्मक आकृति विज्ञानी शारीरिक संरचनाओं को भौतिक नियमों के अधीन जैविक मशीनों के रूप में मानते हैं। वे मापते या मॉडल करते हैं कि एक जबड़ा काटने के बल को कैसे संचारित करता है, एक पंख या अंग कैसे जोर उत्पन्न करता है, या एक कंकाल तत्व झुकने का कैसे प्रतिरोध करता है, यांत्रिकी, द्रव गतिशीलता और सामग्री विज्ञान का उपयोग करके। प्रदर्शन का मूल्यांकन प्रयोगात्मक रूप से, उच्च-गति इमेजिंग, बल माप, और भौतिक या कम्प्यूटेशनल मॉडल के माध्यम से किया जाता है, और डिजाइन अंतरों को पारिस्थितिकी में अंतर से संबंधित करने के लिए प्रजातियों में संरचनाओं की तुलना की जाती है। क्योंकि एक संरचना को अक्सर कई काम करने होते हैं और यह वंश और विकास द्वारा बाधित होती है, इसका रूप आमतौर पर किसी एक कार्य के लिए इष्टतम के बजाय एक समझौता को दर्शाता है, और एक ही प्रदर्शन एक से अधिक डिजाइन द्वारा प्राप्त किया जा सकता है।

Clinical relevance

कार्यात्मक आकृति विज्ञान बायोमैकेनिक्स, विलुप्त जानवरों में व्यवहार के पुनर्निर्माण, और जैव-प्रेरित इंजीनियरिंग और रोबोटिक्स का आधार है जो पशु डिजाइन से समाधान उधार लेते हैं; यह यह भी बताता है कि तुलनात्मक शरीर विज्ञान में शरीर रचना की व्याख्या कैसे की जाती है। यह शैक्षिक संदर्भ है, नैदानिक ​​सलाह नहीं।

History

डी'आर्सी थॉम्पसन के बीसवीं सदी के शुरुआती विकास और रूप पर काम ने जैविक संरचना और भौतिक और गणितीय सिद्धांतों के बीच स्पष्ट संबंध स्थापित किए। बीसवीं सदी के मध्य और अंत के जीवविज्ञानी जैसे कारेल लीम और स्टीवन वोगेल ने कार्यात्मक आकृति विज्ञान और तुलनात्मक बायोमैकेनिक्स को कठोर प्रायोगिक क्षेत्रों में विकसित किया, भौतिकी का उपयोग करके यह समझाने के लिए कि पशु संरचनाएं कैसे प्रदर्शन करती हैं और वे कैसे विकसित होती हैं।

Key figures

• D'Arcy Wentworth Thompson
• Karel Liem
• Steven Vogel

Seminal works

• liem2001
• vogel2013

Frequently asked questions

कार्यात्मक आकृति विज्ञान क्या है?

यह इस बात का अध्ययन है कि किसी जानवर की संरचनाओं का रूप उन संरचनाओं के कार्य से कैसे संबंधित है, भौतिकी और इंजीनियरिंग के सिद्धांतों का उपयोग करके यह समझने के लिए कि शरीर रचना भोजन और गति जैसे कार्यों को कैसे करती है।

क्या एक संरचना के एक से अधिक कार्य हो सकते हैं?

हाँ। कई शारीरिक संरचनाएं कई कार्य करती हैं और प्रतिस्पर्धी मांगों के बीच एक समझौता का प्रतिनिधित्व करती हैं, इसलिए उनका आकार किसी एक कार्य के लिए पूर्ण अनुकूलन के बजाय कई भूमिकाओं को दर्शाता है।