Законы термодинамики универсальны — они одинаково действуют как на живые организмы, так и на неживые объекты. По закону теплопередачи, тепло всегда перетекает от более горячего тела к менее горячему.
У теплокровных организмов тепло вырабатывается за счет энергии, получаемой при метаболизме пищи. Постоянная температура их тела поддерживается терморегуляцией вне зависимости от внешних условий. Теплообразование происходит внутри тела, а отдача тепла в окружающую среду — через его поверхность.
Чем больше площадь поверхности тела, тем интенсивнее теплоотдача. Поэтому выступающие части тела, такие как хвост или конечности, усиливают потери тепла, что, конечно, невыгодно в холодных условиях. И наоборот, чем больше выступающих частей тела, тем больше поверхность, через которую отдается тепло. Это помогает животным охлаждаться в жарком климате и избегать перегрева.
В 1877 году американский зоолог Джоэл Аллен сформулировал правило, согласно которому у теплокровных животных, обитающих в холодном климате, площадь поверхности тела относительно размеров тела меньше, чем у их теплолюбивых сородичей. Это позволяет экономнее расходовать энергию на поддержание температуры.
Например, африканский слон вряд ли смог бы выжить в Сибири или Гималаях — для поддержания температуры его тела потребовались бы колоссальные энергозатраты. А вот компактно сложенный як приспособлен к суровым условиям: короткие ноги и шея минимизируют потери тепла. У песца, который живет в Арктике, уши и морда короче, чем у рудой лисицы, которая живет в умеренном климате. А у лисицы фенека, которая живет в пустыне Сахара, уши и морда самые длинные среди псовых
Правило Аллена также применимо к людям. Исследования показали, что люди, живущие в холодных регионах, имеют относительно короткие руки и ноги по сравнению с людьми, живущими в теплых регионах. Это также связано с сохранением или отдачей тепла через поверхность тела. Например, у представителей северных народов, ноги короче, чем у южан, а самые длинноногие люди — африканские племена фур и тутси — обитают в жарком климате, где важна эффективная теплоотдача. Таким образом, строение тела оптимизировано для терморегуляции в конкретных климатических условиях.
Надо сказать, что правило Аллена все же не является каким-то строгим законом, это, скорее, эмпирическое наблюдение. Оно не всегда выполняется для всех видов и популяций животных. Кроме того, на форму и размеры частей тела животных влияют и другие факторы, такие как питание, поведение, генетика и эволюция.