Екологічна ніша
Правило Бергмана
Німецький біолог Карл БЕРГМАНН ще в 1847 р. Сформулював таке правило:
Правило Бергмана
У межах виду чи роду особини, які мешкають у холодніших регіонах, перевищують особини, які мешкають у теплих регіонах.
У 90% усіх шкільних книг, а також у Вікіпедії різні Види пінгвінів, іноді різні Види тигрів перераховані як приклади для правила Бергмана.
Так, люди, я знаю, згідно з новою німецькою орфографією, ідіотичний апостроф тепер використовується для таких термінів, як правило Бергмана, тобто "правило Бергмана". Оскільки я не сподіваюся бути дурнем, я продовжуватиму дотримуватися старої наукової конвенції і писати власні імена, як BERGMANN, маленькими кришками.
Імператорський пінгвін, який мешкає в Антарктиці (Південний полюс), є найбільшим з висотою до 120 см, тоді як пінгвін Галапагоський, який мешкає біля екватора, найменший - лише 50 см. Іншим прикладом, який часто наводять, є різні види тигрів. Тут сибірський тигр з довжиною тіла 3,3 м значно більший за титра Суматра, який має лише 2,5 м. Різні види лисиць рідше використовуються для ілюстрації правила Бергмана; лисиці, як правило, доводиться пояснювати правило Аллена, до якого я прийду за мить. Песець важить до 4,5 кг, тоді як феннек, який мешкає в Північній Африці, важить лише 1,5 кг.
Досить нетрадиційний приклад можна знайти на веб-сайті Дюссельдорфського університету: у дроздів довжина крил 136 мм у Швеції, 132 мм у Німеччині, 129 мм на Канарських островах і 125 мм у північному Марокко.
Ще один дуже важливий момент: правило Бергмана, як правило, застосовується лише до гоміотермічних тварин з однаковою температурою! Тож якщо є завдання з павуками, комахами, жабами, плазунами чи рибами різного розміру на Абітурі чи на іспиті, то треба бути обережним! Правило Бергмана тут не застосовується.
Фізичне пояснення правила БЕРГМАННА
Чим більший об’єм тіла тварини, тим більше клітин може виробляти тепло. Поверхня тіла відповідає за виділення тепла. Чим більше поверхня тіла, тим більше тепла може віддаватися.
| 1 см | 1 см 3 | 6 см 2 | 0,167 см |
| 2 см | 8 см 3 | 24 см 2 | 0,333 см |
Порівняємо двох «тварин-кісток» між собою. Тварина з довжиною краю 2 см виробляє у вісім разів більше тепла, ніж тварина довжиною краю 1 см. Однак воно не втрачає у вісім разів більше тепла, а лише в чотири рази більше тепла, ніж менша тварина. Співвідношення обсягу до площі поверхні V/O набагато вигідніше у великої тварини, ніж у дрібної.
Те, що я тут розрахував, можна досить легко перевірити експериментально. Ви просто берете дві скляні посудини, наприклад, колби Ерленмейера, які мають різний розмір, наприклад 100 мл і 500 мл. Потім ви наповнюєте посудини гарячою водою і ставите в кожну з них термометр. Тепер ви можете спостерігати протягом більш тривалого періоду часу, як судини охолоджуються. Менший поршень охолоджується набагато швидше, ніж більший поршень.
Правління Бергмана і холоднокровні тварини
За визначенням, правило БЕРГМАННА застосовується лише до близьких споріднених тварин однієї температури. Тим не менше, вищезазначені фізичні факти, звичайно, справедливі для всіх живих істот. Наприклад, холоднокровна тварина не повинна втрачати багато тепла тіла в навколишньому середовищі, коли на вулиці холодно. Тож ви могли легко здогадатися, що велика холоднокровна тварина має перевагу. Помилка міркувань полягає в тому, що холоднокровні тварини не виробляють власного тепла. Тому великий об'єм по відношенню до поверхні тіла не представляє переваги. Навпаки, холоднокровним районам часто вигідно бути меншими в холодних районах, ніж у теплих. Адже холоднокровні тварини «наповнюються» теплом через поверхню свого тіла, лежачи на теплому сонці. І тут вигідно, якщо об’єм тіла якомога менший, а площа поверхні тіла якомога більша по відношенню до нього. Тому холоднокровні тварини в холодних районах повинні бути меншими, ніж їх близькі родичі в теплих районах. І це так, наприклад, у комах або ящірок. Найбільші екземпляри трапляються поблизу екватора.
Нові дослідження
Але зараз є дослідження Гуннара Брема (Університет Фрідріха Шиллера в Єні) від 10 вересня 2018 року, опубліковане в журналі "Екографія", згідно з яким - принаймні з моллю - це насправді те, що описує правило Бергмана [1 ] .
"У профілі висот від жарких низин до прохолодних вершин вулкана в Коста-Ріці представники двох надзвичайно багатих на види сімейств метеликів - ведмежої молі та павука - стають дедалі більшими, чим вище вони піднімаються". [2] .
Отже, специфічні тварини, які живуть у холодних регіонах гірського масиву, більші за своїх родичів, які живуть далі в теплих регіонах.
Правило Аллена
Тепер ми підійшли до правила АЛЛЕН, яке також обговорюється в більшості шкільних книг. Згідно з цим правилом, встановленим Джозефом АЛЛЕНОМ (1838-1921), в холодних районах вигідно мати якнайменші придатки тіла (вуха, хвости, ноги), оскільки великі вуха, хвости або ноги віддають багато тепла в навколишнє середовище. Однак великі кінцівки вигідні в теплих місцях, оскільки тут мова йде саме про віддачу якомога більше тепла тіла в навколишнє середовище, щоб уникнути перегріву тіла.
Правило Аллена
У межах виду чи роду особини, які живуть у холодніших регіонах, мають менші відростки, ніж ті, хто живе в теплих регіонах.
Лисиці служать яскравим прикладом у більшості шкільних книг. У той час як песець має дуже маленькі вуха, у феннеку в Північній Африці величезні "вуха з вітрилами". Іншим прикладом, який іноді згадують, є вид слонів. Індійський слон має значно менші вуха, ніж африканський слон. Бурий заєць і гірський заєць також іноді наводяться як приклади правління АЛЛЕНА.
Подальші кліматичні правила
Правило HESSE
Ендотермічні тварини мають більше і важче серце в холодних регіонах, ніж тісно пов'язані тварини в теплих регіонах.
В основному це, мабуть, лише наслідок правління БЕРГМАННА. Тварини в холодніших регіонах більше, тому вони мають більший обсяг, який потрібно забезпечити кров’ю. Логічно, що серце тоді має робити більше.
Правило ГЛОГЕРА
Ендотермічні тварини мають темніший колір у теплих районах, ніж у більш холодних.
На жаль, справжнього хорошого пояснення цього правила немає, є різні гіпотези, в які я не хочу тут вдаватися. Якщо ви хочете, ви можете прочитати запис у Вікіпедії на тему "Екогеографічні правила".
Правило РЕНШ
У менших видів самки більші за самців, тоді як у більших видів самці більші за самок.
Розумного пояснення цього правила також не можна знайти, і тут я посилаюся на запис у Вікіпедії на тему "Екогеографічні правила".
Внутрішні посилання:
Зовнішні посилання:
- Правило Бергмана в PdN-Ph. 8/53 (2004)
- Правило Бергмана, визначення на одній сторінці Дюссельдорфського університету
- "Чим вище, тим більше" у Spektrum der Wissenschaft compact 42/2018.
14.04.2016: Сторінку створено
05.02.2018: сторінку переглянуто
20 жовтня 2018 р.: Додано нові висновки щодо правила Бергмана.
Набряк:
[1] Гуннар Брем, Дірк Цюсс, Роберт К. Колвелл: "Розміри тіла молі збільшуються з підвищенням уздовж повного тропічного градієнта висоти для двох гіперрізноманітних клад" в Екографії, Early View, 10.09.2018.
[2] Даніель Лінгенхёль: "Чим вище, тим більше" у Spektrum der Wissenschaft compact 42/2018.