הכלל של ברגמן: מה זה ואיך הוא מתאר בעלי חיים

בני אדם כבר תיארו, לאורך ההיסטוריה שלהם, בסך הכל 1,326,337 מיני בעלי חיים. ערך זה משתנה ללא הרף מכיוון שבנוסף ליצורים החיים החדשים שהתגלו, המומחים של ה האו"ם מציין שכ-150 מינים נכחדים כל 24 שעה (ות. כמובן, מבחינת המגוון הביולוגי, התחזית הנוכחית אינה מעודדת.

זואולוגיה היא ענף בביולוגיה שאחראי על עשיית קצת סדר בכל הקונגלומרט החיוני הזה, כי הוא לומד, בעיקר, הפיזיולוגיה, המורפולוגיה, ההתנהגות, התפוצה והאקולוגיה של כל אחד מהמינים המאכלסים אותנו כוכב לכת.

אחד הכללים הביולוגיים העתיקים ביותר בעל אופי זואולוגי ואקולוגי, שנטבע בשנת 1847, זה ידוע בתור שלטון ברגמן.. הנחה זו קשורה להפצה ולמורפולוגיה של המין לפי טמפרטורת הסביבה, שני מושגים שונים בבירור אך קשורים ביניהם בנקודות רבות. אם אתה רוצה לדעת ממה הרעיון המעניין הזה מורכב ומה היישומים המעשיים שלו, המשך לקרוא.

• מאמר קשור: "10 ענפי הביולוגיה: מטרותיה ומאפייניה"

מהו הכלל של ברגמן?

הכלל של ברגמן מוגדר בפשטות: הנטייה לקשר חיובי בין מסת הגוף של מינים בטקסון גבוה מונופילטי לבין קו הרוחב המאוכלס על ידי מינים אלה. בצורה קצת יותר חביבה, בעלי חיים אנדותרמיים (המסוגלים לשמור על טמפרטורת גוף נוחים מבחינה מטבולית ללא קשר לסביבה) גדולים יותר באקלים קר מאשר באזורים חַם.

נעשו ניסיונות להסביר כלל זה בדרכים שונות. אנו מציגים אותם בקצרה להלן:

• הוא ניסה להדגים כחפץ של היחסים הפילוגנטיים בין מינים, כלומר, מינים שונים מופצים בקווי רוחב שונים.
• נעשו ניסיונות להסביר זאת כתוצאה מיכולת הגירה (בעלי חיים גדולים יותר יעשו זאת ביעילות רבה יותר).
• היישום שלו יכול להתבסס על התנגדות לרעב, כלומר, יצורים חיים הומיאותרמיים גדולים יותר יחזיקו מעמד זמן רב יותר מבלי לאכול.
• על ידי היכולת של מינים בגדלים שונים לשמר או לפזר חום.

שתי הנקודות האחרונות הן אלו שמושכות את תשומת ליבנו הכי הרבה בגלל, אכן, שלטונו של ברגמן יכול להסביר הסתגלות קיצונית למזג אוויר סוער. לפחות על הנייר, למינים גדולים יותר תהיה יכולת טובה יותר לשרוד תקופות של מחסור במשאבים (עבור מאגרי האנרגיה הגדולים יותר שלהם ברקמות נפחיות יותר), בנוסף לאפשר להם לשמר את חום גופם בצורה יותר יָעִיל.

הפיזיקה של האפליקציה

הגיע הזמן להיות קצת טכני, אבל אל דאגה: אתה תבין מצוין את השורות הבאות. לדברי ברגמן, לבעלי חיים גדולים יש יחס שטח פנים/נפח נמוך יותר. באופן מוכח, יצור חי עם יחס משטח גוף/נפח גבוה "יותר" במגע עם הסביבה. מסיבה זו, בני אדם מציגים לריאות מספר חדרים, כפי שזו דרך יעילה לעשות זאת להגדיל את פני הרקמה במגע עם האוויר, מה שמאפשר לנו ללכוד חמצן יותר יָעִיל.

לפיכך, בעל חיים עם יחס שטח פנים/נפח נמוך מקרין פחות חום גוף ליחידת מסה, וזו הסיבה שהוא יישאר חם יותר בסביבות קרות. סביבות חמות מציבות בדיוק את הבעיה ההפוכה, שכן החום שנוצר על ידי חילוף החומרים חייב להתפזר במהירות כדי למנוע התחממות יתר של היצור החי. מסיבה זו, בעלי חיים "מעוניינים" להיות קטנים יותר ככל שהם קרובים יותר לקו המשווה: יותר חום הולך לאיבוד דרך העור והגוף נשאר קר יותר.

• אולי יעניין אותך: "הומאוסטזיס בגוף: מה זה וסוגי תהליכים הומאוסטטיים"

דוגמאות

מפתיע ללמוד שהכלל של ברגמן ישים באופן מושלם על בני אדם בתנאים מסוימים. לדוגמה, הוכח כי אוכלוסיות אנושיות המאכלסות את הקטבים כבדות יותר במבנה מאשר אלו הקרובות יותר לקו המשווה באופן כללי., עובדה תואמת לחלוטין את ההנחה המובאת כאן.

מצד שני, מחקר בשנת 2019 שנאסף ב-BBC News הראה כי קבוצת ציפורים מפוקחת הצטמצמה במהלך דורות (1978-2016) אורך של מבני גוף מסוימים עד 2.4%, תוצאה משמעותית לחלוטין. ניתן להסביר זאת על בסיס שינויי האקלים: ככל שחם יותר על פני כדור הארץ, כך חווים המינים יותר את הקטנת הגודל.

מבחינת יונקים ומעבר לבני אדם, צבאים הם מקרה "ספר" של שלטון ברגמן. נצפה כי מיני צבאים מאזורים צפוניים נוטים להיות גדולים יותר ו חזקים, בעוד אלה המאכלסים אזורים קרובים יותר לקו המשווה נוטים להיות קטנים יותר ו רזה. שוב, ההנחה מתגשמת.

יש לציין כלל זה חל בדרך כלל על ציפורים ויונקים, אם כי יש לקחת בחשבון גם את התכונות הגנטיות הפנימיות של האוכלוסיות, לחצים של ברירה טבעית מלבד טמפרטורה ואירועים סטוכסטיים כגון סחיפה גנטיקה. בטבע יש כלליות, אבל כמובן שלא ניתן ליישם את ההשערות הללו בצורה בלתי ניתנת לשינוי על כל היצורים החיים.

שלטון אלן

אנחנו לא רוצים להישאר על פני השטח ולהעמיק קצת יותר בעולם של ויסות חום, כי הכלל של אלן גם מספק לנו מושגים שונים שיש לקחת בחשבון בכל הנוגע לנושא זה. מתייחס. השערה זו מניחה כי, אפילו עם אותו נפח גוף, בעלי חיים הומיאותרמיים חייבים להראות שטחי פנים שונים שיעזרו או יעכבו את פיזור החום שלהם. ניקח דוגמה פשוטה.

אם נסתכל על שועל ארקטי, נוכל לראות שיש לו אוזניים שטוחות וקטנות וכמות ניכרת של שיער. מצד שני, לשועל מדברי או לשומר יש אוזניים בגודל לא פרופורציונלי בהשוואה לשאר חלקי גופו. מחקרים רבים במסגרות מעבדה הראו זאת גודל הסחוס יכול להגדיל או להקטין במינים בהתאם לתנאי הסביבה אליהם הם נחשפים לאורך דורות.

זה הגיוני בעולם: באותה כמות של נפח מנקודת מבט תיאורטית, לשומר יש הרבה יותר שטח גוף בגלל האוזניים הענקיות והשטוחות שלו. זה מאפשר לו לפזר חום ביעילות, שכן מבנים אלה גם מושקים בדרך כלל מאוד על ידי כלי דם. מצד שני, השועל הארקטי מעוניין לצבור את הטמפרטורה המטבולית שלו, וזו הסיבה שככל שהוא מותיר פחות חשוף לסביבה, כך ייטב.

ספקנות וקבלות

כפי שאמרנו בעבר, התניה של גודל בעלי החיים אך ורק לקו הרוחב של הסביבה עלולה להיות מטעה. אנו יכולים לשער שאולי לבעל חיים גדול יותר יהיה יתרון אבולוציוני ברור על פני טורף בסביבה חמה.

מה קורה במקרה כזה? האם כדאי יותר לחפש שיטות עזר כדי להפיג את טמפרטורת הגוף שלך (שינויי התנהגות, למשל) ועדיין להיות מסוגל להתמודד מול היריב? הטבע אינו מבוסס על שחור ולבן, אבל כל גורם מייצג נקודה נוספת בסקאלה אפורה המדגימה את מה שאנו מכירים בתור ברירה טבעית..

מצד שני, יש לציין גם שכלל זה אינו מתקיים במקרים רבים של בעלי חיים אקתרמיים, כגון צבים, נחשים, דו-חיים, מאקרו-אצות וסרטנים. אי-ישימותה של טענה זו במקרים שונים גרמה למספר רב של אנשי מקצוע והוגים להעמיד אותה לבדיקה לאורך ההיסטוריה.

• אולי יעניין אותך: "תורת האבולוציה הביולוגית: מה היא ומה היא מסבירה"

סיכום

כפי שהצלחנו לראות בשורות אלו, הכלל של ברגמן יכול להסביר, במידה מסוימת, הסיבה לשונות בגודל בין מינים לפי קו הרוחב של המערכת האקולוגית שבה הם חיים. מכל הקונגלומרט הטרמינולוגי הזה, כדאי לנו להבהיר מושג אחד בודד: החיות הקטנות ביותר הן תיאורטית יעילים יותר כשמדובר בפיזור חום, בעוד שהגדולים שבהם מצטיינים ביכולתם לאחסן אותו.

שוב, חיוני להדגיש שאין כלל או הנחה אוניברסליים (מעבר ל- ברירה טבעית וסחיפה גנטית) שמסבירה במלואה את המאפיינים המורפולוגיים של א מִין. כן, בעלי חיים והדמויות שלהם הם תוצר של טמפרטורה, אבל גם של לחות, של יחסים עם יצורים אחרים. אורגניזמים חיים, תחרות, שרשראות טרופיות, ברירה מינית ופרמטרים רבים אחרים, הן ביוטיים והן אביוטי.

הפניות ביבליוגרפיות:

• אדמס, ד. C., & Church, J. אוֹ. (2008). דו-חיים אינם מקיימים את הכלל של ברגמן. אבולוציה: International Journal of Organic Evolution, 62(2), 413-420.
• שלטון ברגמן, britannica.com.
• ציפורים מתכווצות ככל שהאקלים מתחמם, חדשות ה-BBC.
• Figueroa-de Leon, A., & Chediack, S. ו. (2018). דפוסי עושר והתפלגות רוחב של מכרסמים קאוויומורפים. מגזין מקסיקני למגוון ביולוגי, 89(1), 173 - 182.
• L'heureux, G. L., & Cornaglia Fernández, J. (2016). וריאציות אקומורפולוגיות של אוכלוסיות גואנקו בפטגוניה (ארגנטינה).
• מוסו, ט. ל. (1997). האקטותרמיות עוקבות אחר ההיפך לשלטונו של ברגמן. אבולוציה, 51(2), 630-632.
• הכלל-מבוא של ברגמן למחנכים, fieldmuseum.org.