กฎของเบิร์กมันน์: มันคืออะไรและอธิบายสัตว์อย่างไร

มนุษย์ได้อธิบายถึงสัตว์ทั้งหมด 1,326,337 สายพันธุ์ตลอดประวัติศาสตร์ ค่านี้ผันผวนอย่างต่อเนื่อง เพราะนอกจากสิ่งมีชีวิตใหม่ที่ค้นพบแล้ว ผู้เชี่ยวชาญของ องค์การสหประชาชาติ (UN) ระบุว่าประมาณ 150 ชนิดสูญพันธุ์ทุก ๆ 24 ชั่วโมง. แน่นอน ในแง่ของความหลากหลายทางชีวภาพ แนวโน้มในปัจจุบันไม่เอื้ออำนวย

สัตววิทยาเป็นสาขาหนึ่งของชีววิทยาที่รับผิดชอบในการจัดระเบียบเล็กน้อยในกลุ่มบริษัทที่สำคัญทั้งหมดนี้ เพราะมันศึกษา สรีรวิทยา สัณฐานวิทยา พฤติกรรม การกระจายพันธุ์ และนิเวศวิทยาของสิ่งมีชีวิตแต่ละชนิดที่อาศัยอยู่เป็นหลัก ดาวเคราะห์.

หนึ่งในกฎทางชีววิทยาที่เก่าแก่ที่สุดของธรรมชาติทางสัตววิทยาและระบบนิเวศ ซึ่งประกาศเกียรติคุณในปี พ.ศ. 2390 สิ่งนี้เรียกว่ากฎของเบิร์กมันน์. การตั้งสมมติฐานนี้เชื่อมโยงกับการกระจายและสัณฐานวิทยาของสปีชีส์ตามอุณหภูมิสิ่งแวดล้อม ซึ่งเป็นสองแนวคิดที่แตกต่างกันอย่างชัดเจนแต่เชื่อมโยงกันในหลายจุด หากคุณต้องการทราบว่าแนวคิดที่น่าสนใจนี้ประกอบด้วยอะไรบ้างและการใช้งานจริงคืออะไร โปรดอ่านต่อ

บทความที่เกี่ยวข้อง: "สาขาชีววิทยา 10 สาขา: วัตถุประสงค์และลักษณะเฉพาะ"

กฎของเบิร์กมันน์คืออะไร?

กฎของเบิร์กมันน์กำหนดไว้ง่ายๆ คือ

instagram story viewer

แนวโน้มสำหรับความสัมพันธ์เชิงบวกระหว่างมวลกายของสปีชีส์ในอนุกรมวิธานสูงที่มีโมโนไฟเลติกและละติจูดที่อาศัยอยู่โดยสปีชีส์เหล่านั้น. ในทางที่ดีขึ้นเล็กน้อย สัตว์ดูดความร้อน (สามารถรักษาอุณหภูมิของร่างกายได้ เมตาบอลิซึมที่ดีโดยไม่คำนึงถึงสภาพแวดล้อม) มีขนาดใหญ่กว่าในสภาพอากาศหนาวเย็นมากกว่าในพื้นที่ ร้อน.

มีการพยายามอธิบายกฎนี้ในรูปแบบต่างๆ เราแสดงให้เห็นสั้น ๆ ด้านล่าง:

ได้พยายามแสดงให้เห็นว่าเป็นสิ่งประดิษฐ์ของความสัมพันธ์ทางสายวิวัฒนาการระหว่างสปีชีส์ กล่าวคือ สปีชีส์ต่างๆ กระจายอยู่ในละติจูดที่ต่างกัน
มีความพยายามที่จะอธิบายว่าเป็นผลมาจากความสามารถในการย้ายถิ่น (สัตว์ขนาดใหญ่จะมีประสิทธิภาพมากกว่า)
การประยุกต์ใช้อาจขึ้นอยู่กับการต้านทานต่อความอดอยาก กล่าวคือ สิ่งมีชีวิตที่อาศัยความร้อนจากความร้อนในบ้านที่มีขนาดใหญ่กว่าจะมีอายุยืนยาวขึ้นโดยไม่รับประทานอาหาร
โดยความสามารถของสิ่งมีชีวิตขนาดต่างๆ กัน ในการกักเก็บหรือกระจายความร้อน

สองประเด็นสุดท้ายคือประเด็นที่ดึงความสนใจของเราได้มากที่สุด เพราะแท้จริงแล้วกฎของแบร์กมันน์ สามารถอธิบายถึงการปรับตัวอย่างมากต่อสภาพอากาศที่ไม่เอื้ออำนวย. อย่างน้อยบนกระดาษ สายพันธุ์ที่ใหญ่กว่าจะมีความสามารถมากกว่าในการอยู่รอดในช่วงเวลาที่ขาดแคลนทรัพยากร (สำหรับ พลังงานสำรองที่มากขึ้นในเนื้อเยื่อที่ใหญ่โตขึ้น) นอกเหนือไปจากช่วยให้พวกมันรักษาความร้อนในร่างกายได้มากขึ้น มีประสิทธิภาพ.

ฟิสิกส์ของแอปพลิเคชัน

ได้เวลาเรียนรู้ทางเทคนิคเล็กน้อย แต่ไม่ต้องกังวล คุณจะเข้าใจบรรทัดต่อไปนี้อย่างสมบูรณ์ อ้างอิงจากเบิร์กมันน์ สัตว์ขนาดใหญ่มีอัตราส่วนพื้นที่ผิว/ปริมาตรที่ต่ำกว่า. จากตัวอย่างที่แสดงให้เห็นแล้ว สิ่งมีชีวิตที่มีอัตราส่วนพื้นผิว/ปริมาตรของร่างกายสูงจะสัมผัสกับสิ่งแวดล้อมได้ "มากกว่า" ด้วยเหตุนี้ มนุษย์จึงนำเสนอปอดที่มีหลายห้อง เนื่องจากเป็นวิธีที่มีประสิทธิภาพ เพิ่มพื้นผิวของเนื้อเยื่อที่สัมผัสกับอากาศ ซึ่งช่วยให้เราจับออกซิเจนได้มากขึ้น มีประสิทธิภาพ.

ดังนั้น สัตว์ที่มีอัตราส่วนพื้นที่ผิวต่อปริมาตรต่ำจะแผ่ความร้อนในร่างกายต่อหน่วยมวลได้น้อยกว่า ซึ่งเป็นเหตุผลว่าทำไมมันจึงยังคงอบอุ่นในสภาพแวดล้อมที่เย็น สภาพแวดล้อมที่ร้อนก่อให้เกิดปัญหาตรงกันข้าม เนื่องจากความร้อนที่เกิดจากเมแทบอลิซึมจะต้องกระจายออกไปอย่างรวดเร็วเพื่อหลีกเลี่ยงไม่ให้สิ่งมีชีวิตมีความร้อนสูงเกินไป ด้วยเหตุนี้ สัตว์ต่างๆ จึง "สนใจ" ที่จะตัวเล็กลง ยิ่งเข้าใกล้เส้นศูนย์สูตรมากขึ้น ความร้อนจะสูญเสียไปทางผิวหนังมากขึ้น และร่างกายจะเย็นลง

คุณอาจสนใจ: "สภาวะสมดุลของร่างกาย: มันคืออะไร และประเภทของกระบวนการสภาวะสมดุล"

ตัวอย่าง

เป็นเรื่องน่าแปลกใจที่ทราบว่ากฎของเบิร์กมันน์ใช้ได้กับมนุษย์อย่างสมบูรณ์ภายใต้เงื่อนไขเฉพาะบางประการ ตัวอย่างเช่น, ประชากรมนุษย์ที่อาศัยอยู่ตามขั้วโลกแสดงให้เห็นว่ามีโครงสร้างที่หนักกว่าประชากรที่อยู่ใกล้เส้นศูนย์สูตรโดยทั่วไปซึ่งเป็นข้อเท็จจริงที่สอดคล้องอย่างสมบูรณ์กับสมมติฐานที่แสดงไว้ที่นี่

ในทางกลับกัน การศึกษาในปี 2019 ที่รวบรวมโดย BBC News แสดงให้เห็นว่ากลุ่มนกที่เฝ้าติดตามลดจำนวนลงในช่วงเวลา รุ่น (พ.ศ. 2521-2559) ความยาวของโครงสร้างร่างกายบางส่วนเพิ่มขึ้นถึง 2.4% ซึ่งเป็นผลลัพธ์ที่สำคัญอย่างสมบูรณ์ สิ่งนี้สามารถอธิบายได้บนพื้นฐานของการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ: ยิ่งโลกร้อนมากเท่าใด ประสบการณ์ของสายพันธุ์ก็จะลดขนาดลงมากเท่านั้น

เท่าที่เกี่ยวข้องกับสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมและนอกเหนือจากมนุษย์ กวางเป็นกรณี "หนังสือ" ของกฎของเบิร์กมันน์ มีการสังเกตว่ากวางสายพันธุ์จากภาคเหนือมีแนวโน้มที่จะมีขนาดใหญ่กว่าและ แข็งแรง ในขณะที่ผู้ที่อาศัยอยู่ในพื้นที่ใกล้กับเส้นศูนย์สูตรมีแนวโน้มที่จะมีขนาดเล็กกว่าและ บาง. อีกครั้ง ท่าทางจะสำเร็จ

โดยเฉพาะอย่างยิ่ง กฎนี้ใช้ได้กับนกและสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมโดยทั่วไปแม้ว่าจะต้องคำนึงถึงคุณสมบัติทางพันธุกรรมภายในของประชากรด้วย แรงกดดันจากการคัดเลือกโดยธรรมชาตินอกเหนือจากอุณหภูมิและเหตุการณ์สุ่มเช่นการเลื่อนลอย พันธุศาสตร์ ในธรรมชาติมีลักษณะทั่วไป แต่แน่นอนว่าสมมติฐานเหล่านี้ไม่สามารถนำมาใช้กับสิ่งมีชีวิตทั้งหมดในลักษณะที่ไม่เปลี่ยนแปลงได้

กฎของอัลเลน

เราไม่ต้องการที่จะอยู่บนพื้นผิวและเจาะลึกเข้าไปในโลกของการควบคุมอุณหภูมิเพราะ กฎของอัลเลนยังให้แนวคิดต่างๆ แก่เราเมื่อพูดถึงหัวข้อนี้ หมายถึง. สมมติฐานนี้ตั้งสมมติฐานว่า แม้จะมีปริมาตรร่างกายเท่ากัน สัตว์ที่ใช้ความร้อนจากความร้อนในบ้านก็ต้องแสดงพื้นที่ผิวที่แตกต่างกันซึ่งจะช่วยหรือขัดขวางการกระจายความร้อนของพวกมัน. ลองมาเป็นตัวอย่างง่ายๆ

หากเราดูสุนัขจิ้งจอกอาร์กติก เราจะเห็นว่ามันมีหูที่แบน หูเล็ก และมีขนจำนวนมาก ในทางกลับกัน สุนัขจิ้งจอกทะเลทรายหรือเฟนเนกมีหูที่มีขนาดไม่สมส่วนเมื่อเทียบกับส่วนอื่นๆ ของร่างกาย การศึกษาหลายชิ้นในห้องปฏิบัติการได้แสดงให้เห็นว่า ขนาดกระดูกอ่อนสามารถเพิ่มหรือลดขนาดได้ขึ้นอยู่กับสภาพแวดล้อมที่พวกมันสัมผัสมาหลายชั่วอายุคน.

สิ่งนี้สมเหตุสมผลในโลก: ในปริมาณที่เท่ากันจากมุมมองทางทฤษฎี เฟนเน็กมีพื้นที่ผิวลำตัวมากกว่ามากเนื่องจากใบหูที่ใหญ่และแบน สิ่งนี้ช่วยให้สามารถกระจายความร้อนได้อย่างมีประสิทธิภาพ เนื่องจากโครงสร้างเหล่านี้มักจะได้รับการชลประทานจากหลอดเลือดอย่างมาก ในทางกลับกัน สุนัขจิ้งจอกอาร์กติกสนใจที่จะสะสมอุณหภูมิเมตาบอลิซึมของมัน ซึ่งเป็นเหตุผลว่าทำไมยิ่งปล่อยมันให้สัมผัสกับสิ่งแวดล้อมน้อยเท่าไหร่ก็ยิ่งดีเท่านั้น

ความสงสัยและการยอมรับ

อย่างที่เราได้กล่าวไปก่อนหน้านี้ การปรับขนาดของสัตว์ให้เหมาะสมกับละติจูดของสภาพแวดล้อมเท่านั้นอาจทำให้เข้าใจผิดได้ เราสามารถตั้งทฤษฎีได้ว่าบางทีสัตว์ที่ใหญ่กว่าอาจมีข้อได้เปรียบทางวิวัฒนาการที่ชัดเจนเหนือผู้ล่าในสภาพแวดล้อมที่ร้อน

จะเกิดอะไรขึ้นในกรณีนั้น? คุ้มกว่าไหมที่จะต้องหาวิธีเสริมเพื่อลดอุณหภูมิร่างกายของคุณ (เช่น การเปลี่ยนแปลงพฤติกรรม) และยังคงสามารถเผชิญหน้ากับคู่ต่อสู้ได้ ธรรมชาติไม่ได้ขึ้นอยู่กับขาวดำ แต่แต่ละปัจจัยจะแทนอีกหนึ่งจุดในระดับสีเทาซึ่งเป็นแบบจำลองของสิ่งที่เรารู้ว่าเป็นการคัดเลือกโดยธรรมชาติ.

ในทางกลับกัน จำเป็นต้องทราบด้วยว่ากฎนี้ใช้ไม่ได้ในหลายกรณีของสัตว์ที่ใช้พลังงานความร้อนภายนอก เช่น เต่า งู สัตว์ครึ่งบกครึ่งน้ำ สาหร่ายมาโคร และสัตว์จำพวกครัสเตเชียน การไม่บังคับใช้ของการตั้งสมมติฐานนี้ในหลายกรณีทำให้ผู้เชี่ยวชาญและนักคิดหลายคนอยู่ภายใต้การพิจารณาอย่างถี่ถ้วนตลอดประวัติศาสตร์

คุณอาจสนใจ: "ทฤษฎีวิวัฒนาการทางชีววิทยา: มันคืออะไรและอธิบายอะไร"

สรุป

ดังที่เราได้เห็นในบรรทัดเหล่านี้ กฎของเบิร์กมันน์สามารถอธิบายได้ในระดับหนึ่งว่า สาเหตุของความแปรปรวนของขนาดระหว่างสปีชีส์ตามละติจูดของระบบนิเวศที่พวกมันอาศัยอยู่ ในบรรดากลุ่มคำศัพท์ทางศัพท์ทั้งหมดนี้ มันคุ้มค่าสำหรับเราที่จะทำให้แนวคิดเดียวชัดเจน: สัตว์ที่เล็กที่สุดคือ ในทางทฤษฎีมีประสิทธิภาพมากกว่าเมื่อพูดถึงการกระจายความร้อน ในขณะที่ความร้อนที่ใหญ่ที่สุดนั้นสามารถทำได้ดีกว่า เก็บไว้

อีกครั้ง สิ่งสำคัญคือต้องเน้นย้ำว่าไม่มีกฎสากลหรือกฎเกณฑ์ใดๆ (นอกเหนือไปจาก การคัดเลือกโดยธรรมชาติและการเบี่ยงเบนทางพันธุกรรม) ที่อธิบายลักษณะทางสัณฐานวิทยาของ สายพันธุ์. ใช่ สัตว์และลักษณะนิสัยของพวกมันเป็นผลมาจากอุณหภูมิ แต่ยังรวมถึงความชื้นของความสัมพันธ์กับสิ่งมีชีวิตอื่นๆ ด้วย สิ่งมีชีวิต การแข่งขัน ห่วงโซ่อาหาร การคัดเลือกเพศ และพารามิเตอร์อื่นๆ อีกมากมาย ทั้งไบโอติกและ ไม่มีชีวิต

การอ้างอิงบรรณานุกรม:

อดัมส์, ดี. ซี, & เชิร์ช, เจ. ทั้ง. (2008). สัตว์สะเทินน้ำสะเทินบกไม่ปฏิบัติตามกฎของเบิร์กมันน์ วิวัฒนาการ: International Journal of Organic Evolution, 62(2), 413-420.
กฎของเบิร์กมันน์, britannica.com
นกหดตัวเมื่ออากาศอุ่นขึ้น ข่าวบีบีซี
Figueroa-de Leon, A. และ Chedeack, S. และ. (2018). รูปแบบของความสมบูรณ์และการกระจายแบบละติจูดของสัตว์ฟันแทะคาวิโอมอร์ฟ นิตยสารความหลากหลายทางชีวภาพเม็กซิกัน, 89(1), 173 - 182.
L'heureux, G. แอล. และคอร์นาเกลีย เฟอร์นันเดซ, เจ. (2016). การเปลี่ยนแปลงทางสัณฐานวิทยาของประชากรกัวนาโกในปาตาโกเนีย (อาร์เจนตินา)
มูสโซ, ที. ถึง. (1997). Ectotherms ปฏิบัติตามกฎของ Bergmann วิวัฒนาการ 51(2), 630-632.
บทนำกฎของเบิร์กมันน์สำหรับนักการศึกษา, fieldmuseum.org