Правило Бергмана: що це таке і як воно описує тварин

За всю свою історію люди вже описали 1 326 337 видів тварин. Це значення безперервно коливається, оскільки, окрім нових відкритих живих істот, експерти з Організація Об’єднаних Націй (ООН) вказує, що приблизно 150 видів вимирають кожні 24 години. Звичайно, з точки зору біорізноманіття, поточні перспективи не є обнадійливими.

Зоологія — це галузь біології, яка відповідає за наведення трохи порядку в усьому цьому життєво важливому конгломераті, оскільки вона вивчає, головним чином, фізіологія, морфологія, поведінка, поширення та екологія кожного з видів, які населяють нашу планета.

Одне з найстаріших біологічних правил зоологічного та екологічного характеру, створене в 1847 році, Це відоме як правило Бергмана.. Це постулювання пов’язане з розподілом і морфологією видів відповідно до температури навколишнього середовища, двома явно різними концепціями, але взаємопов’язаними в багатьох точках. Якщо ви хочете дізнатися, з чого складається ця цікава ідея і яке її практичне застосування, продовжуйте читати.

• Пов'язана стаття: «10 розділів біології: її цілі та особливості»

Що таке правило Бергмана?

Правило Бергмана визначається просто: тенденція до позитивного зв'язку між масою тіла видів у монофілетичному вищому таксоні та широтою проживання цих видів. Трохи добріше, ендотермні тварини (здатні підтримувати температуру тіла метаболічно сприятливі незалежно від навколишнього середовища) більші в холодному кліматі, ніж у регіонах гарячий.

Це правило намагалися пояснити різними способами. Ми коротко показуємо їх нижче:

• Він намагався продемонструвати як артефакт філогенетичні зв’язки між видами, тобто різні види поширені в різних широтах.
• Були зроблені спроби пояснити це як наслідок здатності до міграції (більші тварини будуть робити це ефективніше).
• Його застосування може базуватися на стійкості до голодування, тобто більші гомеотермні живі істоти довше проживуть без їжі.
• За здатністю видів різних розмірів зберігати або розсіювати тепло.

Останні два пункти привертають нашу увагу найбільше, тому що, справді, правило Бергмана може пояснити надзвичайну адаптацію до негоди. Принаймні на папері, більші види мали б більшу здатність переживати періоди дефіциту ресурсів (для їхні більші запаси енергії в більш об’ємних тканинах), крім того, що дозволяє їм зберігати тепло свого тіла більшою мірою ефективний.

Фізика застосування

Настав час отримати трохи технічних знань, але не хвилюйтеся: ви чудово зрозумієте наступні рядки. За словами Бергмана, великі тварини мають нижче співвідношення площа поверхні/об’єм. Продемонстровано, що жива істота з високим співвідношенням поверхні тіла до об’єму «більше» контактує з навколишнім середовищем. З цієї причини люди представляють легені з кількома камерами, оскільки це ефективний спосіб збільшення поверхні тканини, що контактує з повітрям, що дозволяє більше захоплювати кисень ефективний.

Таким чином, тварина з низьким співвідношенням площа поверхні/об’єм випромінює менше тепла тіла на одиницю маси, тому їй буде тепліше в холодному середовищі. Гаряче середовище створює прямо протилежну проблему, оскільки тепло, вироблене метаболізмом, має швидко розсіюватися, щоб уникнути перегріву живої істоти. З цієї причини тварини «зацікавлені» в тому, щоб бути меншими, чим ближче вони до екватора: більше тепла втрачається через шкіру, а тіло залишається холоднішим.

• Вас може зацікавити: «Гомеостаз організму: що це таке, види гомеостатичних процесів»

приклади

Дивно дізнатися, що правило Бергмана цілком застосовне до людей за певних конкретних умов. Наприклад, Було показано, що популяції людей, які мешкають на полюсах, мають більшу будову, ніж ті, що знаходяться ближче до екватора., що повністю узгоджується з представленим тут постулюванням.

З іншого боку, дослідження 2019 року, зібране на BBC News, показало, що група спостережуваних птахів зменшилася протягом покоління (1978-2016) довжина окремих структур тіла до 2,4%, цілком значний результат. Це можна пояснити на основі зміни клімату: чим спекотніше на Землі, тим більше зменшуються розміри видів.

Що стосується ссавців, а не тільки людей, олені є «книжковим» прикладом правила Бергмана. Було помічено, що види оленів із північних регіонів, як правило, більші та міцні, тоді як ті, що живуть ближче до екватора, мають тенденцію бути меншими та тонкий. Знову постуляція виконується.

Особливо це правило, як правило, застосовується до птахів і ссавців, хоча внутрішні генетичні властивості популяцій також повинні бути прийняті до уваги, тиск природного відбору, крім температури та стохастичних подій, таких як дрейф генетика. У природі існують загальні положення, але, звичайно, ці гіпотези не можна незмінно застосовувати до всіх живих істот.

Правило Аллена

Ми не хочемо залишатися на поверхні і трохи заглибитися в світ терморегуляції, тому що Правило Аллена також надає нам різні концепції, які слід враховувати, коли мова заходить про цю тему. відноситься. Ця гіпотеза постулює, що навіть з однаковим об'ємом тіла гомеотермні тварини повинні демонструвати різні площі поверхні, які сприятимуть або перешкоджатимуть розсіюванню тепла. Візьмемо простий приклад.

Якщо ми подивимося на песця, то побачимо, що у нього плоскі маленькі вуха і значна кількість шерсті. З іншого боку, у пустельної лисиці або фенека вуха непропорційні за розміром порівняно з рештою тіла. Численні лабораторні дослідження показали це Розмір хряща може збільшуватися або зменшуватися у видів залежно від умов середовища, яким вони піддаються протягом поколінь.

У цьому є сенс: з теоретичної точки зору, фенек має набагато більшу площу поверхні тіла завдяки своїм величезним приплюснутим вухам. Це дозволяє йому ефективно розсіювати тепло, оскільки ці структури також зазвичай сильно зрошуються кровоносними судинами. З іншого боку, песець зацікавлений у накопиченні своєї метаболічної температури, тому чим менше він виходить із середовища, тим краще.

Скептицизм і прийняття

Як ми вже говорили раніше, обумовлення розміру тварин виключно широтою навколишнього середовища може ввести в оману. Ми можемо припустити, що, можливо, більша тварина матиме явну еволюційну перевагу над хижаком у жаркому середовищі.

Що відбувається в такому випадку? Чи варто шукати додаткові методи, щоб знизити температуру тіла (наприклад, зміни в поведінці) і мати можливість протистояти супернику? Природа не базується на чорному та білому, але кожен фактор представляє ще одну точку на сірій шкалі, яка моделює те, що ми знаємо як природний відбір..

З іншого боку, необхідно також зазначити, що це правило не виконується у багатьох випадках ектотермічних тварин, таких як черепахи, змії, амфібії, макроводорості та ракоподібні. Незастосовність цього постулату в різних випадках спонукала багатьох професіоналів і мислителів піддавати його ретельному розгляду протягом історії.

• Вас може зацікавити: «Теорія біологічної еволюції: що це таке і що вона пояснює»

Резюме

Як ми могли побачити в цих рядках, правило Бергмана може певною мірою пояснити, причина мінливості розмірів між видами відповідно до широти екосистеми, в якій вони мешкають. З усього цього термінологічного конгломерату нам варто прояснити одне єдине поняття: найменші тварини теоретично більш ефективні, коли йдеться про розсіювання тепла, тоді як найбільші з них перевершують свою здатність зберігати його.

Знову ж таки, важливо підкреслити, що немає універсального правила чи постуляції (крім природний відбір і генетичний дрейф), що повністю пояснює морфологічні характеристики a видів. Так, тварини та їхні характери є результатом температури, але також і вологості, стосунків з іншими істотами. живі організми, конкуренція, трофічні ланцюги, статевий відбір і багато інших параметрів, як біотичних, так і абіотичний.

Бібліографічні посилання:

• Адамс, Д. C. & Church, J. АБО. (2008). Амфібії не дотримуються правила Бергмана. Еволюція: Міжнародний журнал органічної еволюції, 62(2), 413-420.
• Правило Бергмана, britannica.com.
• Птахи зменшуються з потеплінням клімату, BBC news.
• Фігероа-де Леон, А., Чедіак, С. І. (2018). Закономірності чисельності та широтного поширення кавіоморфних гризунів. Мексиканський журнал біорізноманіття, 89 (1), 173 - 182.
• Леро, Г. Л. та Корналья Фернандес Дж. (2016). Екоморфологічні варіації популяцій гуанако в Патагонії (Аргентина).
• Муссо, Т. ДО. (1997). Ектотерми дотримуються правила, протилежного правилу Бергмана. Еволюція, 51 (2), 630-632.
• Правило Бергмана-Вступ для педагогів, fieldmuseum.org.