Правило Бергмана гласит: чем холоднее климат, тем крупнее становятся обитающие там животные. Это удивительное открытие помогает понять, как млекопитающие адаптируются к экстремальным условиям. Давайте разберемся, откуда взялось это правило, почему оно работает и какую пользу может принести человеку.
История открытия правила Бергмана
Правило Бергмана было сформулировано в 1847 году немецким биологом Карлом Бергманом. Он заметил, что среди сходных видов теплокровных животных, обитающих в схожих условиях, более крупные особи встречаются в районах с более суровым климатом.
Наиболее крупными являются те животные, которые живут в условиях более холодного климата — в высоких широтах или в горах
Это наблюдение Бергман основывал на примерах млекопитающих, таких как медведи, волки, лисы. Он сравнивал размеры особей одних и тех же или близких видов, обитающих на севере и на юге, и обнаружил закономерность.
Объяснение механизма действия правила
правило Бергмана основано на связи размера тела и теплового баланса животного. У крупных животных отношение площади поверхности тела к его объему меньше, чем у мелких. Это приводит к тому, что у более крупных особей скорость теплоотдачи на единицу массы ниже.
А в правило аллена суровых климатических условиях выживаемость во многом зависит от способности сохранять тепло. Поэтому здесь более конкурентоспособны крупные животные — им проще поддерживать постоянную высокую температуру тела, тратя на это меньше энергии.
Сравнение теплопотерь у крупных и мелких животных
| Характеристика | Крупные особи | Мелкие особи |
| Объем тела | Большой | Маленький |
| Площадь поверхности тела | Относительно меньше объема | Относительно больше объема |
| Теплоотдача на единицу массы тела | Ниже | Выше |
| Расход энергии на поддержание температуры | Ниже | Выше |
Из таблицы видно, что крупным особям выгоднее обитать в суровом климате. Они тратят меньше энергии на поддержание жизнедеятельности и борьбу с переохлаждением, что на выживание.
Экспериментально правило Бергмана было впервые проверено на собаках разного размера. Было показано, что у крупных собак теплопродукция на единицу площади поверхности постоянна и не зависит от общего размера тела. То есть большая собака вырабатывает больше тепла, но расходует его экономнее.
Действительно, правило Бергмана часто подтверждается на примерах конкретных животных:
- Северные подвиды волка в среднем крупнее южных
- Бурый медведь с Аляски весит в 2-3 раза больше, чем гималайский медведь
- Тигры с Дальнего Востока значительно массивнее тигров из тропических лесов Юго-Восточной Азии
Однако есть исключения из этого правила:
- Северный олень имеет гигантские формы на юге ареала, а не на севере
- Мелкий бурый медведь обитает только на северных островах
- Наиболее крошечные виды бурозубок встречаются в Юго-Восточной Азии
Объяснение исключений
Хотя правило Бергмана часто работает, однако есть немало исключений. Это связано с тем, что на размеры животных влияет множество других факторов, помимо климата. К примеру, особенности питания, конкуренция с другими видами, наличие хищников.
Адаптации животных, не связанные с размером
Помимо увеличения размеров тела, существуют и другие способы адаптации животных к суровому климату. Это могут быть изменения размеров внутренних органов, биохимические или поведенческие особенности.
Например, у полярных животных наблюдается увеличение сердца и легких, повышенный метаболизм и теплоизоляция шерсти. Такие экологические адаптации позволяют выживать видам, которые по размерам не следуют правилу Бергмана.
Правила Бергмана, Аллена и Глогера
Правило Аллена дополняет правило Бергмана и говорит, что у животных холодных регионов менее развиты выступающие части тела — уши, хвост, лапы. Это также направлено на сохранение тепла за счет уменьшения площади теплоотдачи.
Правило Глогера описывает изменение окраски животных вдоль широты — в холодных регионах преобладает белый зимний цвет, а в теплых — темные тона для лучшего поглощения солнечного тепла.
Так через разные механизмы живые организмы адаптируются, чтобы выжить в самых суровых условиях планеты.
Примеры животных, следующих правилу Бергмана
Несмотря на исключения, многие виды млекопитающих и птиц демонстрируют зависимость размеров от широты обитания, подтверждая правило Бергмана. Рассмотрим несколько примеров.
- Бурый медведь. Среди популяций бурого медведя наблюдается четкая широтная изменчивость. Кадьякский подвид с Аляски весит более 400 кг, в то время как гималайский медведь южных регионов — около 120 кг.
- Волк. Полярный подвид волка почти вдвое крупнее южных популяций этого хищника. Средний вес северного волка — около 80 кг.
- Лиса. У рыжей лисицы размеры последовательно уменьшаются с севера на юг ареала обитания. Самые крупные особи лисиц встречаются в Сибири и на Дальнем Востоке.
Преимущества крупных размеров в суровых условиях
Большие размеры дают животным важные преимущества для выживания в холодном климате. Это повышенная устойчивость к низким температурам, меньшие теплопотери, возможность запасать больше жира перед зимой, успешная охота на крупную добычу и другие.
- Повышенная морозоустойчивость. Благодаря более низкому отношению площади поверхности тела к его объему, крупные животные легче сохраняют тепло и меньше страдают от переохлаждения. Их температура тела с трудом снижается даже при сильных морозах.
- Экономия энергии на терморегуляцию. Как уже отмечалось, большой размер позволяет тратить меньше ресурсов для поддержания постоянной высокой температуры тела. Это критически важно для выживания в условиях холода и нехватки корма.
- Накопление жировых запасов. Большой объем тела дает возможность запасать большее количество жира перед зимой. А жировая прослойка является естественной теплоизоляцией и источником энергии в неблагоприятный период.
- Успешная охота на крупную добычу. Благодаря своим размерам и силе, хищники северных широт могут успешно охотиться даже на такую крупную добычу как лоси, олени, мускусные быки.
- Защита от врагов. Крупные размеры также обеспечивают преимущество в конкурентной борьбе с другими хищниками за территорию и добычу. Северным зверям проще защитить себя и потомство.
