Закон бергмана экология: Экология. Правила Бергмана и Аллена

Правило Аллена • Джеймс Трефил, энциклопедия «Двести законов мироздания»

200 законов мироздания > Науки о жизни

У теплокровных животных (то есть животных, которые выделяют тепло в процессе обмена веществ), живущих в холодном климате, конечности меньше, чем у таких же животных, обитающих в более теплом климате.

Большинство закономерностей, наблюдаемых в мире растений и животных, прямо следуют из теории эволюции, и правило Аллена — не исключение. Теплокровные животные, как и человек, имеют внутренний механизм, поддерживающий температуру тела на постоянном уровне. По сути, эти животные преобразуют энергию пищи в тепло для поддержания постоянной температуры своего тела.

Тепло переносится из внутренних органов теплокровных животных к более прохладной поверхности тела, откуда рассеивается в окружающую среду. Это потерянное тепло животному нужно снова выработать в процессе обмена веществ (метаболизма), а значит, в его же интересах, чтобы потери тепла были минимальными. Поэтому полярные животные имеют толстый слой меха или подкожного жира для теплоизоляции и уменьшения выноса тепла на поверхность.

Ясно, что чем меньше площадь поверхности, соприкасающейся с внешней средой, тем меньше тепла будет улетучиваться при данной температуре окружающей среды. Возьмем в качестве наглядного примера относительные пропорции конечностей овцебыка и жирафа (овцебык приспособлен к холодному климату, а жираф — к жаркому). Короткие ноги овцебыка в условиях холодного климата — эволюционное приспособление: уменьшается поверхность, с которой уходит тепло.

Правило Аллена иллюстрирует известные законы физики. Вырабатываемое внутри теплокровных животных тепло переходит в окружающую среду (см. Теплообмен), где температура ниже (см

. Второе начало термодинамики; Закон Стефана—Больцмана), а оттуда оно улетучивается путем излучения или конвекции. Количество вырабатываемого тепла зависит от объема животного, а количество тепла, уходящего в окружающую среду, зависит от площади поверхности животного. Поэтому чем компактнее животное — или, выражаясь научно, чем меньше отношение поверхности к объему, — тем меньше будут потери тепла и тем больше тепла сохранится. Так что адаптивная ценность низкого отношения поверхности к объему в северном климате очевидна.

Джоэл Асаф АЛЛЕН
Joel Asaph Allen, 1838–1921

Американский териолог (специалист по млекопитающим) и орнитолог. Родился в Спрингфилде, штат Массачусетс; учился у Жана-Луи Агасси (Jean Louis Agassiz, 1807–73). Работал главным куратором по птицам в Музее сравнительной зоологии при Гарвардском университете, в 1885 году получил должность куратора по млекопитающим и птицам в Американском музее естественной истории в Нью-Йорке. Мысль о том, что в популяции одного биологического вида может наблюдаться изменчивость, привела его к идее существования подвидов. Аллен выступал за создание заповедников в Америке, одним из первых поведал миру о бедственном положении бизонов.

---

6

Показать комментарии (6)

Свернуть комментарии (6)

---

• genepcr+  10. 12.2006  10:43 Ответить

  У вас на сайте неправильное определение теплокровных(гомойотермных) животных. Теплокровные животные — это животные, способные поддерживать температуру тела на определенном уровне. У пойкилотермных(хладнокровных) животных тоже выделяется тепло во время метаболизма.
  Правило Аллена не такое уж явное, как может казаться на первый взгляд. Оно касается особей одного и того же вида, населяющих разные климатические области. Дело в том, что животное с более укороченными конечностями уступает по нескольким показателям животному с более крупными конечностями (скорость передвижения, превосходство в борьбе за жертву и т. д.). Нужно добавить, что исходя из правила Бергмана, животное в холодном климате будет иметь более крупное тело, а это ведет к дополнительным изменениям конечностей (более развитая мускулатура, изменение формы конечности). Конечности животных холодного климата должны быть способны обеспечить нормальную жизнедеятельность животных.

  Поэтому будут найдены оптимальные механизмы для решения этой задачи. На все эти механизмы будет потрачена определенная энергия, которая будет меньше (в большинстве случаев) того запаса энергии, полученного за счет укорочения конечности. В организме упрощение какого-либо органа всегда сопровождается усложнением другого органа. При этом либо возрастает суммарная энтропия биологической системы, либо снижается суммарная скорость молекул биосистемы — выделяется тепло( второй закон термодинамики). И получается, что в чем-то свободная энергия была сэкономлена, но тут же была потрачена на другие нужды биосистемы.

  Ответить

Korotkoff  25.12.2006  04:54 Ответить

Никакого отношения закон Аллена к эволюции не имеет, давно пора уже понять, или хотя бы перестать притворяться, что это не так. Честнее надо быть:)) Эволюция это переход вида в другой вид, а закономерности описанные Алленом реализуются только в пределах одного вида и не ведут к смене данной особью своего вида.

Ответить

Petelin  27.01.2017  12:02 Ответить

Забавно, конечно, что в вопросе тепло-потерь с площади поверхности, почему то, такое значение уделено конечностям, но не всей площади.

Закономерность про более короткие конечности известна, но вот объяснение этого здесь как то не убедительно. Известно, что северные виды имеют более массивное тело и более короткие конечности, южные более компактное тело и длинные конечности.

Так например при сравнении видов медоносных пчел наблюдаются различия: южные виды имеют более компактное тело и длинные конечности, северные напротив более массивное тело и короткие конечности. Размер «тела» по видимому обусловлен тем, что является «складом» для питательных веществ на период самый суровый, известный факт, что живые организмы севера «запасают», тогда как у южных нет такой необходимости.

Что касается конечностей и их длинны, в частности: возможно дело не в «площади потерь тепла» с конечностей, а в том, что в теплых регионах обмен веществ происходит быстрее, соответственно это отражается на активности, потому и конечности длиннее, так как потребность быстрее бегать, стала предметом ест.

отбора.

Посмотрел так на вскидку через поиск: скорость белого медведя в среднем оценивается до 40км\ч, скорость бурого до 60км\ч. Конечно для чистоты нужно сопоставить массы обоих видов и пропорции тела; но думаю можно найти массу примеров для подтверждения.

Ответить

evolucionism2021  20.03.2021  16:19 Ответить

Не уверен, что это прям «закон мироздания».

Ответить

Написать комментарий

---

XIX век	Теплообмен
1850	Второе начало термодинамики
1859	Теория эволюции
1877	Правило Аллена

---

1833

Правило Ленца

1890

Постоянная Ридберга

Новостная рассылка  

«Элементы» в соцсетях: 

Экологические законы и правила — что это, определение и ответ

Объектом изучения экологии является взаимодействие организмов внутри экосистемы. Данные взаимодействия строятся не случайно— все они направлены на поддержания равновесия в обмене энергией, поэтому подчиняются определенным правилам.

Закон постоянства живого вещества биосферы (В.И.Вернадский)

Количество живого вещества (биомассы) для определенного временного периода — константа. Изменение биомассы в любом регионе неминуемо приведёт к такому же изменению, но в противоположную сторону в других местах. Т.е. увеличение биомассы на конкретном участке планеты повлечёт за собой уменьшение количества живого вещества на других участках, закон действует и в обратном направлении.

Закон эмерджентности

Система обладает свойствами, которые не свойственны отдельным ее частям.

Функционирование экосистемы обусловлено ее целостностью, связями, образованными между её составляющими.

Компоненты экосистемы в отсутствие связей не могут проявлять тех же свойств, что и в контексте взаимодействий друг с другом.

Отчасти из этого закона следует следующее положение:

Закон единства «организм—среда»

Живые объекты находятся в процессе постоянного обмена энергией, веществом и информацией с окружающей средой. Без этого жизнь невозможна.

Все эти законы отражают в себе единство компонентов экосистемы, её целостность.

Однако существуют законы, характеризующие обмен энергией между частями экосистемы.

Закон пирамиды энергии Р. Линдемана

С одного трофического уровня экологической пирамиды на другой переходит 10% энергии, переход в обратную сторону ещё менее выгоден энергетически, уровень получит не больше 0,25% энергии, поэтому есть смысл говорить об однонаправленности этого процесса.

Пример: если продуценты получат 1000 кДж энергии, то консументы первого порядка— 100 кДж, второго— 10 кДж.

Это одна из причин, по которой трофические цепи редко бывают длиннее 4-5 звеньев— слишком много энергии теряется при переходе с одного уровня на другой.

Правило биологического усиления

При переходе на более высокий трофический уровень накопление ряда веществ и их концентрация пропорционально увеличиваются.

Данное правило обуславливает опасность (для человека в том числе) выброса в окружающую среду тяжелых металлов, радиоактивных и токсичных веществ— они могут накапливаться и концентрироваться в организмах, причиняя колоссальный вред представителям высших трофических уровней, в т. ч. человеку.

Принцип разнообразия А. Тинемана

В более разнообразных условиях биотопа может существовать больше видов.

Это связано с наличием множества экологических ниш в таких биотопах, а любая «вакансия» в экосистеме всегда заполняется.

Это создаёт условия конкуренции, о которой речь пойдет далее.

Теорема Г. Ф. Гаузе/ принцип конкурентного исключения Г. Ф. Гаузе

Два вида не могут занимать одну экологическую нишу, имея одинаковые потребности. В борьбе за ограниченные ресурсы один из видов вытесняет другой.

Пример: Г. Ф. Гаузе проводил эксперименты по выращиванию смешанных культур инфузорий. Он выяснил, что при сходных потребностях один из видов инфузорий подавляет развитие другого.

Правило пищевой корреляции (Уини-Эдвардса)

Скорость размножения популяции должна быть скоррелирована с количеством пищевых ресурсов в среде обитания. Если правило нарушается, то популяция вымирает или рост размножения снижается.

Правило взаимоприспособленности организмов в биоценозе (К. Мебиуса- Г.Ф. Морозова)

Все виды, существующие в экосистеме, необходимы друг другу для сохранения всех существующих экологических связей. Они приспособлены к совместному существованию и образуют единое целое— экосистему.

Закон толерантности

Благополучие видов ограничено не только экологическим минимумом, но и максимумом. Недостаток или избыток любого из факторов (тепло, свет, вода) может негативно сказаться на жизнедеятельности организмов. Диапазон между двумя величинами каждого из факторов составляет пределы толерантности, в которых организм может комфортно существовать. Из этого закона вытекает следующий:

Закон оптимума

Для воздействия любого экологического фактора на живые организмы характерен определенный оптимум. Это тот диапазон воздействия, при котором организм может существовать наиболее комфортно, его жизнедеятельность никак не ограничена этим фактором.

Закон минимума/ закон Либиха

На рисунке представлена модель, бочка Либиха, иллюстрирующая закон минимума -лимитирующим является тот фактор, что находится в минимуме.

Выносливость организма определяется именно самым слабым звеном в его потребностях (поэтому так точна метафора бочки: воду можно набрать лишь до уровня самой низкой доски). Наиболее отклоняющийся от оптимального значения фактор— ограничивающий (лимитирующий), от него напрямую зависит выживание организма.

Существуют также правила, характеризующийся приспособления некоторых организмов к занимаемым ими экологическим нишам.

Правило Бергмана

Животные, обитающие в областях с пониженной температурой, зачастую имеют более крупные размеры тела.

Это связано с тем, что теплопродукция (тепло, производимое телом) растёт при увеличении объема тела, а теплоотдача (тепло, которое тело теряет) прямо пропорциональна площади поверхности тела. С увеличением размеров тела отношение площади поверхности к объёму уменьшается, то есть начинает производиться больше тепла, чем выделяться. Это выгодно в холодном климате.

Примером могут служить белые медведи, моржи, обитающие в холодном климате и обладающие крупными размерами тела.

Правило Аллена </п>

Выступающие части тел теплокровных животных (уши, ноги, хвосты) в холодном климате меньше, чем в теплом, чем больше уши и хвосты животных, тем больше площадь поверхности тела, через которую выходит тепло. Например, фенек из семейства волчьих.

Правило Бергмана – экология и исключения

Когда организм адаптирует свои физические и поведенческие характеристики в соответствии с окружающей средой, чтобы лучше выжить, это называется «адаптацией». Живые организмы всегда стараются приспособиться к своей среде обитания, так как имеют особенности, возникающие в результате эволюции. Эволюция — это медленный процесс, который приводит к наследственным изменениям в популяции и способствует выживанию и размножению. Это происходит из-за генной мутации. Один из примеров такой адаптации называется «Правило Бергмана», которое дал немецкий биолог Карл Бергман в XIX веке. век.

Что такое правило Бергмана?

Правило Бергмана говорит нам, что животные или организмы, живущие на большей высоте, должны быть крупнее и иметь более толстую шерсть, чем те, которые живут на более низких высотах и ​​находятся ближе к экватору. Скажем, например, в Канаде вы найдете гораздо больше белохвостых оленей, чем во Флориде, это из-за ее высоты и климата. Это правило, которое было предложено, известно как закон Бергмана в 19 веке благодаря Карлу Бергману, немецкому биологу. Последнее исследование также сообщает, что черепахи и саламандры также живут по правилу Бергмана.

Правило Бергмана Экология 

Бергманн сказал, что общая площадь поверхности тела животного играет важную роль в рассеивании тепла, а при производстве тепла учитывается объем. Крупные животные обычно имеют большую площадь поверхности, чем сравниваемые к более мелким животным, которые, очевидно, имеют меньшую площадь поверхности. Эта большая площадь поверхности не позволяет более крупным животным выделять много тепла в окружающую среду и из своего тела и, следовательно, хорошо помогает им сохранять тепло и уют зимой. Есть некоторые виды, такие как насекомые и ленточные черви, которым не нужны легкие для увеличения площади их поверхности. В то время как более крупным животным нужны особые функции тела для транспортировки пищи и кислорода извне внутрь.

Глубоководный гигантизм

Согласно глубоководному гигантизму, животные и организмы, обитающие в глубинах моря, больше по размеру по сравнению с теми, что обитают в поверхностных водах. Это увеличение размеров организмов, обитающих в морских глубинах, можно объяснить с помощью правила Бергмана. Согласно правилу Бергмана, при понижении температуры происходит увеличение размеров животных. Холодные климатические условия приводят к расширению клеток, из которых они состоят, а также к продолжительности их жизни. Возьмем, к примеру, гигантского кальмара. Он находится на глубине 7200 метров ниже уровня моря. Из-за глубины моря кальмары способны быть большими по весу и высоте.

Исключения из правила Бергмана

Птицы, обитающие в Калифорнии, исключены из правила Бергмана. Большая популяция птиц, обнаруженная в Калифорнии, совершенно противоположна тому, что утверждает правило Бергмана, и противоречит ему. Правило гласит, что животные, живущие в более холодном климате и на больших высотах, больше по размеру и имеют большую площадь поверхности; однако эти птицы маленькие. Таким образом, следует предположить, что птицы в Калифорнии уменьшаются в размерах из-за усиливающегося глобального потепления. Однако исследования показывают нам, что птицы, обнаруженные в Калифорнии, увеличиваются в весе и имеют увеличенный размах крыльев с 2% до 5% за 40 лет.

Также утверждалось, что эти птицы, чтобы защитить себя от холода, теперь откладывают в своих тканях больше жира. Естественно, выбираются более крупные птицы, лучше всего подходящие для климатических условий и холода, и поэтому в настоящее время они встречаются в большем количестве. Из-за различий в климатических условиях эти птицы начали менять свой рацион. Они больше не питаются теми же насекомыми и червями, которыми когда-то питались. Эти птицы меняют свои пищевые привычки в зависимости от того, насколько теплым или холодным является климат. Следовательно, птицы, живущие в регионах с более холодным климатом, не будут питаться теми же насекомыми, что и птицы в регионах с более теплым климатом. Это могло привести к значительному увеличению массы тела птицы. Однако концепция увеличения размеров птиц до сих пор не ясна даже среди ученых.

Правило Бергмана — одно из популярных обобщений в зоологии, которое гласит, что размеры животных имеют тенденцию к увеличению с увеличением широты и понижением температуры. Мы обсуждаем примеры животных, которые следуют этому правилу, а также некоторые исключения.

Дата последнего обновления: 19 мая 2023 г.

•

Всего просмотров: 320,1 тыс.

•

Просмотров сегодня: 3,80 тыс.

Дата последнего обновления: 19 мая 2023 г.

•

Всего просмотров: 320.1k

•

Просмотров сегодня: 3.80k

Хотите читать офлайн? скачать полный PDF здесь

Скачать полный PDF

Правило Бергмана | зоология | Британика

• Развлечения и поп-культура
• География и путешествия
• Здоровье и медицина
• Образ жизни и социальные вопросы
• Литература
• Философия и религия
• Политика, право и правительство
• Наука
• Спорт и отдых
• Технология
• Изобразительное искусство
• Всемирная история

• В этот день в истории
• Викторины
• Подкасты
• Словарь
• Биографии
• Резюме
• Популярные вопросы
• Инфографика
• Демистификация
• Списки
• #WTFact
• Товарищи
• Галереи изображений
• Прожектор
• Форум
• Один хороший факт

• Развлечения и поп-культура
• География и путешествия
• Здоровье и медицина
• Образ жизни и социальные вопросы
• Литература
• Философия и религия
• Политика, право и правительство
• Наука
• Спорт и отдых
• Технология
• Изобразительное искусство
• Всемирная история

• Britannica объясняет
  В этих видеороликах Britannica объясняет различные темы и отвечает на часто задаваемые вопросы.
• Britannica Classics
  Посмотрите эти ретро-видео из архивов Encyclopedia Britannica.
• Demystified Videos
  В Demystified у Britannica есть все ответы на ваши животрепещущие вопросы.
• #WTFact Видео
  В #WTFact Britannica делится некоторыми из самых странных фактов, которые мы можем найти.
• На этот раз в истории
  В этих видеороликах узнайте, что произошло в этом месяце (или любом другом месяце!) в истории.

• Студенческий портал
  Britannica — это главный ресурс для учащихся по ключевым школьным предметам, таким как история, государственное управление, литература и т. д.
• Портал COVID-19
  Хотя этот глобальный кризис в области здравоохранения продолжает развиваться, может быть полезно обратиться к прошлым пандемиям, чтобы лучше понять, как реагировать сегодня.
• 100 женщин
  Britannica празднует столетие Девятнадцатой поправки, выделяя суфражисток и политиков, творящих историю.