Статью подготовили специалисты образовательного сервиса Zaochnik.
Суть законов Аллена и Бергмана и границы генетического использования законов
Содержание:
Суть законов Аллена и Бергмана
Определения законов Аллена и Бергмана
Под правилом Аллена понимают то, что выступающие части тела, такие как хвост, уши и лапы, у теплокровных животных, которые обитают в областях с низкими температурами, меньше по размерам, чем у животных, которые обитают в зонах с теплым климатом.
Правило Бергмана утверждает, что размеры животных, обитающих в зонах с низкими температурами, больше, чем у других.
Чтобы описанные выше правила воспринимались более полно, важно понимать, что представляет собой терморегуляция, и какое она оказывает влияние на жизнедеятельность живых организмов.
Под терморегуляцией понимают свойство живых организмов, основанное на их способности поддержания температуры тела в определенных границах, даже в случае, если температура окружающей среды сильно отличается от ее величины.
Терморегуляция непосредственно отображает все показатели гомеостаза организма и обеспечивает позитивную динамику смены равновесия — между окружающей средой и внутренней средой организма.
Такие закономерности в биологии — задача экофизиологии или физиологической экологии. Если возникает ситуация, когда организм не может поддерживать температуру в норме для конкретного вида границах, то температура повышается существенно выше нормы — появляется состояние гипертермии.
Если температура снижается существенно ниже нормы, то возникает такое состояние как гипотермия.
Границы генетического использования законов
Животные делятся на гомойотермных и пойкилотермных — на основании критерия особенностей терморегуляции. Первые обеспечивают поддержание постоянной температуры тела, а у вторых она зависит от температуры окружающей среды.
В этом можно четко видеть подтверждение правила Аллена: у теплокровных животных есть некоторый внутренний механизм, поддерживающий температуру на определенном постоянном уровне. Получается, что такие животные умеют преобразовывать энергию пищи в тепло и поддерживать, таким образом, постоянную температуру тела.
Такое становится возможным за счет того, что происходит перенос тепла внутренних органов в более прохладные части тела — оттуда оно рассеивается в окружающую среду. Потерянное тепло организм вынужден набирать снова — в процессе метаболизма. Поэтому ему нужно свести к минимуму описанные выше потери.
Животные, основной средой обитания которых являются территории за полярным кругом, имеют определенные приспособления:
- толстый слой меха;
- повышенное количество подкожного жира;
- сниженный вынос тепла на поверхность — за счет развитого мышечного слоя.
Вот простой пример, который иллюстрирует правило Аллена: относительные пропорции конечностей овцебыка и жирафа. У овцебыка короткие ноги — потому что таким образом он сокращает количество тепла, которое уходит с поверхности его тела.
Если сформулировать правило Аллена по-другому, то оно сводится к тому, что наблюдается пропорциональность выделения тепла клетками организма объему тела животного. Важно отметить, что теплоотдача является пропорциональной площади поверхности тела. Достаточно тонкие части тела небольшого объема сокращают теплоотдачу, тогда как большие увеличивают теплоотдачу и ведут к заметным потерям тепла.
В правиле Аллена есть и исключения. К примеру, длинна клюва птиц преимущественно связана со способом и характером питания, и в меньшей степени — с потерей тепла организмом.
Правило Бергмана не менее интересное и фундаментальное. Согласно ему все животные, обитающие на территориях с низкими температурами, обычно имеют крупные размеры тела в сравнении с теми, которые живут в теплых климатических зонах.
Сущность правила Бергмана можно свести к нескольким положениям:
- наблюдается пропорциональность теплопродукции объему тела. Чем выше температура тела, тем выше теплопродукция;
- есть пропорциональность теплоотдачи площади поверхности тела;
- с увеличением объема площадь поверхности тела растет медленно. Это становится причиной увеличения отношения категорий теплопродукция и теплоотдача, а также компенсации потерей тепла в холодном климате.
Если проанализировать оба правила, то становится понятным, что они являются дополнением друг друга. Они довольно точно дают возможность судить о механизмах формирования температуры тела животного.
Если смотреть на исключения из этих правил, то они позволяют обратить внимание на особенности терморегуляции каждого организма, а также отразить специфику его существования.
Непосредственно иллюстрирует правило Аллена, к примеру, такая закономерность: длина тела волка равна приблизительно 130 см, а у его южного родственника (шакала) она в два раза меньше (74 см). Однако уши у шакала больше, чем у волка. Также на юге обитает еще один родственник этих животных — это фенек, тело которого равно всего лишь 30-40 см (при длине ушей в 15 см).
Наглядный пример правила Бергмана следующий. Есть закономерность, согласно которой волк — самый крупный представитель волчьих, а белый медведь — медвежьих. Росомаха — крупнейший представитель куньих.
Мы уже писали о ряде исключений из этих правил. В частности, есть животные, обитающие в жарком климате и имеющие большие размеры тела. Это объясняется достаточным количеством питательной базы и разнообразием растительности. Компенсация теплоотдачи происходит за счет постоянного сидения в воде (к примеру, бегемоты). Охлаждение слона происходит с помощью его ушей.
Как видно, из этих правил есть множество исключений. В частности, под эти правила не подпадает жизнедеятельность роющих млекопитающих. Их размеры во многом обусловлены особенностями перемещения в почвенной среде. Она, помимо всего, дает им защиту от холодного воздуха.
В качестве вывода можно обозначить, что правила Бергмана и Аллена отличаются схожей физиологической природой и иллюстрируют факт, что в холодной климатической зоне проще поддерживать постоянство температуры тела животным с небольшой поверхностью тела.
Навигация по статьям