Bergmanns regel - Bergmann's rule

Bergmanns regel - Pingviner på jorden (masse m, højde h)

Bergmanns regel er en økogeografisk regel, der fastslår, at inden for en bredt udbredt taksonomisk klade findes populationer og arter af større størrelse i koldere miljøer, mens populationer og arter af mindre størrelse findes i varmere regioner. Selvom den oprindeligt blev formuleret i forhold til arter inden for en slægt, er den ofte blevet omarbejdet i forhold til populationer inden for en art. Det er også ofte støbt i forhold til breddegrad. Det er muligt, at reglen også gælder for nogle planter, såsom Rapicactus .

Reglen er opkaldt efter det nittende århundredes tyske biolog Carl Bergmann , der beskrev mønsteret i 1847, selvom han ikke var den første til at lægge mærke til det. Bergmanns regel anvendes oftest på pattedyr og fugle, der er endoterme , men nogle forskere har også fundet beviser for reglen i undersøgelser af ektotermiske arter, såsom myren Leptothorax acervorum . Selvom Bergmanns regel ser ud til at gælde for mange pattedyr og fugle, er der undtagelser.

Dyr med større krop har en tendens til at passe tættere på Bergmanns styre end dyr med mindre krop, i det mindste op til visse breddegrader. Dette afspejler måske en reduceret evne til at undgå stressende miljøer, f.eks. Ved at grave. Udover at være et generelt mønster på tværs af rummet, er Bergmanns styre blevet rapporteret i befolkninger over historisk og evolutionær tid, når de blev udsat for varierende termiske regimer. Især er midlertidig, reversibel dværgning af pattedyr blevet noteret under to relativt korte opadgående temperaturudflugter under paleogenen : Paleocæn-eocen termisk maksimum og Eocene termisk maksimum 2 .

Eksempler

Mennesker

Bergmanns regel er et økologisk princip om, at kropsmassen stiger med koldere klima. Data, der illustrerer et sådant forhold, er vist for elg (eurasisk elg) i Sverige.

Menneskelige befolkninger nær polakkerne, herunder inuitter , aleuter og samer , er i gennemsnit tungere end befolkninger fra midten af ​​breddegrader, i overensstemmelse med Bergmanns styre. De har også en tendens til at have kortere lemmer og bredere stammer, i overensstemmelse med Allens regel . Ifølge Marshall T. Newman i 1953 er indianere generelt i overensstemmelse med Bergmanns styre, selvom kombinationen af ​​det kolde klima og den lille kropsstørrelse mellem Eastern Inuit, Canoe Nation, Yuki -folk , Andes indfødte og Harrison Lake Lillooet strider mod forventningerne fra Bergmanns regel. Newman hævder, at Bergmanns styre gælder for befolkningerne i Eurasien , men det gælder ikke for dem i Afrika syd for Sahara .

Fugle

En undersøgelse fra 2019 af ændringer i fuglens morfologi brugte fuglekroppe, der var kollideret med bygninger i Chicago fra 1978 til 2016. Længden af ​​fuglens benben (en indikator for kropsstørrelse) blev forkortet med i gennemsnit 2,4% og deres vinger forlænget med 1,3%. De morfologiske ændringer betragtes som følge af global opvarmning og viser et eksempel på evolutionær ændring efter Bergmanns styre.

Krybdyr

Det er rapporteret, at Bergmanns regel generelt blev fulgt af krokodiller. For skildpadder eller firben er reglens gyldighed imidlertid ikke understøttet.

Hvirvelløse dyr

Der er fundet beviser på Bergmanns styre i marine copepoder .

Planter

Bergmanns regel kan generelt ikke anvendes på planter. Med hensyn til Cactaceae har saguaro ( Carnegiea gigantea ), der engang blev beskrevet som "en botanisk Bergmann -trend", i stedet vist sig at afhænge af nedbør, især vinternedbør og ikke temperatur. Medlemmer af slægten Rapicactus er større i køligere miljøer, da deres stammediameter stiger med højde og især med breddegrad. Men da Rapicactus vokser i et udbredelsesområde, hvor gennemsnitlig nedbør har tendens til at falde på højere breddegrader, og deres kropsstørrelse ikke er betinget af klimatiske variabler, kan dette tyde på en mulig Bergmann -tendens.

Forklaringer

Bergmanns styre illustreret af røde ræve fra nordlige og sydlige bestande

Den tidligste forklaring, som Bergmann gav, da han oprindeligt formulerede reglen, er, at større dyr har et lavere overfladeareal til volumenforhold end mindre dyr, så de udstråler mindre kropsvarme pr. Masseenhed og derfor forbliver varmere i kolde klimaer . Varmere klimaer pålægger det modsatte problem: kropsvarme, der genereres ved stofskifte, skal spredes hurtigt frem for at blive opbevaret inden for.

Således letter det højere overfladeareal / volumenforhold mellem mindre dyr i varme og tørre klimaer varmetab gennem huden og hjælper med at afkøle kroppen. Det er vigtigt at bemærke, at ved analyse af Bergmanns regel på området, at grupper af befolkninger, der undersøges, er af forskellige termiske miljøer og også er blevet adskilt længe nok til at genetisk differentiere som reaktion på disse termiske forhold.

I marine krebsdyr er det blevet foreslået, at der observeres en stigning i størrelse med breddegrad, fordi faldende temperatur resulterer i øget cellestørrelse og øget levetid , som begge fører til en stigning i maksimal kropsstørrelse (fortsat vækst gennem hele livet er karakteristisk for krebsdyr ). Størrelsen tendens er blevet observeret i hyperiid og gammarid amphipoder , vandlopper , stomatopods , mysider og planktoniske euphausiider , både i sammenligninger af beslægtede arter samt inden udbredte arter. Dybhavsgigantisme observeres i nogle af de samme grupper, muligvis af de samme årsager. En yderligere faktor for akvatiske arter kan være den større koncentration af opløst ilt ved lavere temperatur. Denne opfattelse understøttes af den reducerede størrelse af krebsdyr i søer i højder. En yderligere mulig indflydelse på hvirvelløse dyr er reduceret predationstryk ved høj breddegrad. En undersøgelse af brachiopoder med lavt vand fandt ud af, at predation blev reduceret i polare områder i forhold til tempererede breddegrader (den samme tendens blev ikke fundet på dybt vand, hvor predation også reduceres, eller i sammenligning med tropiske og tempererede brachiopoder, måske fordi tropiske brachiopoder har udviklet sig til mindre størrelser for med held at undgå predation).

Hesses regel

I 1937 foreslog den tyske zoolog og økolog Richard Hesse en forlængelse af Bergmanns styre. Hesses regel, også kendt som hjertevægtreglen, siger, at arter, der lever i koldere klimaer, har et større hjerte i forhold til kropsvægt end nært beslægtede arter, der lever i varmere klimaer.

Kritik

I en undersøgelse fra 1986 hævdede Valerius Geist , at Bergmanns regel var falsk: korrelationen med temperaturen er falsk; i stedet fandt Geist ud af, at kropsstørrelsen er proportional med varigheden af ​​den årlige produktivitetspuls eller tilgængelighed af mad pr. dyr i vækstsæsonen.

Fordi mange faktorer kan påvirke kropsstørrelse, er der mange kritikere af Bergmanns styre. Nogle mener, at breddegraden i sig selv er en dårlig forudsigelse af kropsmasse. Eksempler på andre selektive faktorer, der kan bidrage til ændringer i kropsmasse, er størrelsen på tilgængelige fødevarer, virkninger af kropsstørrelse på succes som rovdyr , virkninger af kropsstørrelse på sårbarhed over for rovdyr og tilgængelighed af ressourcer. For eksempel, hvis en organisme er tilpasset til at tolerere kolde temperaturer, kan den også tolerere perioder med fødevaremangel på grund af sammenhæng mellem kold temperatur og madmangel. En større organisme kan stole på sine større fedtlagre for at levere den energi, der er nødvendig for at overleve, samt kunne formere sig i længere perioder.

Ressourcetilgængelighed er en stor begrænsning for mange organismers samlede succes. Ressourcemangel kan begrænse det samlede antal organismer i et levested, og kan over tid også få organismer til at tilpasse sig ved at blive mindre i kropsstørrelse. Ressourcetilgængelighed bliver således en modificerende begrænsning på Bergmanns regel.

Se også

Noter

Referencer