Zemljopisni zakoni i neki ekološki čimbenici. Životinje koje hodaju na perajama ili su peraje Digitalno i falangalno hodanje

Autor, zaljubljen u svoju znanost - zoogeografiju, tvrdi i dokazuje da je zanimljiva kao i sve što je vezano uz život životinja u divljini. On iznenađujuće jasno govori o biološkim svojstvima životinja koja im pomažu da egzistiraju u određenom okolišu, o vezama faune s biljnim formacijama, o rasprostranjenosti životinja diljem svijeta i o čimbenicima koji ograničavaju njihovo naseljavanje, o povijesti razvoja faune na raznim kontinentima.

Knjiga:

Glogerov zakon. Već u prošlom stoljeću zoolozi su primijetili da su kopnene životinje koje žive u područjima s vlažnom klimom tamnije boje od životinja iste ili srodnih vrsta koje nastanjuju sušna područja. Ovu je pojavu znanstveno analizirao i formulirao kao zoogeografsko pravilo Konstantin Albert Gloger, koji je 1833. u Wroclawu objavio knjigu “Promjene ptica pod utjecajem klime”.

Ispostavilo se da je zapaženi uzorak zajednički i za kralježnjake i za beskralješnjake. Laboratorijski pokusi s poljskim cvrčcima (Gryllus campestris) pokazalo je da kada su cvrčci držani u prostoriji u kojoj se relativna vlažnost zraka održavala na 60-80%, dobili su bogatu tamnu boju.

Nesvjesni sudionici u takvom eksperimentu bile su ptice - kljunaši srednje veličine (Munia flaviprymna), koji živi u pustinjskoj unutrašnjosti Australije. Nekoliko ptica ove svijetle pustinjske vrste uvedeno je u Englesku i držano u zatočeništvu. Nakon tri godine života u vlažnoj engleskoj klimi, na perju ptica pojavile su se tamne mrlje, povećavajući sličnost ove pustinjske vrste s tamno obojenom srodnom vrstom, Grosbeak Munia castaneithorax, koji žive u vlažnim obalnim šumama Australije.

Kasnije je ovaj obrazac potvrđen mnogim primjerima. Najjednostavniji od njih: varijabilnost puževa Arianta arbustorum I Succinea pfeifferi,živi u srednjoj i istočnoj Europi, travna žaba (Rana temporaria) i živorodni gušter (Lacerta vivipara). Zanimljivo, američke krtice Scapanus u državama Washington i Oregon imaju crno krzno, u sjevernoj Kaliforniji, gdje je klima suša, smećkaste su, a u južnoj Kaliforniji, gdje je još suše, krzno im je svijetlo, srebrnasto. Ovaj biogeografski obrazac naziva se Glogerov zakon.

Boja i intenzitet boje vanjskog integumenta životinja ovisi o količini pigmenta - melanina, a na njegovo stvaranje osim vlažnosti zraka utječe i temperatura okoliša. Niska temperatura uzrokuje posvjetljivanje boje, visoka temperatura, naprotiv, uzrokuje tamnjenje. Kombinirani učinak oba ova čimbenika (vlažnosti okoliša i temperature) na tijelo životinje daje točno onaj učinak koji obično opažamo. U nekim slučajevima postoje iznimke od Glogerova zakona uzrokovane različitim kombinacijama vlažnosti i temperature zraka. Dakle, krzno vukova iz Bjelorusije ima svjetliju, pepeljastu boju od one vukova iz Pirineja - prilično tamno, sa smeđkastom nijansom.

Temperatura. Temperatura okoline snažan je čimbenik koji utječe i često određuje raspored živih organizama na Zemlji. Kolebanja temperature na kopnu, uključujući temperaturu površine tla, imaju vrlo širok raspon - od +80° do -70 °C. A u oceanima je gotovo 5 puta manje: od +30° do -2 C.

Promjene temperature na kopnu ponekad mogu biti vrlo brze. Neka prirodna područja karakteriziraju promjene temperature okoline za nekoliko desetaka stupnjeva tijekom dana. Vodeni okoliš ne poznaje takve temperaturne kontraste.

U mnogim slučajevima, kopnene životinje su razvile duboku diferencijaciju organizama u skladu sa svojim zahtjevima za toplinskim uvjetima svog životnog okoliša.

Životinje su stenotermne i euritermne. Svaka vrsta životinja ima svoj raspon temperatura koji je najpovoljniji za život, a koji se naziva temperaturni optimum određene vrste. Taj temperaturni raspon, odnosno granice temperaturnog optimuma, kod nekih vrsta može biti relativno širok, dok kod drugih obuhvaća samo nekoliko stupnjeva. Ako je temperaturni optimum za neku vrstu uzak i normalno funkcioniranje organizma je poremećeno kada se ta temperaturna granica prekorači, te ako životinja ne podnosi kolebanja temperature okoliša, tada se ova vrsta naziva stenotermnom.

Naprotiv, životinje koje sigurno egzistiraju u širokom rasponu temperatura okoliša, to jest, imaju široku paletu temperaturnih optimuma, nazivaju se euritermalne vrste. Obično ne umiru, čak i ako moraju postojati neko vrijeme u uvjetima izvan temperaturnog optimuma.

U oceanu ima relativno više stenotermnih organizama nego na kopnu. Među stenotermnim vrstama ističu se hladnoljubive ili oligotermne poput polarnog medvjeda i mošusnog goveda; toplinoljubive ili politermne (žirafe, čovjekoliki majmuni, termiti itd.), te životinje kojima je za postojanje potrebna umjerena, ali stalna temperatura okoline. Općenito ih nema mnogo.

Eurytermalne vrste najkarakterističnije su za umjerene geografske širine, gdje su sezonski kontrasti u životnim uvjetima dobro izraženi. Eurytermalne organizme karakterizira široka rasprostranjenost. Na primjer, raspon vrste (geografsko područje rasprostranjenosti) obične krastače (Bufo bufo) proteže se od sjeverne Afrike na jugu do Švedske na sjeveru, gdje se ovaj vodozemac nalazi čak i sjeverno od Stockholma. A na sjevernoameričkom kontinentu postoji još jedna vrsta krastače (Bufo terrestris) pronađeno od Floride do Hudson Baya. Vuk, lasica, hermelin i mnogi drugi sisavci i ptice koji žive kako u tundri, tako iu stepama i vrućim pustinjama imaju ništa manje širok raspon.

Ako se u bilo kojoj prirodnoj zoni pojavi izolirano područje s posebnim klimatskim režimom, koji podsjeća na uvjete druge zone (na primjer, s toplijom mikroklimom), tada takvo mjesto mogu naseliti životinje koje nisu autohtone u toj zoni. Tako nastaju "predstraže" južne faune, potisnute prema sjeveru i podsjećaju na "otoke" južnih vrsta, čiji temperaturni optimum ne odgovara prirodnoj zoni. Takav "otok" faune koja voli toplinu otkriven je u Njemačkoj, u blizini Freiburga, u jugozapadnom kutu Schwarzwalda. U Poljskoj postoji sličan "otok" u blizini mjesta Krzyzanowice, u dolini Nida.

Biološki učinci visokih i niskih temperatura su različiti. Na temperaturi od oko 55 °C proteini u protoplazmi stanica koaguliraju i većina životinja ugine. Niske temperature ne uzrokuju koagulaciju proteina, pa su se mnoge životinje prilagodile podnošenju niskih temperatura hibernacijom ili ulaskom u duboko anabiotsko stanje, nakon čega se, kada nastupe povoljni uvjeti, mogu vratiti aktivnom životu.

Reakcija na temperaturu značajno se razlikuje između takozvanih hladnokrvnih i toplokrvnih životinja.

Hladnokrvne životinje. Velika većina životinjskih vrsta su hladnokrvne ili, kako znanstvenici kažu, poikilotermne: svi beskralježnjaci i niži kralješnjaci, uključujući i gmazove. Tjelesna temperatura hladnokrvnih životinja je bliska ili jednaka temperaturi okoline i mijenja se nakon promjena u potonjoj. Dolazi do zahlađenja - i tijelo hladnokrvne životinje postaje hladnije.Zagrijavanjem se povećava tjelesna temperatura. U pustinjama su zabilježene maksimalne tjelesne temperature blizu 50 °C kod mladih bogomoljki (rod bogomoljka) i skakavaca koji se kreću po pijesku čija je temperatura dosegla 50,8 °C.

U kukaca koji zimuju u umjerenim klimatskim uvjetima (na primjer, u Poljskoj ili općenito u srednjoj i istočnoj Europi), tjelesna temperatura (ili kukuljica i jaja) je blizu 0°.

Većina hladnokrvnih životinja preferira toplu klimu, a većina ih živi u tropima. Ako Zemlju uvjetno podijelimo na hladnu zonu, umjerenu i vruću, tada bi broj vrsta člankonožaca u njima odgovarao tome, kao 1: 4: 18.

Kod hladnoljubivih i toplinoljubivih vrsta leptira iz obitelji Syntomidae ovi pojasevi imaju još izražajnije omjere - 1:3:63. Ovaj uzorak je također karakterističan za škorpione, pauke, stonoge, pa čak i gmazove. Tako u Poljskoj, na površini od 312 tisuća četvornih kilometara, živi osam vrsta gmazova, a na otoku Javi, s površinom od samo oko 132 tisuće četvornih kilometara, poznate su 122 vrste.

Ovaj obrazac je lako razumjeti. U toploj klimi hladnokrvne životinje vode aktivan život tijekom cijele godine, a kako se kreću u hladnija područja, vrijeme ispoljavanja njihovog aktivnog života sve je više ograničeno skraćivanjem sezone povoljnih temperatura, a zimi, rano proljeće i kasna jesen postaju razdoblje dugog odmora (hibernacija, dijapauza, suspendirana animacija).

Intenzitet metabolizma u tijelu životinje složeno je ovisan o temperaturi okoline. Smatra se da se brzina biokemijskih procesa povećava 2-3 puta s porastom temperature za 10 °C. To se, naravno, odnosi na promjene temperature unutar raspona normalnih vrijednosti koje određena životinjska vrsta dobro podnosi. Ovisnost brzine metabolizma (metabolizma) o temperaturi okoline može se proučavati eksperimentalno.

Utvrđeno je da ličinka brašnara (brašnarke) pri temperaturi okoliša od 15 °C troši 104 kubična centimetra kisika na sat po kilogramu tjelesne težine, pri 25 °C - 300 kubičnih centimetara, a pri 32,5 °C - 520 kubičnih centimetara. centimetra.

Ubrzanjem metaboličkog procesa skraćuje se vrijeme prolaska tijela kroz faze individualnog razvoja i skraćuje trajanje faze ontogeneze. Prije nego započne metamorfoza, ličinkama će biti potrebno različito vrijeme ovisno o temperaturi na kojoj su prethodno držane.

Brzina kojom brašnar prolazi kroz stadij kukuljice (od trenutka kukuljenja do izlaska odrasle kukuljice iz kukuljice) ovisno o temperaturi okoline prikazana je u tablici:

Iz ovog pokusa jasno je da je povećanje temperature okoliša za otprilike 20 °C uzrokovalo smanjenje trajanja stadija kukuljice za više od 8 puta, odnosno da je razvoj značajno ubrzan.

U prirodnim uvjetima u umjerenom klimatskom pojasu, stopa individualnog razvoja mnogih beskralješnjaka je niska; zima uzrokuje dugo razdoblje depresije vitalne aktivnosti, a kao rezultat toga, broj generacija koje se pojavljuju u jednoj godini je mali - često jedan ili dva.

U vrućim klimatskim uvjetima stopa individualnog razvoja beskralješnjaka često je veća, razdoblja depresije su kraća ili ih u nekim prirodnim područjima uopće nema, pa se u skladu s tim tijekom godine može proizvesti nekoliko, a kod nekih vrsta i više od deset generacija. .

Da bismo ilustrirali ovaj obrazac i jasno zamislili potencijalne sposobnosti razmnožavanja beskralježnjaka u vrućoj klimi, izračunat ćemo veličinu potomaka nekih konvencionalno uzetih, čak i izmišljenih, vrsta kukaca, na primjer, predstavljenih samo ženkama koje se razmnožavaju partenogenetski, odnosno bez sudjelovanja mužjaka. A takve vrste postoje u prirodi!

Razvijajući se u najpovoljnijim uvjetima, u optimumu, koji se nalazi za hladnokrvne životinje između tropskih krajeva, ovdje dostižu svoje najveće veličine. Tropske stonoge dosežu duljinu od 15 pa čak i 20 centimetara i debele su poput prsta, dok najveća stonoga s umjerenih geografskih širina u Europi nije duža od 4 centimetra. Scolopendre iz ekvatorijalnih zemalja dolaze u gigantskim veličinama, do 27 centimetara, au Jugoslaviji im je najveća duljina 8-10 centimetara, ali u Poljskoj ih više nema, tamo možete pronaći samo skolopendre. (Litobije).

A to je izravan utjecaj klimatskih uvjeta. Hladnokrvne životinje tropskih područja Amerike, Afrike i Azije slične su veličine i izgleda, iako su njihove vrste obično različite na različitim kontinentima.

Evo još nekoliko primjera istog uzorka. Postoji nekoliko vrsta škorpiona pronađenih u Europi, ali jedinke bilo koje od ovih vrsta gotovo nikada ne prelaze tri centimetra u duljinu. Više vrsta škorpiona živi u niskim geografskim širinama, a apsolutni primat među njima po veličini pripada carskom škorpionu (Pandinus imperator), prekriven crnim oklopom i doseže 18 centimetara duljine od prednjeg ruba ljuske do otrovne kralježnice na kraju trbuha. Takvi "carevi" žive u zapadnoj Africi.

Tropski leptiri i kornjaši daju izvanredne primjere gigantizma. Dovoljno je prisjetiti se brazilskih leptira, od kojih mnogi imaju raspon krila veći od 20 centimetara, Hercules buba (Dinasta Hercules) 15 centimetara duge ili ogromne bube iz obitelji Belostoma, pomalo sličan vodenom škorpionu (Nepa), koji žive u našim europskim rezervoarima, ali 10 centimetara duži od njega. Zapadnoafrički Goliath buba ne ostavlja ništa manje upečatljiv dojam od Hercules buba. (Goliathus giganteus), iako doseže duljinu od samo 10 centimetara. Ali ima strašne kliješta veličine trećine duljine tijela, formirane od dva roga: jedan na glavi, a drugi na prvom segmentu cefalotoraksa.

U tropima postoje veliki puževi iz obitelji ahatina, s ljušturama dugim do 17 centimetara i težim od 500 grama.

Primjeri među hladnokrvnim životinjama nisu ništa manje upečatljivi i brojni. Sjetimo se krokodila, koji nastanjuju uglavnom tropske vode, ogromnih zmija - pitona, udava i anakonde. U tropima se često nalaze vrlo velike otrovne zmije: na primjer, zmije s naočalama - kobre (Naja) u Aziji ili strahovito opasne afričke poskoke (Bitis arietans I Bitis gabonica).

Američke iguane (obitelj Iguanidae), nalik našim gušterima i varanima (obitelj Varanidae), nastanjeni u Africi i vrućim područjima Azije. Duljina tijela mnogih vrsta guštera i iguana često prelazi jedan i pol metar. Najveći živući varan je komodski varan. (Varanus komodoensis), nastanjen na dva mala otoka u Indoneziji između otoka Sumbawa i Flores; To su prava čudovišta, duga tri metra, teškog tijela i snažnih udova.

Toplokrvne životinje. Samo ptice i sisavci imaju toplu krv. Složeni fiziološki mehanizmi omogućuju im održavanje stalne i prilično visoke tjelesne temperature. Različite vrste ptica i sisavaca imaju različite tjelesne temperature, ali općenito uvijek unutar raspona od 30 °C do 44 °C. Kod zdrave životinje kolebanja temperature obično ne prelaze pola stupnja. Izuzetak su australski kljunar i ehidna, čija je normalna tjelesna temperatura niža nego kod svih ostalih sisavaca i iznosi samo 3 °C. Mnogim primitivnim osobinama karakterističnim za ove drevne sisavce pridodaje se određena ovisnost njihove tjelesne temperature o temperaturi okoline, koja se izražava u širem rasponu temperaturnih kolebanja, dosežući 4 °C i iznad i ispod prosječne norme, a koja čini ih sličnim gmazovima .

Za održavanje visoke i konstantne tjelesne temperature, tijelo životinje troši veliku količinu energije, koja se, osim toga, troši na toplinsko zračenje. Posljedično, toplokrvne životinje moraju imati intenzivan metabolizam i voditi aktivan način života, odnosno konzumirati puno hrane i brzo je apsorbirati, a te procese, pak, olakšava visoka tjelesna temperatura.

Toplokrvnost je neprocjenjivo svojstvo životinja, stečeno u procesu organske evolucije, koja im je otvorila prostor za istraživanje ogromnih životnih prostora umjerenih i polarnih širina i gorja, nedostupnih većini vrsta hladnokrvnih životinja. Polarne granice kontinenata, arktički otoci, pa čak i plutajuće sante leda služe kao arena aktivnog života za ptice i sisavce.

Umjereni pojasevi na obje Zemljine polutke imaju snježne i hladne zime, au ovo surovo godišnje doba za životinje ovdje doslovno vladaju toplokrvne životinje. Vode aktivan život, a neke vrste, poput naših križokljuna, čak se razmnožavaju i mogu hraniti svoje piliće, dok hladnokrvne životinje doživljavaju razdoblje niskih temperatura, nalazeći se u neaktivnom ili čak anabiotskom stanju. Zato u fauni područja s hladnom klimom ptice i sisavci čine relativno veći postotak po broju vrsta nego u tropima.

Međutim, zima se također pokazala kao teško doba godine za toplokrvne životinje. Razmislite, razlika između tjelesne temperature životinje i okoline, čak i u srednjoj i istočnoj Europi, primjerice u Poljskoj, ponekad može doseći i 75 °C. To uzrokuje ogromne gubitke topline u živim organizmima i pretvara se u problem "biti ili ne biti".

U sustavu termoregulacijskih mehanizama tijela toplokrvnih životinja važno mjesto pripada vanjskoj ovojnici tijela koja ima funkciju toplinske izolacije. Lako je to vidjeti vlastitim očima. Ptice koje žive u hladnim krajevima imaju puno značajniji sloj toplog, mekog paperja ispod pokrivača od onih koje žive na jugu. Osim toga, na sjeveru naše hemisfere nećete pronaći ptice gole glave i vrata, poput supova, supova i kazuara. Dlaka sisavaca također se sastoji od dva sloja: zaštitnih dlaka i gustog paperja ispod njih. Gustoća i toplinska izolacijska svojstva paperja izravno su povezana s karakteristikama okoliša i života. A evo primjera koji se može vidjeti u zoološkom vrtu. Pogledajte izbliza Himalaju (Helarctos tibetanus) i malajski (Helarctos malayanus) medvjedima. To su srodne vrste. I izgledom su slični. Ali himalajski medvjed izgleda kao "hrpa vune", jer je stanovnik hladnih gorja, a malajski medvjed ima glatku, nisku, baršunastu kosu, poput mnogih životinja tropskih krajeva.

Razlika u karakteristikama dlake može biti jasno izražena unutar iste vrste. Ussuri tigar mora lutati po dubokom snijegu, a cijelo tijelo mu je prekriveno dugom i pahuljastom dlakom, koja je posebno duga na potiljku i prsima. I bengalski tigar je obrastao kratkom, glatkom dlakom, gotovo bez imalo paperja.

Poznato je da čak i cijena krzna (primjerice, lisice i tvora) ovisi o regiji iz koje se dobiva: koža je skuplja što je sjevernije dobivena.

Samo u tropskom pojasu, u toplim klimama, postoje životinje prekrivene rijetkom dlakom ili čak bez dlake: vodenkonji, nosorozi, slonovi i neke vrste bivola.

Bergmanov zakon. Dlaka sisavaca, posebno gusta i bujna na visokim geografskim širinama, te perje i toplo paperje ptica štite tijelo životinje od hipotermije. Međutim, problem termoregulacije nije u potpunosti riješen samo uz pomoć raznih prilagodbi pokrovnih tkiva.

Godine 1847. u Göttingenu je objavljena studija njemačkog zoologa Karla Bergmana “O povezanosti uštede topline kod životinja i njihove veličine”. Carl Bergman skrenuo je pozornost na činjenicu da su životinje koje žive u hladnim klimama obično veće od jedinki iste vrste koje žive u toplijim klimama. Ovo nije slučajnost, već rezultat vitalne prilagodbe životinja, temeljene na jednostavnom matematičkom obrascu. Uostalom, gubitak topline se događa kroz površinu tijela, a što je ta površina veća u odnosu na volumen tijela, to je gubitak topline veći. I organizmi koji su većeg volumena imaju relativno manju površinu po jedinici težine (mase).

Ako, na primjer, uzmemo kocku sa stranicom od 1 centimetra, napravljenu od tvari specifične težine od 1 g kub. cm, tada će ukupna površina svih šest lica biti 6 kvadratnih centimetara, a volumen će biti 1 kubični centimetar, odnosno masa od 1 grama. Kada računamo površinu kocke po jedinici mase, dobivamo 6 kvadratnih centimetara/gram.

Ako zatim uzmete kocku sa stranom od 2 centimetra, odnosno dvostruko veću, tada će površina šest lica biti 24 četvorna centimetra, a volumen će biti 8 kubičnih centimetara i, prema tome, masa će biti 8 grama. Kada se računa površina po jedinici volumena ili mase, rezultat je 3 kvadratna centimetra/gram. Dakle, kocka dvostruko većeg volumena ima upola manju relativnu površinu.

Jezikom biologa, ovaj obrazac znači da dvostruko veća životinja daje upola manje topline po jedinici tjelesne mase (naravno, pod svim ostalim uvjetima). Posljedično, veća životinja, koja daje relativno manje topline po jedinici težine, može konzumirati relativno manje hrane od manje životinje. To znači da kada je zaliha hrane ograničena, veća životinja lakše preživljava od male.

Ovaj obrazac čini bit Bergmannova zoogeografskog zakona. Primjeri koji to potvrđuju brojni su u svim dijelovima svijeta. Na primjer, divlje svinje iz južne Španjolske imaju lubanje prosječne duljine 32 centimetra, u Poljskoj - oko 41 centimetar, u Bjelorusiji - 46, au Sibiru postoje ogromne divlje svinje s duljinom lubanje od 56 centimetara. Promjena veličine životinja prema Bergmannovom zakonu može se uočiti kod zečeva bjelica, srna, lisica, vukova, medvjeda i drugih vrsta sisavaca. U Europi se ove životinje smanjuju prema jugozapadu i, naprotiv, povećavaju se prema sjeveru i istoku u onim područjima gdje su zime oštrije.

Geografske varijacije veličine kod ptica također slijede načela Bergmannova zakona. Na primjer, rogate ševe (Eremophylla alpestris), koji žive u Sjevernoj Americi jasno pokazuju ovaj obrazac, o čemu se može suditi po promjenama duljine krila: kod ševa s obala Hudsonovog zaljeva duljina krila je 111 centimetara, kod ptica iz Nevade - 102 centimetra, a na otoku Santa Barbara, obala Kalifornije , - samo 97 centimetara. Podvrste životinja iz hladnijih područja obično su veće od podvrsta s nižih geografskih širina s toplijom klimom. Na primjer, europski plavi vodomar (Alcedo atthis ispida), lijepa ptica široko rasprostranjena duž malih rijeka, ali ne posvuda brojna, ispada da je najveća u usporedbi s drugim podvrstama ovog vodomara: Alcedo atthis pallida- blijedoplavi vodomar koji nastanjuje Siriju i Palestinu te Bengal Alcedo atthis bengalensis- najmanji od plavih vodomara, koji žive u Indiji i Indoneziji. Isto tako, europska podvrsta oriole (Oriolus oriolus oriolus) primjetno veći od istočne oriole (Oriolus oriolus kundoo) iz Afganistana i središnje Indije.

Na južnoj Zemljinoj polutki, naprotiv, povećanje veličine životinja događa se u smjeru Južnog pola, odnosno također u skladu s načelom Bergmannova zakona: veličina životinja se povećava u hladnijim podnebljima. A evo i primjera s južne hemisfere. Na otocima Galapagos, u tropskoj zoni, živi mali pingvin - Spheniscus mendiculus Visok 49 centimetara, na jugu, od otoka Tristan da Cunha do Tierra del Fuego, odnosno u umjerenoj oceanskoj klimi, živi veći pingvin - Eudyptes cristatus,čija duljina tijela doseže 65 centimetara. Još južnije, do 60° južne širine, pingvin je rasprostranjen Pygoscelis raria, dosežu 75-80 centimetara. Na obali Antarktike živi ogroman carski pingvin - Aptenodytes forsteri visina 120 centimetara i više.

Ako dva relativno bliska teritorija imaju sličnu faunu, ali se razlikuju po prosječnim temperaturama, odnosno, jedna od njih je hladnija, tada će na tom području prosječne veličine i sisavaca i ptica biti veće. Evo primjera takvih parova faune. Na južnoj obali Australije prosječna godišnja temperatura iznosi 16 °C, a na obali Tasmanije 11 °C. I to je već dovoljno da sve tasmanske kljunare, ehidne i klokani budu veće od australskih. Sličnu sliku možemo vidjeti i na Novom Zelandu. Sjeverni otok Novog Zelanda je topliji od Južnog otoka. Prosječna godišnja temperatura na sjeveru je 16,6 °C, a na jugu 10,4 °C. U skladu s tim, papige i kiviji ispadaju veći na Južnom otoku, a ne na Sjevernom.

Postoje iznimke od pravila koje je otkrio Bergman, a koje se mogu razumjeti i objasniti u svakom konkretnom slučaju. S jedne strane, to su ptice selice, koje, čak i ako se gnijezde na sjeveru, na sjevernoj hemisferi, još uvijek ne doživljavaju utjecaj arktičke hladnoće, jer brzo završavaju sezonu parenja i sele se u toplije krajeve. Prilikom seobe uvijek se nalaze u više ili manje povoljnim uvjetima.

Drugi primjer su mali sisavci: voluharice, miševi, rovke, koji većinu vremena provode u specifičnoj mikroklimi svojih jazbina, manje ili više stabilnoj i često blažoj od klime okolnog područja. Aktivne zimi pod slojem snijega, nalaze se u uvjetima bitno drugačijim od onih koji vladaju iznad snježne ravnice, jer snijeg ima veliki toplinski izolacijski učinak. A u središnjoj Aljasci proučavana je raspodjela temperature na različitim nadmorskim visinama i pod snijegom. Snježni pokrivač bio je relativno tanak - 60 centimetara. Bio je jak mraz. Termometar je pokazivao -50 °C, a ispod sloja snijega na površini tla mraz nije dosezao ni -7 °C. I pod tim uvjetima, sive voluharice (rod Mucrotus) Vodili su aktivan život i slobodno se kretali u svojim snježnim prolazima, iako im je krzneni kaput bio tanak, a šape uopće nisu bile prekrivene dlakom. U isto vrijeme, karibu je imao velike poteškoće u preživljavanju jake hladnoće. Dakle, možemo reći da su ove dvije vrste sisavaca, smještene na istoj geografskoj točki, postojale u potpuno različitim klimatskim uvjetima, kao da su njihova staništa bila odvojena desecima ili stotinama milja.

Laboratorijski pokusi također potvrđuju obrazac koji je primijetio K. Bergman. Bijeli miševi držani od vrlo rane dobi na niskoj temperaturi od samo +6 °C narasli su znatno veći od onih koji su držani na prosječnoj normalnoj temperaturi od +26 °C tijekom istog vremenskog razdoblja. Isti pokus s ne manje uspjehom proveden je na kokošima. I od tada, metoda "hladnog uzgoja" pilića postala je naširoko korištena u uzgoju peradi za povećanje industrijskog prinosa mesnih proizvoda.

Allenov zakon. Za životinje koje žive u hladnim područjima Zemlje, preporučljivo je smanjiti površinu tijela u odnosu na njegovu masu. To se postiže na dva načina: povećanjem ukupne veličine tijela i smanjenjem veličine svih istaknutih organa i dijelova tijela: ušiju, njuške, nogu, repa. Polarne životinje imaju kraće uši, repove i njuške od životinja koje žive u područjima s umjerenom i posebno toplom klimom. Čak su i šape i vratovi kraći i tanji kod polarnih životinja. Taj se fenomen naziva Allenov zakon.

Najčešći primjer Allenova zakona je usporedba s polarnom lisicom (Alopex lagopus) s kratkim ušima i njuškom, niska, s malim repom i naša crvena lisica (Vulpes vulpes), viši i graciozniji. Potpuno isto za bijelog zeca (Lepus timidus), koji žive na sjeveru, uši su kraće od onih smeđeg zeca (Lepus europaeus), uobičajeno za juž. Vrijedno je usporediti sob s jelenom kako bi se uvjerili da prvi ima kraće uši i kraće noge.

Allenovo pravilo potvrđeno je i u laboratoriju, gdje su miševi držani u hladnim uvjetima imali kraće uši i stopala, a oni uzgojeni na povišenim temperaturama duže od normalnih ušiju. Pokazalo se da duljina nogu kokoši u eksperimentu također ovisi o temperaturi okoliša.

Iz Allenova zakona logično proizlazi da bi životinja s posebno velikom relativnom površinom tijela trebala živjeti samo u niskim geografskim širinama, u tropima i suptropima. Dugouhe fenek lisice žive u vrućim klimama. Afričke savane dom su dugonoge žirafe, ne manje poznate po svom pretjerano dugom vratu, i male graciozne antilope gerenuk. (Lithocranium walleri).

Isti obrazac jasno je vidljiv na primjeru šišmiša. Leteći psi ili leteće lisice pripadaju podredu velikih šišmiša koji se hrane voćem (Megachiroptera), imaju veliku površinu krila, a uobičajeni su samo u tropskom pojasu. Podred manjih šišmiša koji se hrane voćem, Microchiroptera, sastoji se od 16 obitelji. Predstavnici 13 obitelji žive u tropskim i suptropskim zonama, a samo su se šišmiši iz preostale tri obitelji uspjeli proširiti sve do umjerenih geografskih širina. Potkovnjaci su najčešći u srednjoj Europi. (Rhinolophidae) i kožne jakne (Vespertilionidae).

Minimalno pravilo. Pedesetih godina prošlog stoljeća njemački kemičar Justus Liebig zainteresirao se za biljni svijet, gnojiva i postavio temelje znanosti agrokemije. Istodobno je formulirao pravilo prema kojem je čimbenik koji ograničava razvoj biljke element koji je minimalan, odnosno onaj koji biljci može nedostajati. Na primjer, ako se biljci daje količina dušika, fosfora, željeza i svih ostalih potrebnih elemenata potrebnih za njen život, pa čak i više, ali se istovremeno jedan element, kalij, daje manje od potrebne norme, tada biljka će rasti zakržljala i zakržljala. Njegov rast će biti ograničen nedostatkom kalija.

Liebigovo minimalno pravilo vrijedi jednako za biljke i životinje. Ako se životinji ili čovjeku daje hrana bez vitamina C, dobit će skorbut, čak i ako je hrana obilna, slasna i ukusna. Stanje organizma u ovom slučaju određeno je čimbenikom koji je minimalan ili ga nema u potpunosti, poput vitamina C spomenutog u našem primjeru, a ne čimbenicima koji su u višku. Ako se štakor drži na dijeti bez proteina, tada će slabo rasti, ostati malen i krhak i uskoro će umrijeti, unatoč činjenici da će mu se dati puno ugljikohidrata, masti, vitamina i mikroelemenata.

Ne samo biljni i životinjski organizmi, već i životinjske skupine, populacije, vrste i biocenoze podliježu minimalnom pravilu. Svaki ekološki čimbenik može ograničiti razvoj populacije ili bilo koje biocenotske veze ako je minimalno prisutan.

Poznavanje ovog pravila omogućuje vam učinkovitu primjenu u lovu i šumarstvu.

Brojnost sivih jarebica ograničena je prvenstveno nedostatkom hrane zimi i utjecajem predatora na njih. Stoga, za povećanje broja jarebica u lovnom sektoru, potrebno je ne toliko ograničiti njihov odstrel i uvesti desetke jedinki ulovljenih na drugim mjestima, već organizirati hranjenje ptica zimi i stvoriti nasade koji uključuju guste skupine grmlja. u kojem su se jarebice mogle sakriti od grabežljivaca.

Što se tiče malih ptica insektivora, one uglavnom dobivaju hranu u prirodnim uvjetima. Čimbenik koji ograničava njihov broj često je nedostatak mjesta pogodnih za pravljenje gnijezda. Zato se uz pomoć umjetnih gnjezdilišta (kućica za ptice i ptičje kućice) i sadnjom umjetnih nasada broj korisnih ptica pjevica može brzo povećati.

Održavanje topline vrlo je važno za one životinje koje žive u hladnim klimatskim zonama, pa su mnoge od njih poznate po svojoj tjelesnoj građi prilagođenoj takvim uvjetima.
Osnovni podaci:
Promjena oblika tijela. Mnogi stanovnici hladnih područja imaju drugačiji oblik tijela, veličinu i proporcije od oblika, veličine i proporcija tijela životinja iste vrste koje žive u toplim područjima. Ovakva građa tijela znak je bolje prilagodljivosti regulaciji izmjene topline. Ova se činjenica objašnjava na primjeru dva pravila.
Bergmanovo pravilo. Očito je da životinje koje žive u hladnim klimama imaju okrugla tijela. Prema Bergamanovom pravilu, okrugli oblik tijela pomaže boljem zadržavanju topline. Izvrstan primjer koji ilustrira ovo pravilo su cilindrična tijela sisavaca koji žive u hladnoj vodi, posebno tuljana.
Bergamanovo pravilo kaže da među životinjama iste vrste koje žive na velikom području najveće jedinke nalaze u hladnim područjima. Što su bliže jugu, to su im veličine manje. Na primjer, najaktivniji tigar je amurski tigar. Manji - bengalski. I to vrlo malen - javanski tigar. Dakle, prema pravilima, veliki vukovi moraju živjeti na Arktiku.
Alenovo pravilo. Prema Allenovom pravilu, životinje koje žive u hladnim područjima svog areala imaju manje izbočene dijelove tijela (udovi, rep, uši) od predstavnika iste obitelji koji žive u toplim područjima. Veličina tijela je smanjena kako bi se smanjio prijenos topline i spriječio nepotreban gubitak topline. Dakle, obična arktička lisica ima kratko tijelo, udove i rep, konveksno čelo i kratke uši i usta. Crvena lisica ima izduženije tijelo, dugačak rep i njušku, kao i jako stršeće uši. A stepska lisica ima duge udove i ogromne uši. Životinje trebaju velike uši kako bi poboljšale prijenos topline i spriječile pregrijavanje tijela.

ILI STE ZNALI DA...
Činčile imaju vrlo gusto krzno jer iz jedne folikule dlake raste i do 40 dlaka.
Tijekom zimskog otapanja pada kiša u arktičkim geografskim širinama, nakon čega se mokra vuna mošusnih goveda često smrzava, stvarajući ledenu školjku koja sprječava kretanje životinje.
1 cm2 kože sjevernog medvjeda prekriven je s do 50 000 dlaka.
Sobovi često putuju dugo u potrazi za zaklonom od hladnih vjetrova; pokušavaju se ugrijati pritiskom tijela jedno na drugo.

Sisavci koji žive u hladnim područjima održavaju konstantnu tjelesnu temperaturu, prije svega zahvaljujući zračnom sloju koji se nalazi u njihovom krznu. Mnoge životinjske vrste imaju debeli sloj masti ispod kože. Neke vrste bježe od hladnoće uz pomoć posebne građe tijela.
Sjeverno od Arktičkog kruga
Najhladniji dio područja rasprostranjenosti sisavaca je Arktik. S izuzetkom polarnog medvjeda, koji živi čak i na Sjevernom polu, većina vrsta živi u južnim regijama. Mnogi stanovnici Arktika imaju gusto, dugo i obično bijelo krzno. Njihove bunde dizajnirane su na principu dvostrukih prozorskih okvira, između kojih se nalazi zrak – toplinski zaštitni sloj. Ljeti se kod većine vrsta krzno prorijedi. Polarni medvjed tijekom cijele godine nosi bijelu odjeću s nijansama žute. Sunčeve zrake prodiru kroz bijele dlake do medvjeđe kože i griju je. Medvjeđe krzno sastoji se od guste poddlake, tako da koža medvjeda ostaje suha čak i dok pliva u ledenoj vodi. Osim toga, debeli sloj potkožnog masnog tkiva štiti ga od hladnoće.
Wolverine također ima vrlo gusto krzno. Budući da se na krznu vukojeba nikada ne stvaraju ledeni kristali, Eskimi ušivaju njegovu kožu u podlogu za odjeću. Druge životinje "otporne na mraz", mošusni volovi, imaju dlaku dugu 50-70 cm koja raste iz njihove guste poddlake.Oba sloja imaju izvrsna svojstva zadržavanja topline i štite životinju čak iu najjačim mrazevima. Mošusno govedo se linja tijekom kratkog arktičkog ljeta.
Termoregulacija U PLANINAMA
U planinskim područjima noćne temperature obično su znatno niže od dnevnih. Sisavci koji žive visoko u planinama moraju se prilagoditi ne samo sezonskim temperaturnim fluktuacijama, već i dnevnim. Vjetar, kiša i snijeg zimi nisu baš ugodne pojave, zbog čega većina stanovnika gorja, poput onih na Arktiku, ima gusto krzno. Činčile, vikunje, guanaci, ljame i alpake koje žive u Andama imaju vrlo toplo krzno. Ljudi šišaju gvanake, ljame, vikune i alpake radi tople vune. U šumovitim planinama razlika između dnevne i noćne temperature nije tako velika. To koriste mnoge vrste planinskih koza i ovaca koje se s većih nadmorskih visina spuštaju na zimu u ova mjesta.
Termoregulacija U VODI

Neki morski sisavci žive u blizini Arktika i južnog arktičkog kruga, dok morževi žive samo na Arktiku. Određene vrste peraja žive uz obalu Antarktike, stalno se nalaze u ledenoj vodi. Narvali i beluga kitovi ovdje provode cijeli život, a ljeti se u ovim krajevima pojavljuju sivi, grbavi i plavi kitovi. U hladnoj vodi prijenos topline mnogo je intenzivniji nego u hladnom zraku. Osoba koja se nađe u takvim uvjetima može živjeti samo nekoliko minuta. Cilindrični oblik kitova i tuljana sprječava ih da stvaraju prekomjernu toplinu, a njihov debeli sloj sala pomaže im u održavanju konstantne tjelesne temperature kada su u ledenoj vodi. Debljina masnog sloja, ovisno o vrsti životinje, kreće se od nekoliko centimetara do pola metra. Osim toga, perjanici imaju poseban krvožilni sustav - djeluje kao izmjenjivač topline. Princip njegovog rada temelji se na činjenici da je žila kroz koju krv ulazi u ud isprepletena mrežom malih žila koje nose krv iz uda. Uspostavljenom izmjenom topline između suprotno usmjerenih protoka krvi postiže se minimalno hlađenje krvi koja cirkulira unutar tijela životinje.
ZAŠTITA OD HLADNOĆE
S početkom jakih mrazova, sloj snijega za mnoge životinje postaje izvrsno sklonište koje zadržava toplinu. Mali sisavci poput leminga kopaju složene podzemne hodnike, prekrivene debelim slojem snijega. Hermelin se i zimi skriva pod zemljom. Divovski smeđi medvjed koji živi na Aljasci zimi spava u brlogu, a mužjaci polarnih medvjeda skrivaju se pod snijegom samo za vrijeme snježnih oluja, dok trudne ženke hiberniraju u snježnom brlogu. Ženka polarnog medvjeda penje se u jazbinu i sklupča se u loptu. Brlog je prekriven snijegom. U tom slučaju snijeg čini neku vrstu izolacijskog sloja. Vukovi, sobovi i losovi ne boje se mraza. Losovi ne padaju u zimski san, već crpe energiju iz masnih zaliha koje su tovili ljeti i jeseni. Vrlo se malo kreću i samo po jakom mrazu traže zaklon u šikarama i drugim zaštićenim mjestima. Vjeverice i mnogi drugi mali sisavci spavaju zimski san tijekom zime.

Godine 1847. Carl Gustav Bergmann, koji je radio na Sveučilištu u Göttingenu, formulirao je pravilo koje u pojednostavljenom obliku glasi ovako: „U toplijoj klimi toplokrvne životinje iste ili srodne vrste su manje, a u u hladnijoj klimi oni su veći.”

Isprva je znanstvena zajednica sumnjičavo doživjela zaključke njemačkog biologa, anatoma i fiziologa, no s vremenom je postalo očito da Bergman nije mogao točnije opisati jedno od načela evolucije.

Doista, takav obrazac ne samo da postoji, već je i jasno vidljiv. Na primjer, životinja s jednim od najširih staništa je vuk. Arapski vuk, koji živi u Omanu, Izraelu i drugim zemljama Bliskog istoka, mršavo je, nisko stvorenje koje teži oko 15 kilograma. Unatoč svojoj veličini, riječ je o divljem grabežljivcu, biblijskom simbolu zlobe i bijesa.

Sjeverni šumski vuk i egipatski vuk (ispod)

Na Aljasci i u sjevernoj Kanadi žive vukovi dvostruko veći i pet puta teži. Vukovi sa sjevera Indije, koji su uzgajali Mowglija, jedva da su dostizali težinu od četvrt centnera, ali zvijer na kojoj je jahao Ivan Carevič vukla bi, da postoji u stvarnosti, ni manje ni više nego 60 kilograma, poput iskusnog. vuk u šumskoj zoni Rusije.

Slična je situacija i s pumom. Raspon težine kod jedinki koje žive na ekvatoru i na jugu Kanade ili Argentine je od 60 do 110, au iznimnim slučajevima čak i 120 kilograma.

Promjene su primjetne kako se penjete na planine. Što je viši i, shodno tome, hladniji, to su životinje veće. Ako uzmemo u obzir životinje sličnih vrsta, onda je Bergmanovo pravilo još očitije: malajski medvjed, čija je prosječna težina 45 kilograma, deset je puta manji od prosječnog polarnog medvjeda.

Polarni medvjed jedan je od najvećih kopnenih predstavnika sisavaca iz reda mesoždera. Duljina mu doseže 3 m, težina do 1 tone.Živi u polarnim područjima na sjevernoj hemisferi Zemlje.

Malajski medvjed je najmanji predstavnik obitelji medvjeda: duljina ne prelazi 1,5 m. Živi u Indiji.

Želite velike razlike? Molim! Mentalno se smjestite uz najmanjeg južnog jelena, kanchila sa Sumatre, i najvećeg sjevernog, losa s Kamčatke ili Aljaske. Razlika je jednostavno fantastična: 25 centimetara u grebenu i 1200 grama težine za prvu i gotovo 2,5 metra i 650 kilograma za drugu. Ova usporedba možda nije baš točna, ali je jasna.

UŠTEDITE TOPLINU

Koja je tajna zašto životinje rastu kako klima postaje hladnija? Sve se svodi na termoregulaciju. Što je hladnije, to je važnije očuvati toplinu tijela i minimizirati prijenos topline u okolinu. Uostalom, održavanje stalne tjelesne temperature zahtijeva energiju, odnosno u konačnici hranu. Treba ga dobiti, što znači rasipanje energije. Zašto ga opet trošiti?

Na prvi pogled, što je veća površina tijela, živo biće gubi više topline. Ali nema svrhe razmatrati gubitke topline same po sebi - važan je njihov odnos prema proizvodnji topline. Životinje ne samo da gube toplinu, već je i proizvode, a što je veći volumen tijela, to više džula emitira u atmosferu.

Maleni kanchile jelen i los s Aljaske

Kako se veličina tijela povećava, povećanje obujma nadmašuje povećanje površine: životinja koja postane dvostruko šira, viša i duža imat će četverostruko povećanje tjelesne površine i osmostruko povećanje obujma.

Dakle, omjer gubitka topline i njegove proizvodnje bit će dvostruko bolji za "odraslu" životinju. U stvarnosti, naravno, nije sve tako matematički precizno, ali takav je trend.

Naravno, kao i svako pravilo vezano za živu prirodu – dakle, za najsloženije dinamičke sustave mnogih komponenti – Bergmanovo pravilo ima iznimke. Njihovi razlozi mogu biti vrlo različiti.

Od nestašice hrane, koja jednostavno ne dopušta životinjama da se “udebljaju” i tjera ih da se smanjuju, do raspršivanja životinja izvan njihovog uobičajenog raspona. U takvim situacijama slika možda nije “idealna” jer nije prošlo dovoljno vremena.

Životinje koje su krenule prema sjeveru ili jugu još nisu imale vremena evoluirati, jer se, kao i kod većine sličnih procesa, kod toplokrvnih životinja promjena veličine zbog klime događa prilično brzo prema paleontološkim standardima, ali sporije nego što se može vidjeti s golim okom.

Međutim, najveće životinje - slonovi, vodenkonji, žirafe - žive tamo gdje je jako vruće. A to nije u suprotnosti s Bergmanovim pravilom. Takvi divovi imaju pristup izuzetno obilnim izvorima hrane. I bilo bi čudno ne koristiti ih - jer možete jesti do velike veličine, što je samo po sebi ugodno, a istovremeno se "ukloniti" od prijetnje grabežljivaca koji se ne mogu nositi s divovima.

Ali ove su životinje stalno u opasnosti od pregrijavanja, budući da je njihova proizvodnja topline ogromna - stoga, pri rješavanju problema prijenosa topline, moraju pribjeći svim vrstama trikova. Na primjer, sjediti većinu vremena u vodi, poput vodenkonja, ili mu rastu ogromne uši, poput slonova.

ZATVARAČ ZA MATKU - UŠI MANJE

Bergmannovo pravilo se rijetko razmatra odvojeno od drugog ekogeografskog pravila, čiji je autor američki zoolog Joel Allen. Godine 1877. Allen je objavio rad u kojem je skrenuo pozornost stručnjaka na odnos između klime i strukture tijela toplokrvnih životinja srodnih vrsta: što je klima hladnija, to su njihovi izbočeni dijelovi tijela manji u odnosu na njihovu ukupnu veličinu.

I obrnuto, što je klima toplija, to su uši, repovi i noge duži. Opet, ne morate daleko tražiti primjere: fenek lisica i arktička lisica. Pustinjska lisica poznata je po svojim ogromnim ušima poput jedra, dok arktička lisica ima male uši koje zimi jedva strše iz njenog gustog krzna.

Arktička lisica i fenek lisica (ispod)

Indijski i afrički slon žive u toplim klimama, dok je njihov rođak sibirski mamut živio u zemlji mraza. Afrički slon ima ogromne uši, indijski slon osjetno manje, a mamutove su bile potpuno nedostojanstvene za standarde slonova.

Obrasci u veličini izbočenih dijelova tijela također su povezani s prijenosom topline. Aktivni prijenos topline odvija se kroz repove, uši i noge, pa je na sjeveru ili u gorju korisno smanjiti njihovu veličinu. Štoviše, ovdje ne govorimo samo o nepotrebnom gubitku topline, već i o očuvanju organa netaknutim. Dugi repovi i velike uši mogu se jednostavno smrznuti tako da se razvije nekroza tkiva - to se ponekad događa psima koje gradski stanovnici dovode u tundru iz mjesta s umjerenom klimom. U takvim slučajevima nesretnim četveronošcima moraju se amputirati uši i repovi.

Indijski slon

A tamo gdje je toplo, dugorepi i dugouhi su najprikladnije mjesto. Budući da kroz te organe dolazi do aktivnog gubitka topline, oni ovdje nisu teret, već, naprotiv, sredstvo za hlađenje tijela, djelujući poput radijatora na hladnjaku računala. Uzmimo slona kao primjer. Njegove velike uši, bogate krvnim žilama, primaju krv.

Ovdje se hladi, odajući toplinu okolini i vraća se u tijelo. Isto se može reći i za procese u prtljažniku. Ne znamo, ali samo nagađamo, koliko je mamutima bilo energetski zahtjevno posjedovati surlu. Ono što je spasilo drevne životinje je to što je surla imala prilično čvrst sloj masti i, kao i ostatak mamutovog tijela, bila je prekrivena gustom dlakom.

Postoje li neka druga pravila koja opisuju ovisnost izgleda životinja o klimi? Godine 1833., dakle prije nego što je Bergman postavio svoju vladavinu, njemački ornitolog Konstantin Wilhelm Gloger, koji je radio u Breslauu (današnji Wroclaw), primijetio je: kod srodnih vrsta ptica (i, kako su daljnja promatranja pokazala, i kod sisavaca i nekih kukaca ) pigmentacija je raznolikija i svjetlija u toplim i vlažnim klimama nego u hladnim i suhim.

Oni koji su bili dovoljno sretni da uđu u skladište Zoološkog muzeja Moskovskog državnog sveučilišta mogli su vidjeti desetke vučjih koža kako tamo vise jedna za drugom. Crvenkastosmeđe ne više od metra dugačko, srneće nešto duže, sivo još duže i na kraju golemo, ljudske veličine, gotovo bijelo s blagom primjesom sivih i crnih dlaka. Crveni južni i bijeli sjeverni vuk primjer su Glogerove vladavine.

Drugi primjer je ružičasti čvorak, stanovnik toplih zemalja, i obični čvorak, tamni sa svijetlim mrljama. Isprva se pretpostavljalo da je ovakva raspodjela nastala zbog potrebe za kamuflažom: među svijetlim zelenilom s raznobojnim laticama cvijeća lako je promašiti rajsku pticu sa svojim nemirima boja u perju, ali bijela jarebica će biti na vidiku.

Ružičasti čvorak i obični (ispod)

I duginom kolibriju bit će jednako neugodno u tundri - i velika je vjerojatnost da će i prije nego što se smrzne ptica završiti u nečijim zubima ili kandžama. Kamuflažna verzija se ni sada ne poriče, no pokazalo se da je ovdje na djelu još jedan čimbenik: u toplom i vlažnom okruženju aktivnija je sinteza pigmenata.

Postoji zanimljiva iznimka od Glogerova pravila. To je takozvani industrijski melanizam, prvi put otkriven u Engleskoj, a zatim u Sjevernoj Americi. Primjer za to su leptiri koji žive na mjestima s razvijenom industrijom. Tvornice su ispuštale dim i čađu, debla breza i lišajevi su potamnjeli. Bijeli leptiri postali su vidljivi na njihovoj pozadini, a ptice su ih pojele.

Preživjeli su oni kukci za koje se nasumičnom mutacijom pokazalo da su melanistički (crni). Postupno je broj crnih jedinki u populaciji počeo dosezati 90%, ali nekada davno 99% su bili bijelci.

Veniamin Shekhtman
DISCOVERY Magazin kolovoz 2014

Najstariji način kretanja je hodanje ili lagano trčanje, u kojem se životinja oslanja na cijelu površinu stopala i ruku (ili većinu njih). Stoga se ovaj način kretanja naziva plantigradno hodanje. Nije posebno brz, ali jamči stabilnost i manevriranje. Tijekom plantigradnog hoda, u svakom trenutku kretanja samo je jedan ekstremitet podignut, dok ostala tri služe kao oslonac i osiguravaju ravnotežu.

Dosljedno preuređujući udove lijeve i desne polovice tijela, životinja se kreće naprijed. Plantigradno ponašanje sačuvano je kod mnogih kukcojeda: (ježevi, rovke), glodavaca (miševi, voluharice, svizci) i kod nekih mesoždera (medvjed). Šape životinja koje se penju po drveću, kao što su vjeverice, izgrađene su gotovo na isti način kao plantigradni hodači. Samo su im prsti duži, a mnogi imaju i dobro razvijene pandže.

Digitalni hod i falangalni hod

Što je sa životinjama koje žive na otvorenom? Uostalom, moraju brzo trčati kako bi pobjegli od grabežljivaca ili, obrnuto, sustigli plijen. Od suvremenih sisavaca trčanju su najprilagođeniji kopitari koji imaju posebnu građu šake i stopala. Ali prije nego što je takav ud formiran, kao, na primjer, kod antilopa ili konja, njihovi su preci prešli s oslanjanja na cijelo stopalo na oslanjanje na falange prstiju, tj. na digitalno hodanje.

S jedne strane, hodanje prstima omogućuje generiranje veće brzine i kretanje skakanjem. No, s druge strane, smanjuje se površina oslonca na površini zemlje i povećava se fizičko opterećenje falangi prstiju (to se lako vidi hodanjem na vrhovima prstiju), što znači da postoji opasnost od dislokacije tvoji prsti. Stoga moramo žrtvovati pokretljivost zglobova radi njihove veće snage: falange prstiju postale su kraće, izgubile pokretljivost, a kosti metakarpusa i metatarzusa, naprotiv, postale su mnogo duže.

Među modernim sisavcima, digitigradi su predstavnici skupine mesoždera, poput mačaka i pasa. O učinkovitosti ovakvog načina kretanja svjedoči podatak da se najbrži sisavac na Zemlji, gepard, koji postiže brzinu do 110 km/h, svrstava u prstastogradne.

Zašto gepard trči brzo, ali ne dugo?

Za razliku od digitalnih trkača, sisavci kopitari mogu trčati ne samo brzo, već i dugo. To je moguće zbog izdržljivije strukture udova i prisutnosti rožnatih kopita. Kopkari se oslanjaju na same vrhove prstiju koji su prekriveni kopitima koji ih štite od ozljeda na tvrdom tlu ili kamenju. Dakle, trčanje prstojedih zvijeri kombinacija je brzine i manevarskih sposobnosti, a trčanje njihovih potencijalnih žrtava - biljojeda papkara kombinacija je brzine i izdržljivosti.

Kod kopnenih sisavaca stražnji su udovi u pravilu uvijek bolje razvijeni od prednjih udova. Na primjer, kod zečeva ova razlika je vrlo značajna. Obično se kreću kratkim skokovima, odgurujući se i prednjim i stražnjim nogama. Kada brzo trče, zečevi prave duge skokove. Tijekom kretanja, stražnje noge nose daleko naprijed u odnosu na prednje, koje u ovom trenutku služe kao potpora tijelu. Glavno opterećenje pri trčanju pada na stražnje udove.

Rikošetiranje

Vrlo rijetko se prednji udovi uopće prestanu koristiti kao potpora tijekom trčanja. Upečatljiv primjer "dvonožne" metode kretanja skakanjem su klokani. Ova metoda kretanja naziva se rikošet trčanje.

Istovremenim odgurivanjem snažnim stražnjim nogama i korištenjem repa kao kormila i protuutega, klokani mogu napraviti ogromne skokove jedan za drugim, odbijajući se od tla ("rikošetirajući") poput teniske loptice. Velike vrste klokana kreću se u skokovima dugim 6-12 metara, razvijajući brzine do 40 km/h. Istina, ne mogu dugo trčati takvom brzinom i brzo se umore.

Biljojedi koji žive na sjeveru veći su od svojih južnih rođaka jer sjeverna trava ima veću hranjivu vrijednost, kažu znanstvenici. Eksperimentalno je potvrđeno neočekivano objašnjenje Bergmannova pravila.

Karl Georg Lukas Christian Bergmann bio je njemački biolog, fiziolog i anatom koji se dugo bavio komparativnom anatomijom. Ali slavu mu je donio opis ekogeografskog obrasca, koji je kasnije nazvan po njemu. Poznati izraz iz Bergmanove knjige “O odnosu između potrošnje topline kod životinja i njihove veličine”, koja je objavljena 1847., glasi ovako: “Ako postoji rod čije se vrste razlikuju samo po veličini, onda manje vrste ovog roda će gravitirati prema toplijoj klimi, i to točno u skladu s njihovom masom.”

Kako radi Bergmanovo pravilo?

Mnogi znanstvenici doista potvrđuju da takav obrazac postoji. Istina, pitanje "zašto" dugo je ostalo bez odgovora. Sada znanstvenici objašnjavaju ovaj obrazac osobitostima termoregulacije toplokrvnih životinja. Činjenica je da je proizvodnja topline proporcionalna volumenu tijela, a prijenos topline proporcionalan njegovoj površini. Sukladno tome, omjer površine i volumena manji je kod većih životinja. Stoga je u hladnim sjevernim geografskim širinama isplativije biti velik kako bi se proizvodilo više topline i manje je oslobađalo, au južnim geografskim širinama je obrnuto.

Dr. Chuan-Kai Ho sa Sveučilišta u Houstonu, zajedno sa svojim kolegama, predložio je potpuno novo i neočekivano objašnjenje Bergmannova pravila, koje će, međutim, među znanstvenicima nedvojbeno izazvati još mnogo pitanja. Dr. Ho, iako ne isključuje tradicionalno objašnjenje, sugerirao je da veličina tijela životinja uvelike ovisi o vrsti hrane koju jedu. Prema hipotezi dr. Hoa, vegetacija sjevernih geografskih širina ima veću hranjivu vrijednost, pa biljojedi koji jedu ove biljke imaju veće tjelesne veličine.

Sjeverne biljke su hranjivije

Znanstvenici su odlučili eksperimentalno provjeriti pretpostavku dr. Hoa. Pokusni uzorci bili su široko rasprostranjeni kukci. Prokelizija iz podreda prsnih proboscisa ( Archaeorrhyncha) i školjkaš Aplysia ( Aplysia) (morski zec). Prema znanstvenicima, iako su ove vrste hladnokrvne, Bergmanovo pravilo također djeluje i na njihovom primjeru - najveći primjerci nalaze se u sjevernijim geografskim širinama, a najmanji u južnim geografskim širinama.

Kukci i školjkaši uzgajani su u laboratorijskim uvjetima i hranjeni isključivo biljkama Spartina anglica. Znanstvenici su sami sakupljali biljke na različitim geografskim širinama Sjeverne Amerike (u tundri i šumskim zonama). Nakon određenog vremena, kada su mekušci i insekti dostigli zrelost, dr. Ho je izmjerio veličinu njihovih tijela. Prema autorima rada, insekti koji su dobivali travu uzgojenu u tundri bili su 8% veći od svojih rođaka koji su se hranili travom iz umjerene zone. Što se tiče mekušaca, veličina jedinki koje su se hranile sjevernim travama pokazala se čak 27% većom. Jedino objašnjenje za to može biti različita nutritivna vrijednost bilja koje raste u različitim uvjetima, kaže dr. Ho.

“Ne vjerujemo da je ovo jedino moguće objašnjenje za Bergmannovo pravilo. Ali naše istraživanje pokazuje da za objašnjenje mehanizma njegova djelovanja nije dovoljno samo poznavati karakteristike fizioloških reakcija na različite temperature okoliša. Također je važno uzeti u obzir ekološke odnose životinja s njihovim okolišem,” kaže dr. Ho.

Znanstvenici još uvijek teško mogu odgovoriti zašto su biljke koje rastu na visokim geografskim širinama hranjivije i samo pretpostavljaju. Jedan od autora studije, dr. Stephen Pennings, u svojim prethodnim radovima pokazao je da su biljke na sjevernim geografskim širinama manje osjetljive na napade insekata. Možda zato, sugeriraju autori rada, južne biljke troše više energije na kemijsku zaštitu od insekata, a njihova niža hranjiva vrijednost također je svojevrsni zaštitni mehanizam protiv proždrljivih insekata.

Članak dr. Hoa "Je li kvaliteta prehrane previđen mehanizam za Bergmanovo pravilo" može se pronaći u izdanju časopisa The American Naturalist za veljaču.