Bergmana noteikums — ķermeņa izmēra un klimata princips
Bergmana noteikums: kā klimats ietekmē dzīvnieku ķermeņa izmēru — piemēri, pierādījumi un izņēmumi zīdītājiem, putniem un fosilajiem ierakstiem.
Bergmana noteikums ir ekoģeogrāfisks princips. Tas nosaka, ka plaši izplatītā dzīvnieku grupā lielāki dzīvnieki ir sastopami aukstākā vidē, bet mazāki - siltākos reģionos. Šo parādību parasti izskaidro ar ķermeņa virsmas un tilpuma attiecību: lielākiem ķermeņiem attiecīgi mazāka virsma uz tilpuma vienību, kas samazina siltuma zudumu aukstā klimatā.
Piemēram, lielākais lāču dzimtas pārstāvis ir polārlācis, bet vismazākie lāči ir sastopami subtropu apgabalos (panda). Lielākais tīģeris ir Sibīrijas tīģeris. Lielie vēlo ledus laikmeta zīdītāji kopumā bija lielāki nekā to pēcnācēji mūsdienās. Jāatzīmē, ka konkrētu piemēru salīdzināšanā ir nianses — piemēram, "giantālais" un "mazais" var attiekties uz dažādām taksonomiskām vai ģeogrāfiskām grupām, un dažkārt lokāli mazāki sugas pārstāvji var pastāvēt blakus lielākiem radiniekiem citviet.
Fizioloģiskais balsts — kāpēc tas notiek
Bergmana principa pamatojumā ir termoregulācija un siltuma ekonomija. Galvenais mehānisms ir virsmas/tilpuma attiecība (surface-area-to-volume ratio):
- mazākā virsma uz tilpuma vienību nozīmē, ka organisms zaudē siltumu lēnāk;
- aukstā vidē lielāks ķermeņa tilpums palīdz uzturēt ķermeņa temperatūru ar mazākiem enerģijas izdevumiem;
- papildus nozīme ir apmatojuma biezumam, zemādas taukiem un metabolisma līmenim — visi šie faktori ietekmē, kā organisms saglabā vai atdod siltumu.
Kur tas darbojas visbiežāk
Bergmana noteikums biežāk novērojams endotermās sugas — zīdītājiem un putniem —, jo to metabolisms pastāvīgi ražo siltumu un tie ir atkarīgi no enerģijas bilances, lai uzturētu nemainīgu ķermeņa temperatūru. Tomēr pētījumi reizēm atrod atbalstu arī ektotermajām sugām (piem., rāpuļiem un kukaiņiem), kur lielums var mainīties atkarībā no vidējām temperatūrām un sezonālās pieejamības.
Populācijas līmenis un fosilais ieraksts
Lai gan sākotnēji tas tika lietots attiecībā uz sugām, princips attiecas arī uz populācijām vienas sugas robežās — piemēram, viena suga var būt lielāka ziemeļu populācijās un mazāka dienvidu populācijās. Bergmana likums ir redzams arī izmirušās populācijās, ko parāda fosilais ieraksts. Īpaši interesanti ir Ģeoloģijas pārmaiņu piemēri: noteiktos paleogēna siltuma viļņos un krasiem klimatiskajiem notikumiem novērota sugu ķermeņa izmēra samazināšanās (retrospektīva"pundurdzimšana"), kas atspoguļo saistību starp temperatūru un ķermeņa izmēru.
Izņēmumi un citi ietekmējoši faktori
Bergmana noteikums nav universāls — ir daudz izņēmumu un alternatīvu skaidrojumu. Galvenie ietekmējošie faktori:
- Ekoloģiskie faktori: barības pieejamība, konkurence, plēsēju spiediens un biotiski faktori var būt svarīgāki par temperatūru;
- Ūdens vidē dzīvojoši organismi: jūras zīdītāji (piem., vaļi) ir ļoti lielāki galvenokārt termoregulācijas un peldošības dēļ, tāpēc attiecība uz Bergmana principu var būt sarežģītāka;
- Ģeogrāfiskas un evolūcijas robežas: ģenētiskās iespējas un vēsturiskā biogeogrāfija nosaka, cik elastīgs var būt ķermeņa izmērs;
- Alternatīvas "likumi": Allena likums (ķermeņa montāžas daļas garums mainās ar temperatūru) un Glogera likums (krāsojums mainās ar mitruma/klimata gradientu) papildina Bergmana skatu, norādot, ka vairākas adaptācijas vienlaikus ietekmē organismu morfoloģiju.
Starpdisciplināri novērojumi un kritika
Mūsdienu pētījumi izmanto plašas datu kopas, statistiku un ģeogrāfiskas analīzes, lai testētu Bergmana prasību. Dažkārt atbalsts ir spēcīgs, bet bieži vien rezultāti ir jūtīgi pret izvēlēto mērvienību (ķermeņa masa vai ķermeņa ilgums), ģeogrāfisko mērogu un izmantotajiem klimatiskajiem mainīgajiem. Kritika norāda, ka vienkārša sakarība "aukstāks = lielāks" nespēj pilnībā skaidrot sarežģītas ekoloģiskas dinamiskas sistēmas.
Nozīme klimata pārmaiņu kontekstā
Bergmana noteikums ir aktuāls arī mūsdienu klimata pārmaiņu pētījumos: pastāv prognozes, ka globālas sasilšanas gadījumā dažu sugu vidējais ķermeņa izmērs var samazināties, jo siltāks klimats dod priekšrocības mazākām ķermeņa proporcijām. Tas var ietekmēt sugu ekoloģiju, medību/ieguves efektivitāti un ekosistēmu pakalpojumus.
Kopsavilkums
Bergmana noteikums ir noderīgs vispārinājums, kas palīdz saprast sakarības starp ķermeņa izmēru un klimatu plašos taksonomos un ģeogrāfiskos mērogos. Tomēr tas nav absolūts likums — konkrētās sugas un reģioni bieži parāda izņēmumus, ko nosaka barības pieejamība, evolūcijas vēsture, dzīvesveids un citi vides faktori. Zinātniekiem turpina būt interese par šo parādību, jo tā savieno fizioloģiju, evolūciju un vides zinātni, kā arī dod ieskatu potenciālajās reakcijās uz mainīgu klimatu.
Jautājumi un atbildes
J: Kas ir Bergmana likums?
A: Bergmana likums ir ekoģeogrāfijas princips, kas nosaka, ka plaši izplatītas grupas dzīvnieki parasti ir lielāki aukstākā vidē un mazāki siltākos reģionos.
J: Kas atklāja Bergmana likumu?
A: Šis noteikums ir nosaukts 19. gadsimta vācu biologa Kārļa Bergmana vārdā, kurš šo likumsakarību aprakstīja 1847. gadā, lai gan viņš nebija pirmais, kas to pamanīja.
J: Vai Bergmaņa noteikums attiecas tikai uz sugām vai arī populācijām?
A.: Lai gan sākotnēji Bergmaņa noteikums attiecās uz sugām, šķiet, ka tas attiecas arī uz populācijām sugas iekšienē.
Vai Bergmaņa noteikums attiecas tikai uz zīdītājiem un putniem?
A: Bergmaņa likums visbiežāk tiek attiecināts uz zīdītājiem un putniem, kas ir endotermās sugas, bet daži pētnieki ir atraduši pierādījumus šim noteikumam arī pētījumos par ektotermajām sugām.
J: Vai ir kādi izņēmumi no Bergmana noteikuma?
A: Jā, Bergmaņa noteikumam ir izņēmumi, lai gan šķiet, ka tas attiecas uz daudziem zīdītājiem un putniem.
J: Vai Bergmaņa noteikums attiecas tikai uz dzīviem dzīvniekiem?
A.: Nē, Bergmaņa noteikums ir aprakstīts arī izmirušām populācijām, kas ir saglabājušās fosiliju liecībās.
J: Vai pagātnē ārkārtīgi siltos periodos zīdītāji bija pundurveidīgi?
A: Jā, divos ārkārtīgi siltos, bet īsos paleogēna laikos notika atgriezeniska zīdītāju pundurkaulība.
Meklēt