Животные и континенты (Популярная зоогеография)

Закон Бергмана. Шерстный покров млекопитающих, особенно густой и пышный в высоких широтах, и оперенье и теплый пух птиц защищают организм животного от переохлаждения. Однако проблема терморегуляции не решается полностью лишь с помощью различных приспособлений покровных тканей.

В 1847 году в Гёттингене было издано исследование немецкого зоолога Карла Бергмана «О связи экономии тепла у животных с их размером». Карл Бергман обратил внимание на то, что животные — обитатели областей холодного климата — по размеру обычно крупнее, чем особи тех же видов, обитающие в более теплом климате. Это не случайность, а итог жизненно важного приспособления животных, основанного на простой математической закономерности. Ведь потеря тепла происходит через поверхность тела, и, чем эта поверхность больше относительно объема тела, тем потеря тепла больше. А более крупные по объему организмы обладают относительно меньшей поверхностью на единицу веса (массы).

Если для примера взять куб со стороной в 1 сантиметр, сделанный из вещества с удельным весом 1 г куб. см, то общая площадь поверхности всех шести граней составит 6 квадратных сантиметров, а объем — 1 кубический сантиметр, то есть массу в 1 грамм. При исчислении поверхности куба на единицу массы получаем 6 квадратных сантиметров/грамм.

Если затем взять куб со стороной в 2 сантиметра, то есть вдвое большей, то поверхность шести граней составит 24 квадратных сантиметра, а объем — 8 кубических сантиметров и соответственно масса — 8 граммов. При расчете величины поверхности, приходящейся на единицу объема или массы, получается 3 квадратных сантиметра/грамм. Итак, у куба, который вдвое больше по объему, относительная поверхность оказалась вдвое меньшей.

На языке биолога эта закономерность означает, что животное с размерами вдвое большими отдает тепла вдвое меньше на единицу массы тела (естественно, при прочих равных условиях). Следовательно, более крупное животное, отдавая относительно меньше тепла на единицу веса, может потреблять относительно меньше корма, чем животное малого размера. Это означает, что при ограниченности кормовой базы легче выживает более крупное животное, чем небольшое по размеру.

Эта закономерность составляет сущность зоогеографического закона Бергмана. Примеры, его подтверждающие, многочисленны во всех частях света. Так, например, дикие кабаны из Южной Испании имеют черепа длиной в среднем 32 сантиметра, в Польше — около 41 сантиметра, в Белоруссии — 46, а в Сибири встречаются огромные кабаны с длиной черепа 56 сантиметров. Изменение размеров животных в соответствии с законом Бергмана можно наблюдать у зайцев-беляков, косуль, лисиц, волков, медведей и у других видов млекопитающих. На пространствах Европы эти звери становятся меньше в направлении к юго-западу и, напротив, увеличиваются к северу и востоку в тех районах, где зимы суровее.

Географические изменения размеров у птиц также следуют принципам закона Бергмана. Например, рогатые жаворонки (Eremophylla alpestris), обитающие в Северной Америке, четко демонстрируют эту закономерность, о чем можно судить по изменениям длины крыла: у жаворонков с берегов Гудзонова залива длина крыла составляет 111 сантиметров, у птиц из штата Невада — 102 сантиметра, а на острове Санта-Барбара, у побережья Калифорнии, — только 97 сантиметров. Подвиды животных из холодных районов обычно превосходят по размеру особей подвидов из более низких широт с теплым климатом. Так, например, европейский голубой зимородок (Alcedo atthis ispida), красивая широко распространенная по небольшим рекам, но всюду немногочисленная птица, оказывается самой большой по сравнению с другими подвидами этого зимородка: Alcedo atthis pallida — бледным голубым зимородком, населяющим Сирию и Палестину, и бенгальским Alcedo atthis bengalensis — самым маленьким из голубых зимородков, живущим в Индии и Индонезии. Точно так же европейский подвид иволги (Oriolus oriolus oriolus) заметно превосходит по размерам восточную иволгу (Oriolus oriolus kundoo) из Афганистана и центральных районов Индии.