Étant donné que le transfert de chaleur dans le corps se produit à travers la surface du corps, la thermorégulation des animaux dépend dans une large mesure du rapport entre la taille de la surface et le poids corporel. Les organismes plus grands ont relativement moins de surface par unité de masse. Ensuite, il devient clair pourquoi, dans des espèces étroitement apparentées du même genre ou dans des sous-espèces de la même espèce, des animaux plus gros se trouvent dans les parties froides de la gamme.

Dans l'hémisphère nord, une augmentation de la taille des animaux est observée à mesure que vous vous déplacez vers le nord, dans le sud - vers le sud. Cette généralisation, faite dès 1847 par K. Bergmann, s'appelait la règle de Bergmann. Il existe de nombreux exemples illustrant la règle de Bergmann. Ainsi, la longueur du crâne chez les sous-espèces de sangliers du sud de l'Espagne est d'environ 32 cm, de Pologne - environ 41 cm, de Biélorussie - 46 cm, de Sibérie - jusqu'à 56 cm. La même chose est observée chez les loups, les ours, renards, chevreuils, lièvres et autres animaux. Les plus grands ours bruns vivent dans le nord-est de la Sibérie et de l'Alaska. Les plus petits lièvres bruns vivent en Espagne, et le plus grand - en voie du milieu URSS à la frontière nord de son aire de répartition. Cette règle s'applique également aux oiseaux. Par exemple, la longueur des ailes (un indicateur de la taille globale) des alouettes hausse-col du Canada est de 111 cm, de la Californie - seulement 97 cm; l'oriole européen est beaucoup plus grand que ses parents d'Afghanistan et d'Inde. L'exemple des pingouins est très typique. Le plus petit est le pingouin des Galapagos, vivant dans zone tropicale, seulement environ 50 cm de hauteur.Dans le climat tempéré de la Terre de Feu, il y a un pingouin huppé, atteignant 65 cm.Sur la côte antarctique, le plus grand des pingouins, l'empereur, vit à 120 cm ou plus de haut. Cependant, il existe des exceptions à la règle de Bergmann, qui sont souvent explicables. Premièrement, ce sont des oiseaux migrateurs. En hiver, ils migrent vers des climats plus chauds et ne connaissent pas beaucoup d'action. basses températures. Deuxièmement, les petits animaux (rongeurs, insectivores) vivant dans des terriers, où le microclimat est relativement plus doux. Enfin, ce sont des animaux insulaires qui obéissent à des schémas spécifiques.

Il faut dire que VG Geptner (1936) a attiré l'attention sur une régularité très intéressante qui développe la règle de Bergmann : sur les continents il existe des centres de taille maximale et minimale d'espèces. Au Paléarctique, le centre de la taille maximale des animaux est Chukotka et le minimum est l'Algérie. Dans le Néarctique, l'Alaska et la Floride, respectivement. Développer et compléter la règle de Bergmann est une caractéristique remarquée par les zoologistes dans la structure des animaux vivant dans les régions froides du globe. Il s'est avéré que chez les animaux homoiothermes, les sous-espèces de la même espèce ou des espèces étroitement apparentées du même genre ont plus queues courtes, les oreilles et les membres que leurs plus proches parents des régions chaudes. Les pattes et le cou des animaux nordiques sont plus fins et plus étroits. Ce phénomène s'appelle la règle d'Allen. Sa signification biologique est la même : une diminution de la surface du corps par rapport à sa masse et, par conséquent, une diminution des transferts de chaleur. La règle d'Allen est illustrée de manière convaincante par la taille des oreilles et des pattes des lièvres. Dans les lièvres de grès d'Asie centrale longues jambes et les oreilles, tandis que le lièvre européen et, en particulier, les Blancs du Nord ont des pattes et des oreilles relativement courtes. L'exemple des renards est encore plus révélateur. Dans les conditions du climat chaud de l'Afrique du Nord, vit le plus petit et en même temps le renard aux oreilles les plus longues, le renard fennec; dans notre toundra vit un renard polaire court avec des oreilles courtes et un museau. Le renard européen est quelque chose entre les deux.

Bien entendu, toutes les adaptations ne peuvent se réduire à une seule réaction à la température. En ce sens, l'influence du climat dans son ensemble est essentielle, ce que confirme la règle dite de Gloger. Selon cette règle, les sous-espèces de la même espèce ou les espèces les plus proches du même genre d'animaux homoiothermes vivant dans des régions aux climats différents ont des couleurs différentes. Dans les formes des parties chaudes et humides du globe, il est plus sombre et plus saturé. Cela est dû à l'accumulation de pigments d'eumélanine dans le corps. Dans les formes des régions sèches et chaudes, la couleur claire (rouge, jaune-brun) prévaut, car dans ces conditions climatiques d'autres pigments, les phéomélanines, sont concentrés dans le tégument des animaux. C'est pourquoi les animaux du désert ont une couleur spéciale qui s'harmonise avec le substrat, la couleur dite du désert. Il existe de nombreux exemples illustrant la règle de Gloger. Essentiellement, toute la faune désertique de notre Asie centrale et le Kazakhstan est soumis à cette règle.

La dépendance de la taille, de la taille des parties saillantes du corps et de la couleur des animaux à la répartition géographique est un phénomène d'isomorphisme géographique. Cela se traduit par le fait que chez les animaux de certains pays caractère général addition et coloration. Ceci est mieux illustré par les habitants du désert d'Asie, d'Afrique et d'Australie, qui, malgré toute la différence de leur position systématique, ont une apparence similaire.

Nous soulignons une fois de plus que les régularités répertoriées se manifestent au sein d'une espèce, moins souvent au sein d'un genre, mais entre des espèces étroitement apparentées.

En plus de ces facteurs environnementaux, la lumière joue un rôle important dans la vie des animaux terrestres. Cependant, il n'y a pas ici de dépendance directe, comme on l'observe chez les plantes. Cependant, il est. Cela se traduit au moins par l'existence de formes diurnes et nocturnes. Il convient de noter que ce n'est pas l'éclairage lui-même qui joue un rôle, mais la quantité de lumière. Dans la zone tropicale, ce facteur n'a pas une importance particulière en raison de sa constance, mais dans les latitudes tempérées et circumpolaires, la situation change. Comme vous le savez, la durée du jour dépend de la période de l'année. Seule une longue journée polaire (sa durée est de plusieurs semaines) peut expliquer le fait que les oiseaux migrateurs du Grand Nord suivent un bref délais faire éclore et nourrir les poussins, car les insectes leur servent de nourriture et ils sont actifs 24 heures sur 24.

Une abondance de lumière repousse vers le nord les frontières de la vie pour de nombreuses espèces. La courte journée d'hiver ne permet même pas aux oiseaux qui aiment le froid d'obtenir suffisamment de nourriture pour compenser les coûts énergétiques, et ils sont obligés de migrer vers le sud.

Un facteur puissant régulant le cycle de vie d'un certain nombre d'animaux est la durée des heures de clarté. Le phénomène de photopériodisme, à l'explication duquel le zoologiste soviétique A. S. Danilevsky a apporté une contribution significative, détermine le développement d'un certain nombre de générations d'insectes au cours de l'année, ainsi que la possibilité d'étendre les gammes d'animaux à d'autres zones latitudinales .

La photophilicité ou la photophobicité des animaux peut être un indicateur de leur relation avec le climat. Ainsi, de nombreuses formes désertiques n'apparaissent ouvertement qu'au crépuscule ou la nuit, non pas parce qu'elles sont des "photophobes convaincus", mais, apparemment, en raison du fait qu'il y a plus de vapeur d'eau dans l'air la nuit. Autrement dit, dans les régions chaudes et sèches, les climats « diurnes » et « nocturnes » sont différents. Cela permet à la fois aux vrais xérophiles et aux animaux qui ont besoin d'une humidité plus élevée d'y vivre.

à l'essentiel facteurs climatiques le vent doit aussi être pris en compte. Il y a des endroits sur le globe où il souffle constamment et avec une grande force. Cela est particulièrement vrai pour les côtes maritimes et les îles. Ici, en règle générale, il n'y a pas d'insectes volants - papillons, mouches, petites abeilles, guêpes, alors qu'ils vivent sur le continent voisin. L'absence de ces insectes entraîne l'absence de chauves-souris qui s'en nourrissent. Pour les îles océaniques, les insectes sans ailes sont typiques, ce qui réduit le risque qu'ils finissent dans la mer. Ainsi, le vent détermine dans une certaine mesure la composition de la faune.

À leur tour, les oiseaux à nez tubulaire - albatros, pétrels, frégates - sont confinés dans des zones à vents constants. Ces oiseaux sont capables de planer au-dessus de l'eau, en utilisant les courants d'air et sans gaspiller d'effort musculaire en mouvement.

La nature du substrat, c'est-à-dire le sol, joue également un rôle important dans la vie des animaux terrestres. En même temps, non seulement la chimie du sol est importante, mais aussi sa propriétés physiques. Il existe une dépendance de la répartition des animaux sur la présence de sels dans le sol. Les arthropodes sont les plus sensibles à la salinité du sol. Par exemple, les coléoptères du genre Blédius, comme de nombreux carabes, ne se trouvent généralement que dans les sols salins. Ces animaux sont halophiles. De nombreux animaux sont également sensibles au type de roches. Sur les roches calcaires, par exemple, vivent des mollusques dont la coquille est construite en chaux.

Cependant, le plus souvent la chimie du sol a un effet indirect sur les animaux, notamment par le biais des plantes fourragères. Le rôle du facteur alimentaire dans la vie des animaux est bien connu. Aucun des organismes ne peut se passer de nourriture, car grâce aux nutriments, ils reçoivent de l'énergie et des matériaux pour la construction propre corps. Comme déjà mentionné, les animaux en général existent aux dépens des plantes. Les hétérotrophes n'utilisent que des composés organiques prêts à l'emploi. Il convient de noter que la diversité des espèces de plantes et d'animaux terrestres crée un certain nombre de différences propres aux écosystèmes terrestres.

En 1847, Carl Gustav Bergmann, qui travaillait à l'Université de Göttingen, a formulé une règle qui, sous une forme simplifiée, ressemble à ceci : « Dans un climat plus chaud, les animaux à sang chaud d'une espèce ou d'une espèce similaire sont plus petits, et dans un climat plus froid, ils sont plus gros.

Au début, les conclusions du biologiste, anatomiste et physiologiste allemand ont été accueillies avec doute par la communauté scientifique, mais au fil du temps, il est devenu évident que Bergman décrivait le plus précisément possible l'un des principes de l'évolution.

En effet, un tel modèle non seulement existe, mais est également clairement visible. Par exemple, chez un animal qui possède l'un des habitats les plus larges - un loup. Le loup arabe, qui vit à Oman, en Israël et dans d'autres pays du Moyen-Orient, est une petite créature maigre pesant environ 15 kilogrammes. Malgré sa taille, c'est un prédateur féroce, symbole biblique de méchanceté et de rage.

Loup des bois du Nord et loup égyptien (ci-dessous)

En Alaska et dans le nord du Canada, il y a des loups deux fois plus gros et cinq fois plus lourds. Les loups du nord de l'Inde, qui ont élevé Mowgli, ont à peine atteint un poids d'un quart de centième, mais la bête sur laquelle Ivan Tsarevich est monté aurait tiré, s'il existait vraiment, pas moins de 60 kilogrammes, comme un loup endurci. de la zone forestière de la Russie.

Une situation similaire avec le couguar. La variation de poids chez les individus vivant à l'équateur et dans le sud du Canada ou de l'Argentine est de 60 à 110 et même, dans des cas exceptionnels, à 120 kilogrammes.

Les changements sont perceptibles au fur et à mesure que vous escaladez les montagnes. Plus il fait haut et, par conséquent, plus il fait froid, plus les animaux sont gros. Si nous considérons des animaux d'espèces étroitement apparentées, la règle de Bergman est encore plus évidente: l'ours malais, dont le poids moyen est de 45 kilogrammes, a un poids dix fois inférieur à celui de l'ours polaire moyen.

L'ours polaire est l'un des plus grands mammifères terrestres de l'ordre des carnivores. Sa longueur atteint 3 m, son poids jusqu'à 1 tonne et vit dans les régions subpolaires de l'hémisphère nord de la Terre.

L'ours malais est le plus petit représentant de la famille des ours : il ne dépasse pas 1,5 m de long et vit en Inde.

Vous voulez de grandes différences? S'il vous plaît! Placez-vous mentalement à côté du plus petit cerf du sud, le kanchil de Sumatra, et du plus grand cerf du nord, l'élan du Kamtchatka ou de l'Alaska. La différence est tout simplement fantastique : 25 centimètres au garrot et 1200 grammes de poids pour le premier et près de 2,5 mètres et 650 kilogrammes pour le second. Une telle comparaison n'est peut-être pas très exacte, mais elle est claire.

ÉCONOMISEZ LA CHALEUR

Quel est le secret pour lequel les animaux grandissent à mesure que le climat se refroidit ? Tout est question de thermorégulation. Plus il fait froid, plus il est important de conserver la chaleur corporelle pour minimiser le transfert de chaleur vers l'environnement. Après tout, maintenir une température corporelle constante nécessite de l'énergie, c'est-à-dire de la nourriture. Il doit être extrait, ce qui signifie dépenser de l'énergie. Pourquoi le gaspiller à nouveau ?

À première vue, plus la surface du corps est grande, plus la perte de chaleur est importante. créature. Mais il est inutile de considérer les pertes de chaleur en elles-mêmes - leur relation avec la production de chaleur est importante. Les animaux non seulement perdent de la chaleur, mais en produisent également, et plus le volume du corps est grand, plus il libère de joules dans l'atmosphère.

De minuscules cerfs et wapitis kanchil d'Alaska

Avec l'augmentation de la taille corporelle, l'augmentation du volume dépasse l'augmentation de la surface: chez un animal qui devient deux fois plus large, plus grand et plus long, la surface corporelle augmentera de quatre fois et le volume de huit fois.

Ainsi, le rapport entre la perte de chaleur et sa production sera deux fois plus bénéfique pour l'animal "adulte". En réalité, bien sûr, tout n'est pas si précis mathématiquement, mais la tendance n'est que cela.

Bien sûr, comme toute règle liée à la nature vivante - c'est-à-dire au plus complexe systèmes dynamiques de nombreux composants, il existe des exceptions à la règle de Bergman. Leurs raisons peuvent être très diverses.

De la rareté de l'approvisionnement alimentaire, qui ne permet tout simplement pas aux animaux de "prendre du poids" et les oblige à devenir plus petits, à la réinstallation des animaux en dehors de leur aire de répartition habituelle. Dans de telles situations, l'image peut ne pas être "idéale" car il ne s'est pas écoulé suffisamment de temps.

Les animaux qui ont migré vers le nord ou le sud n'ont pas encore évolué, car, comme la plupart des processus similaires, chez les animaux à sang chaud, le changement de taille dû au climat est assez rapide selon les normes paléontologiques, mais plus lent que vous ne pouvez le voir à "l'œil nu". .

Cependant, les plus gros animaux - éléphants, hippopotames, girafes - vivent là où il fait très chaud. Et cela ne contredit pas la règle de Bergman. Des ressources alimentaires extrêmement abondantes sont à la disposition de ces géants. Et il serait étrange de ne pas les utiliser - puisque vous pouvez manger jusqu'à grandes tailles, ce qui en soi est agréable, mais en même temps "sortez" de la menace des prédateurs qui ne peuvent pas faire face aux géants.

Mais ces animaux risquent constamment de surchauffer, car leur production de chaleur est énorme - par conséquent, pour résoudre les problèmes de transfert de chaleur, ils doivent recourir à toutes sortes d'astuces. Par exemple, rester assis dans l'eau la plupart du temps, comme les hippopotames, ou faire pousser des oreilles énormes, comme les éléphants.

PÔLE PLUS PROCHE - OREILLES PLUS PETITES

La règle de Bergman est rarement considérée isolément d'une autre règle écogéographique, dont la paternité appartient au zoologiste américain Joel Allen. En 1877, Allen publie un ouvrage dans lequel il attire l'attention des spécialistes sur la relation entre le climat et la structure corporelle des animaux à sang chaud d'espèces apparentées : plus le climat est froid, plus les parties saillantes de leur corps sont petites par rapport à sa taille globale.

Inversement, plus le climat est chaud, plus les oreilles, la queue et les pattes sont longues. Encore une fois, vous n'avez pas besoin d'aller bien loin pour trouver des exemples : le renard fennec et le renard arctique. Le renard du désert est célèbre pour ses énormes oreilles de voile, tandis que le renard a de petites oreilles, dépassant à peine de la laine épaisse en hiver.

Renard arctique et renard (ci-dessous)

Les éléphants indiens et africains vivent dans un climat chaud, et leur parent le mammouth sibérien vivait au pays du gel. À Éléphant d'Afrique d'énormes oreilles, l'Indien est sensiblement plus petit et le mammouth était complètement irrespectueux selon les normes des éléphants.

Les régularités dans la taille des parties saillantes du corps sont également associées au transfert de chaleur. À travers les queues, les oreilles et les pattes, il y a un transfert de chaleur actif, donc dans le nord ou dans les hautes terres, il est avantageux de minimiser leur taille. Et nous parlons ici non seulement de la vaine perte de chaleur, mais aussi de la façon de garder le corps intact. Les longues queues et les grandes oreilles peuvent simplement geler pour que la nécrose des tissus se développe - cela arrive parfois avec les chiens que les citadins amènent dans la toundra depuis des endroits au climat tempéré. Dans de tels cas, les oreilles et la queue des malheureux quadrupèdes doivent être amputées.

Éléphant indien

Et là où il fait chaud, à longue queue et à oreilles, c'est l'endroit le plus approprié. Étant donné que la perte de chaleur active se produit à travers ces organes, ils ne sont pas ici un fardeau, mais au contraire un moyen de refroidir le corps, agissant comme un radiateur de refroidissement d'ordinateur. Prenons un éléphant comme exemple. Ses grandes oreilles vascularisées reçoivent le sang.

Ici, il se refroidit, dégageant de la chaleur dans l'environnement et retourne au corps. La même chose peut être dite à propos des processus dans le coffre. Nous ne savons pas, mais supposons seulement à quel point il était énergivore pour les mammouths de posséder un coffre. Les anciens animaux ont été sauvés par le fait que le tronc était recouvert d'une couche de graisse assez solide et, comme le reste du corps du mammouth, était recouvert de poils épais.

Existe-t-il d'autres règles décrivant la dépendance de l'apparition des animaux au climat? En 1833, c'est-à-dire avant que Bergmann ne postule son règne, l'ornithologue allemand Konstantin Wilhelm Gloger, qui travaillait à Breslau (aujourd'hui Wroclaw), remarqua que chez les espèces d'oiseaux apparentées (et, comme d'autres observations l'ont montré, chez les mammifères et certains insectes aussi) , la pigmentation est plus diversifiée et plus brillante dans les climats chauds et humides que dans les climats froids et secs.

Ceux qui ont eu la chance d'entrer dans le dépôt du Musée zoologique de l'Université d'État de Moscou ont pu voir des dizaines de peaux de loups suspendues les unes après les autres. Brun rougeâtre pas plus d'un mètre de long, fauve un peu plus long, gris encore plus long et, enfin, énorme, à taille humaine, presque blanc avec un léger mélange de poils gris et noirs. Les loups rouges du sud et blancs du nord sont un exemple de la règle de Gloger.

Un autre exemple est l'étourneau rose, un habitant de pays chauds, et un étourneau sansonnet ordinaire, sombre avec une tache claire. Au début, on supposait qu'une telle répartition était due au besoin de camouflage: parmi la verdure éclatante aux pétales de fleurs multicolores, il est facile de rater l'oiseau de paradis avec sa débauche de couleurs en plumage, mais le lagopède sera être bien en vue.

Étourneau sansonnet et commun (ci-dessous)

Et le colibri arc-en-ciel sera tout aussi mal à l'aise dans la toundra - et il est probable que même avant qu'il ne gèle, l'oiseau sera entre les dents ou les griffes de quelqu'un. La version masquante n'est toujours pas démentie, mais il s'est avéré qu'un autre facteur est à l'œuvre ici : dans un environnement chaud et humide, la synthèse des pigments se déroule plus activement.

Il existe une exception intéressante à la règle de Gloger. C'est ce qu'on appelle le mélanisme industriel, d'abord découvert en Angleterre puis en Amérique du Nord. Les papillons qui vivent dans des endroits où l'industrie est développée peuvent en servir d'exemple. Les usines rejetaient de la fumée et de la suie, des troncs de bouleau et des lichens s'assombrissaient. Les papillons blancs sur leur fond sont devenus perceptibles, ils ont été mangés par les oiseaux.

Ces insectes ont survécu qui, en raison d'une mutation aléatoire, se sont avérés mélanistes (noirs). Peu à peu, le nombre d'individus noirs dans les populations a commencé à atteindre 90%, mais il était une fois 99% étaient blancs.

Veniamin Shekhtman
Magazine DÉCOUVERTE août 2014

L'auteur, amoureux de sa science - la zoogéographie, affirme et prouve qu'elle est aussi intéressante que tout ce qui touche à la vie des animaux en liberté. Il parle d'une manière étonnamment accessible des propriétés biologiques des animaux qui les aident à exister dans un certain environnement, des liens de la faune avec les formations végétales, de la répartition des animaux à travers le globe et sur les facteurs limitant leur peuplement, sur l'histoire du développement de la faune sur les différents continents.

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Loi de Gloger. Déjà au siècle dernier, les zoologistes notaient que les animaux terrestres vivant dans des zones à climat humide, s'avèrent être de couleur plus foncée que les animaux de la même espèce ou d'espèces proches habitant les régions arides. Ce phénomène a été scientifiquement analysé et formulé comme règle zoogéographique par Konstantin Albert Gloger, qui a publié en 1833 à Wroclaw le livre "Changements chez les oiseaux sous l'influence du climat".

Le modèle noté s'est avéré être commun aux vertébrés et aux invertébrés. Expériences en laboratoire avec des grillons des champs (Gryllus campestris) a montré qu'en gardant des grillons dans une pièce où humidité relative air 60–80%, ils ont acquis une riche couleur sombre.

Les oiseaux se sont avérés être des participants involontaires à une telle expérience - des gros pinsons de taille moyenne (Munia flaviprymna) vivant dans l'intérieur désertique de l'Australie. Plusieurs oiseaux de cette espèce désertique de couleur claire ont été introduits en Angleterre et gardés en captivité. Après trois ans de vie dans l'humidité Climat anglais des taches sombres sont apparues sur le plumage des oiseaux, renforçant la similitude de cette espèce désertique avec une espèce proche de couleur foncée, le chardonneret munia castaneithorax, vivant dans les forêts côtières humides d'Australie.

Plus tard, ce modèle a été confirmé par de nombreux exemples. Le plus simple d'entre eux : la variabilité des gastéropodes Arianta arbustorum et Succinea pfeifferi, vivant en Europe centrale et orientale, grenouille rousse (Rana temporaire) et lézard vivipare (Lacerta vivipara). Fait intéressant, les taupes américaines Scapanus dans les États de Washington et de l'Oregon, ils ont une fourrure noire, dans le nord de la Californie, où le climat est plus sec, ils sont brunâtres, et dans le sud de la Californie, où il fait encore plus sec, leur fourrure est légère, argentée. Cette régularité biogéographique s'appelle la loi de Gloger.

La couleur et l'intensité de la couleur du tégument externe des animaux dépendent de la quantité de pigment - la mélanine, et non seulement de l'humidité de l'air, mais également de la température de l'environnement qui influencent sa formation. Les basses températures provoquent un éclaircissement de la couleur, Chauffer au contraire, assombrir. L'effet cumulé sur le corps d'un animal de ces deux facteurs (humidité de l'environnement et sa température) donne juste l'effet résultant que nous observons habituellement. Dans certains cas, il existe des exceptions à la loi de Gloger en raison de différentes combinaisons l'humidité et la température de l'air. Ainsi, la laine des loups de Biélorussie a une couleur plus claire et cendrée que celle des loups des Pyrénées - plutôt sombre, avec une teinte brunâtre.

Température. La température ambiante est un facteur puissant qui influence et souvent détermine la répartition des organismes vivants sur terre. Les fluctuations de température sur terre, y compris la température de la surface du sol, ont une très large gamme - de +80° à -70°C. Et dans les océans, c'est presque 5 fois moins : de + 30° à -2 C.

Les changements de température sur terre peuvent parfois être très rapides. Certaines zones naturelles se caractérisent par une variation de la température ambiante de plusieurs dizaines de degrés au cours de la journée. De tels contrastes de température ne connaissent pas le milieu aquatique.

Chez les animaux terrestres, dans de nombreux cas, une profonde différenciation des organismes s'est développée en fonction de leurs exigences pour les conditions thermiques de leur milieu de vie.

Les animaux sont sténothermes et eurythermes. Chaque espèce animale possède sa propre gamme de températures les plus favorables à la vie, que l'on appelle l'optimum de température de cette espèce. Cette plage de température, c'est-à-dire les limites de l'optimum de température, peut être relativement large chez certaines espèces, alors que chez d'autres, elle ne couvre que quelques degrés. Si l'optimum de température pour une espèce est étroit et que l'activité vitale normale de l'organisme est perturbée lorsqu'il dépasse cette limite de température, et aussi si l'animal ne tolère pas les fluctuations de la température ambiante, alors cette espèce est dite sténothermique.

Au contraire, les animaux qui existent avec succès dans une large gamme de températures environnementales, c'est-à-dire ayant un optimum de température d'une grande variété d'indicateurs, sont appelés espèces eurythermales. Ils ne meurent généralement pas, même s'ils doivent exister pendant un certain temps dans des conditions qui vont au-delà de l'optimum de température.

Il y a relativement plus d'organismes sténothermes dans l'océan que sur terre. Parmi les espèces sténothermes, se distinguent les espèces frileuses ou oligothermes, comme par exemple l'ours polaire et le bœuf musqué ; thermophiles ou polythermiques (girafes, les grands singes, termites, etc.), et les animaux qui ont besoin d'une température modérée mais constante de l'environnement pour leur existence. Il y en a peu en général.

Les espèces eurythermiques sont les plus caractéristiques de latitudes tempérées, où le contraste saisonnier des conditions de vie s'exprime bien. Les organismes eurythermes ont tendance à large utilisation. Par exemple, la gamme d'espèces (région de répartition géographique) du crapaud commun (Bufo bufo) s'étend de l'Afrique du Nord au sud à la Suède au nord, où cet amphibien se trouve aussi loin au nord que Stockholm. Et sur le continent nord-américain, un autre type de crapaud (Bufo terrestris) trouvé dans la région de la Floride à la baie d'Hudson. Le loup, la belette, l'hermine et de nombreux autres mammifères et oiseaux vivant aussi bien dans la toundra que dans les steppes et les déserts chauds ont une aire de répartition non moins étendue.

Si dans une zone naturelle une zone isolée apparaît avec un régime climatique spécial ressemblant aux conditions d'une autre zone (par exemple, avec un microclimat plus chaud), alors un tel endroit peut être habité par des animaux qui ne sont pas caractéristiques de cette zone. C'est ainsi que surgissent les "avant-postes" faune du sud, repoussées vers le nord et ressemblant à des "îlots" d'espèces méridionales, dont l'optimum de température ne correspond pas à la zone naturelle. Une telle "île" de faune thermophile a été trouvée en Allemagne, dans les environs de Fribourg, dans le coin sud-ouest de la Forêt-Noire. En Pologne, il existe une "île" similaire dans les environs de Krzyzanowice, dans la vallée de Nida.

L'effet biologique des températures élevées et basses est différent. À une température d'environ 55 ° C, les protéines du protoplasme des cellules coagulent et la plupart des animaux meurent. Les basses températures ne provoquent pas la coagulation des protéines, c'est pourquoi de nombreux animaux se sont adaptés pour supporter les basses températures, en hibernation ou dans un état anabiotique profond, après quoi, lorsque des conditions favorables se présentent, ils sont capables de reprendre une vie active.

La réaction à la température diffère considérablement chez les animaux dits à sang froid et à sang chaud.

Animaux à sang froid. Le sang froid, ou, comme disent les scientifiques, poïkilotherme, comprend la grande majorité des espèces animales : tous les invertébrés et vertébrés inférieurs, jusqu'aux reptiles compris. La température corporelle des animaux à sang froid est proche ou égale à la température ambiante et évolue en fonction de l'évolution de cette dernière. Une vague de froid se produit - et le corps d'un animal à sang froid devient plus froid.Lors du réchauffement, la température corporelle augmente. Dans les déserts marqués températures maximales corps proches de 50 °C chez les jeunes mantes religieuses (genre Mante) et des sauterelles se déplaçant sur le sable dont la température atteint 50,8 °C.

Chez les insectes hivernant dans les climats tempérés (par exemple, en Pologne ou en Europe centrale et orientale en général), la température corporelle (ou pupes et œufs) est proche de 0°.

La plupart des animaux à sang froid préfèrent les climats chauds et la plupart d'entre eux vivent sous les tropiques. Si nous divisons conventionnellement la terre en une zone froide, tempérée et chaude, alors le nombre d'espèces d'arthropodes correspondrait en conséquence à 1:4:18.

Chez les espèces de papillons qui aiment le froid et la chaleur de la famille Syntomidés dans ces ceintures, il y a des rapports encore plus expressifs - 1:3:63. Ce motif est également caractéristique des scorpions, des araignées, des mille-pattes et même des reptiles. Ainsi, en Pologne, sur une superficie de 312 000 kilomètres carrés, huit espèces de reptiles vivent, et sur l'île de Java, avec une superficie d'environ 132 000 kilomètres carrés seulement, 122 espèces sont connues.

Il est facile de comprendre ce modèle. Dans un climat chaud, les animaux à sang froid mènent une vie active tout au long de l'année, tandis qu'à mesure qu'ils se déplacent vers des régions plus froides, le temps de manifestation de leur vie active est de plus en plus limité par un raccourcissement de la saison des températures favorables, et l'hiver, le le début du printemps et la fin de l'automne deviennent une période de repos long (hibernation, diapause, anabiose).

L'intensité du métabolisme dans le corps d'un animal dépend de manière complexe de la température ambiante. On pense que la vitesse des processus biochimiques augmente de 2 à 3 fois avec une augmentation de la température de 10 ° C. Cela se réfère, bien sûr, aux changements de température dans la gamme des indicateurs normaux, bien tolérés par ce type d'animal. La dépendance du taux de métabolisme (métabolisme) sur la température ambiante peut être étudiée expérimentalement.

Il a été établi que la larve du coléoptère de la farine (vers de farine) à une température ambiante de 15 ° C consomme 104 centimètres cubes d'oxygène par kilogramme de poids corporel en une heure, à 25 ° C - 300 centimètres cubes et à 32,5 ° C - 520 centimètres cubes.

L'accélération du processus métabolique réduit le temps nécessaire au corps pour passer par les étapes du développement individuel et raccourcit la durée de l'étape ontogénique. Avant la métamorphose, les larves auront besoin temps différent selon la température à laquelle ils étaient conservés auparavant.

Le taux de passage du stade nymphal par le tribolium de la farine (du moment de la nymphose à la sortie de la pupe de l'imago) en fonction de la température ambiante est présenté dans le tableau :

Température en degrés C	13,5	17	21	27	33
Temps en heures	1116	593	320	172	134

De cette expérience, on peut voir qu'une augmentation de la température de l'environnement d'environ 20 ° C a entraîné une réduction de la durée du stade nymphal de plus de 8 fois, c'est-à-dire que le développement a été considérablement accéléré.

Dans les conditions naturelles de la zone climatique tempérée, le taux de développement individuel de nombreux invertébrés est faible, l'hiver provoque une longue période de dépression de l'activité vitale et, par conséquent, le nombre de générations qui apparaissent en une année est faible ici - souvent un ou deux.

Dans un climat chaud, le taux de développement individuel des invertébrés est souvent plus élevé, les périodes de dépression sont plus courtes ou totalement absentes dans certaines zones naturelles et, par conséquent, plusieurs générations, voire plus de dix chez certaines espèces, peuvent se produire au cours de la période. an.

Pour illustrer ce schéma et imaginer clairement le potentiel de reproduction des invertébrés en climat chaud, nous allons calculer la taille de la progéniture de certaines espèces d'insectes prises sous condition, voire fictives, par exemple, représentées uniquement par des femelles qui se reproduisent par parthénogénèse, qui c'est-à-dire sans la participation des hommes. Et de telles espèces existent dans la nature !

Se développant dans les conditions les plus favorables, dans l'optimum situé pour les animaux à sang froid entre les tropiques, ils atteignent ici leurs plus grandes tailles. Les mille-pattes tropicaux atteignent une longueur de 15 et même 20 centimètres avec l'épaisseur d'un doigt, tandis que le plus grand mille-pattes des latitudes tempérées d'Europe ne dépasse pas 4 centimètres de long. Les scolopendres des pays équatoriaux sont gigantesques, jusqu'à 27 centimètres de long, et en Yougoslavie elles sont longueur maximale- 8-10 centimètres, en Pologne on ne les trouve plus du tout, là on ne peut que rencontrer kivsyakov (Lithobius).

Et ceci est une influence directe des conditions climatiques. Les animaux à sang froid des régions tropicales d'Amérique, d'Afrique et d'Asie sont de taille et d'apparence similaires, bien que leurs espèces soient généralement différentes sur différents continents.

Voici d'autres exemples du même modèle. Plusieurs espèces de scorpions se trouvent en Europe, mais la longueur des individus de chacune de ces espèces ne dépasse presque jamais trois centimètres. Plus d'espèces de scorpions vivent dans les basses latitudes, tandis que la supériorité absolue entre elles en taille appartient au scorpion impérial. (Pandinus imperator) recouvert d'une armure noire et atteignant 18 centimètres de long à partir bord d'attaque coquille à une pointe venimeuse à l'extrémité de l'abdomen. De tels "empereurs" vivent en Afrique de l'Ouest.

Les papillons tropicaux et les coléoptères fournissent de merveilleux exemples de gigantisme. Qu'il suffise de rappeler les papillons brésiliens, dont beaucoup ont une envergure de plus de 20 centimètres, le scarabée Hercule (Dynaste Hercule) 15 centimètres de long ou d'énormes insectes de la famille Belostome, extérieurement un peu comme un scorpion d'eau (nepa) vivant dans nos réservoirs européens, mais 10 centimètres plus long qu'elle. Le coléoptère goliath d'Afrique de l'Ouest n'est pas moins frappant que le scarabée Hercule. (Goliathus giganteus), bien qu'il n'atteigne qu'une longueur de 10 centimètres. Mais il a de terribles tiques de la taille d'un tiers de la longueur du corps, formées de deux cornes : l'une sur la tête et l'autre sur le premier segment du céphalothorax.

Sous les tropiques, il y a de grands gastéropodes de la famille Achatine, ayant des coquilles jusqu'à 17 centimètres de long et pesant plus de 500 grammes.

Des exemples non moins vifs et abondants sont parmi les sang-froid. Rappelons-nous les crocodiles peuplant principalement les eaux tropicales, énormes serpents- pythons, boas et anacondas. Sous les tropiques, très grand Serpent venimeux: par exemple serpents à lunettes - cobras (Naja) en Asie ou effrayantes vipères africaines (Bitis arietans et Bitis gabonica).

Les iguanes américains sont de grande taille (famille Iguanidés), ressemblant à nos lézards, et varans (famille Varanidés), habitant l'Afrique et les régions chaudes de l'Asie. La longueur du corps de nombreuses espèces de varans et d'iguanes dépasse souvent un mètre et demi. Le plus grand varan vivant est le dragon de Komodo. (Varanus komodoensis), habitant deux petites îles en Indonésie entre les îles de Sumbawa et Flores ; ce sont de véritables monstres de trois mètres de long avec un corps lourd et des membres puissants.

Animaux à sang chaud. Seuls les oiseaux et les mammifères ont le sang chaud. Des mécanismes physiologiques complexes leur permettent de maintenir une température corporelle constante et assez élevée. À diverses sortes Chez les oiseaux et les mammifères, la température corporelle n'est pas la même, mais toujours majoritairement comprise entre 30°C et 44°C. Chez un animal en bonne santé, les fluctuations de température ne dépassent généralement pas un demi-degré. Les exceptions sont les ornithorynques et les échidnés australiens, dont la température corporelle normale est inférieure à celle de tous les autres mammifères, et n'est que de 3°C. À de nombreuses caractéristiques de primitivité caractéristiques de ces anciens mammifères, s'ajoute une certaine dépendance de leur température corporelle à la température ambiante, qui s'exprime dans une plage plus large de fluctuations de température, atteignant 4 ° C à la fois au-dessus et en dessous de la norme moyenne, et qui les rend liés aux reptiles. .

Pour maintenir une température corporelle élevée et constante, le corps de l'animal dépense une grande quantité d'énergie, qui, en outre, est dépensée en rayonnement thermique. Par conséquent, les animaux à sang chaud doivent avoir un métabolisme intensif et mener une vie active, c'est-à-dire consommer beaucoup de nourriture et l'absorber rapidement, et ces processus, à leur tour, sont facilités par une température corporelle élevée.

Le sang chaud est une propriété inestimable des animaux, acquise au cours de l'évolution organique, qui leur a ouvert de vastes espaces de vie des latitudes tempérées et polaires et des hautes montagnes, inaccessibles à la plupart des espèces d'animaux à sang froid. Les marges polaires des continents, les îles de l'Arctique et même les banquises flottantes servent d'arène de vie active pour les oiseaux et les mammifères.

Dans les zones tempérées des deux hémisphères de la Terre, les hivers neigeux et froids, et en cette saison difficile pour les animaux, les animaux à sang chaud règnent littéralement ici. Ils mènent une vie active, et certaines espèces, comme nos becs-croisés, se reproduisent même et sont capables de nourrir des poussins, tandis que les animaux à sang froid survivent à une période de basses températures, étant dans un état inactif voire anabiotique. C'est pourquoi, dans la composition de la faune des zones à climat froid, les oiseaux et les mammifères représentent un pourcentage relativement plus élevé en termes de nombre d'espèces que sous les tropiques.

Cependant, l'hiver est aussi une saison difficile pour les animaux à sang chaud. Pensez-y, car la différence entre la température du corps d'un animal et celle de l'environnement, même en Europe centrale et orientale, par exemple en Pologne, peut parfois atteindre 75°C. Cela provoque une énorme perte de chaleur dans les organismes vivants et se transforme en un problème "être ou ne pas être".

Dans le système des mécanismes de thermorégulation du corps des animaux à sang chaud place importante appartient au tégument externe du corps, qui a une fonction d'isolation thermique. C'est facile à voir par vous-même. Chez les oiseaux vivant dans les régions froides, sous les plumes de couverture, la couche de duvet chaud et délicat est beaucoup plus importante que chez les habitants du sud. De plus, dans le nord de notre hémisphère, vous ne rencontrerez pas d'oiseaux à tête et à cou nus, tels que vautours, vautours et casoars. Le pelage des mammifères se compose également de deux couches : des poils de garde et un épais duvet sous eux. La densité et les propriétés d'isolation thermique du duvet sont directement liées aux caractéristiques de l'environnement et de la vie. Et voici un exemple que l'on peut voir au zoo. Jetez un œil à l'Himalaya (Helarctos tibetanus) et malais (Helarctos malayanus) ours. Ce sont des espèces apparentées. Ils sont similaires en apparence. Mais l'ours de l'Himalaya ressemble à une "pile de laine", car il réside dans les hautes terres froides, et le Malais a un pelage lisse, bas et velouté, comme de nombreux animaux sous les tropiques.

La différence dans les caractéristiques du pelage est bien exprimée même au sein d'une même espèce. Le tigre Ussuri doit se déplacer dans la neige profonde et tout son corps est recouvert de poils longs et duveteux, particulièrement longs sur la nuque et sur la poitrine. Et le tigre du Bengale est recouvert de poils courts et lisses, presque complètement sans duvet.

On sait que même le coût des fourrures (par exemple, les renards et les mouffettes) est affecté par la zone d'où elles sont extraites : la peau est plus chère plus elle est extraite au nord.

Seulement dans zone tropicale dans un climat chaud, il y a des animaux couverts de poils clairsemés ou sans poils du tout : hippopotames, rhinocéros, éléphants et certains types de buffles.

La loi de Bergman. Le pelage des mammifères, particulièrement épais et luxuriant dans les hautes latitudes, ainsi que le plumage et le duvet chaud des oiseaux protègent le corps de l'animal de l'hypothermie. Cependant, le problème de la thermorégulation n'est complètement résolu qu'à l'aide de diverses adaptations des tissus tégumentaires.

En 1847, une étude du zoologiste allemand Carl Bergman «Sur le lien entre l'économie de chaleur chez les animaux et leur taille» est publiée à Göttingen. Carl Bergman a attiré l'attention sur le fait que les animaux - habitants des climats froids - sont généralement plus grands que les individus de la même espèce vivant dans des climats plus chauds. Ce n'est pas un accident, mais le résultat d'une adaptation vitale des animaux, basée sur un schéma mathématique simple. Après tout, la perte de chaleur se produit à travers la surface du corps, et plus cette surface est grande par rapport au volume du corps, plus la perte de chaleur est importante. Et les organismes plus grands ont une surface relativement plus petite par unité de poids (masse).

Si, par exemple, nous prenons un cube avec un côté de 1 centimètre, fait d'une substance avec une densité de 1 g cube. cm, la surface totale des six faces sera de 6 centimètres carrés et le volume sera de 1 centimètre cube, soit une masse de 1 gramme. Lors du calcul de la surface d'un cube par unité de masse, nous obtenons 6 centimètres carrés / gramme.

Si vous prenez ensuite un cube de 2 centimètres de côté, c'est-à-dire deux fois plus grand, la surface de six faces sera de 24 centimètres carrés et le volume sera de 8 centimètres cubes et, par conséquent, la masse sera de 8 grammes . Lors du calcul de la surface par unité de volume ou de masse, on obtient 3 centimètres carrés / gramme. Ainsi, pour un cube deux fois plus grand en volume, la surface relative s'est avérée deux fois moins grande.

Dans le langage d'un biologiste, ce modèle signifie qu'un animal avec deux fois la taille dégage la moitié de la chaleur par unité de masse corporelle (naturellement, toutes choses étant égales par ailleurs). Par conséquent, un animal plus gros, dégageant relativement moins de chaleur par unité de poids, peut consommer relativement moins de nourriture qu'un petit animal. Cela signifie qu'avec un approvisionnement alimentaire limité, un gros animal survit plus facilement qu'un petit.

Ce modèle est l'essence de la loi zoogéographique de Bergman. Les exemples qui le confirment sont nombreux dans toutes les parties du monde. Par exemple, sangliers du sud de l'Espagne ont des crânes d'une longueur moyenne de 32 centimètres, en Pologne - environ 41 centimètres, en Biélorussie - 46, et en Sibérie, il y a d'énormes sangliers avec une longueur de crâne de 56 centimètres. La modification de la taille des animaux conformément à la loi de Bergman peut être observée chez le lièvre, le chevreuil, le renard, le loup, l'ours et d'autres espèces de mammifères. Dans les étendues de l'Europe, ces animaux deviennent plus petits vers le sud-ouest et, au contraire, augmentent vers le nord et l'est dans les régions où les hivers sont plus rigoureux.

Les changements de taille géographique chez les oiseaux suivent également les principes de la loi de Bergmann. Par exemple, les alouettes hausse-col (Eremophylla alpestris), vivant en Amérique du Nord démontrent clairement ce modèle, comme on peut en juger par les changements de longueur des ailes : les alouettes des rives de la baie d'Hudson ont une longueur d'aile de 111 centimètres, les oiseaux du Nevada ont 102 centimètres, et sur l'île de Santa Barbara, au large de la côte de Californie , - seulement 97 centimètres. Les sous-espèces animales des régions froides sont généralement plus nombreuses que les sous-espèces des climats plus chauds à des latitudes plus basses. Par exemple, le martin-pêcheur bleu d'Europe (Alcedo atthis ispida), un bel oiseau largement répandu le long des petites rivières, mais pas nombreux partout, s'avère être le plus grand oiseau en comparaison avec d'autres sous-espèces de ce martin-pêcheur : Alcedo atthis pallida- martin-pêcheur bleu pâle habitant la Syrie et la Palestine, et le Bengale Alcedo atthis bengalensis- le plus petit des martins-pêcheurs bleus vivant en Inde et en Indonésie. De même, la sous-espèce européenne Oriole (Oriolus oriolus oriolus) sensiblement plus grand que l'oriole oriental (Oriolus oriolus kundoo) d'Afghanistan et des régions centrales de l'Inde.

Dans l'hémisphère sud de la Terre, au contraire, l'augmentation de la taille des animaux se produit dans le sens de pôle Sud, c'est-à-dire également conformément au principe de la loi de Bergmann: la taille des animaux dans un climat plus froid augmente. Et voici un exemple de l'hémisphère sud. Sur les îles Galapagos, dans la zone tropicale, vit un petit pingouin - sphéniscus mendiculus 49 centimètres de haut, au sud, des îles de Tristan da Cunha à Tierra del Fuego, c'est-à-dire dans un climat océanique tempéré, vit un pingouin plus grand - Eudyptes cristatus, dont la longueur du corps atteint 65 centimètres. Plus au sud, jusqu'à 60° de latitude sud, le manchot est commun. pygoscelis raria, atteignant 75-80 centimètres. Sur la côte de l'Antarctique continentale vit un énorme manchot empereur - Aptenodytes forsteri hauteur 120 centimètres et plus.

Si deux territoires relativement proches ont des faunes similaires, mais diffèrent par les températures moyennes, c'est-à-dire que l'un d'eux est plus froid, c'est alors que la taille moyenne des mammifères et des oiseaux sera plus grande. Et voici des exemples de telles paires de faunes. Sur la côte sud de l'Australie, la température annuelle moyenne est de 16°C, et sur la côte de Tasmanie de 11°C. Et c'est déjà suffisant pour que tous les ornithorynques, échidnés et kangourous de Tasmanie soient plus gros que ceux d'Australie. Une tendance similaire peut être observée en Nouvelle-Zélande. L'île du Nord de la Nouvelle-Zélande est plus chaude que l'île du Sud. La température moyenne annuelle au nord est de 16,6 °C et au sud de 10,4 °C. Et, par conséquent, les perroquets et les kiwis sont plus gros de île du sud et non dans le Nord.

De la règle découverte par Bergman, il existe des exceptions qui peuvent être comprises et expliquées dans chaque cas spécifique. D'une part, ce sont des oiseaux migrateurs qui, même s'ils nichent dans le nord, dans l'hémisphère nord, ne sont toujours pas affectés par le froid arctique, car ils terminent rapidement la saison de reproduction et se déplacent vers des climats plus chauds. Migrants, ils sont toujours dans des conditions plus ou moins favorables.

Un autre exemple est représenté par les petits mammifères : campagnols, souris, musaraignes, qui passent la plupart de leur temps dans le microclimat spécifique de leurs terriers, plus ou moins stable et souvent plus doux que le climat de la zone environnante. Actifs l'hiver sous une couche de neige, ils se trouvent dans des conditions sensiblement différentes de celles qui prévalent sur une plaine enneigée, car la neige a un grand effet d'isolation thermique. Et au centre de l'Alaska, la distribution de la température à différentes hauteurs et sous la neige a été étudiée. La couverture de neige était relativement mince - 60 centimètres. Il y a eu de fortes gelées. Le thermomètre indiquait -50 °C, et sous une couche de neige à la surface du sol, le gel n'atteignait même pas -7 °C. Et dans ces conditions, les campagnols gris (genre mucrotus) menaient une vie active et se déplaçaient librement dans leurs passages enneigés, bien que leur manteau de fourrure soit mince et que leurs pieds sur leurs pattes ne soient pas du tout recouverts de laine. En même temps, les caribous avaient du mal à survivre à ces gros rhumes. Ainsi, on peut dire que ces deux espèces de mammifères, étant au même point géographique, existaient dans des conditions climatiques complètement différentes, comme si leurs habitats étaient séparés l'un de l'autre par des dizaines ou des centaines de kilomètres.

Les expériences de laboratoire confirment également le modèle noté par K. Bergman. Les souris blanches, gardées dès leur plus jeune âge à une basse température de seulement +6°C, ont grossi beaucoup plus que celles qui se trouvaient dans la même période dans des conditions de moyenne température normale environnement égal à +26 °C. La même expérience a été menée avec non moins de succès sur des poulets. Et depuis lors, la méthode "d'éducation à froid" des poulets a été largement utilisée dans l'aviculture pour augmenter le rendement industriel des produits carnés.

La loi d'Allen. Pour les animaux - habitants des régions froides de la Terre, il est conseillé de réduire la surface du corps par rapport à sa masse. Ceci est réalisé de deux manières : en augmentant la taille globale du corps et en réduisant la taille de tous les organes et parties du corps proéminents : oreilles, museau, pattes, queue. Les animaux polaires ont des oreilles, une queue et un museau plus courts que les animaux vivant dans des régions au climat tempéré et particulièrement chaud. Même les pattes et le cou sont plus courts et plus fins chez les animaux polaires. Ce phénomène s'appelle la loi d'Allen.

L'exemple le plus courant de la loi d'Allen est la comparaison du renard arctique (Alopex lagopus) avec des oreilles et un museau courts, sous-dimensionnés, avec une petite queue et notre renard roux (Vulpes vulpes) plus grand et plus gracieux. De même pour le lièvre blanc (Lepus timide), vivant dans le nord, les oreilles sont plus courtes que celles d'un lièvre brun (Lepus europeus), répandu au sud. Il vaut la peine de comparer le renne avec le cerf rouge pour s'assurer que le premier a des oreilles plus courtes et des pattes plus courtes.

La règle d'Allen est confirmée en laboratoire, où les souris gardées dans des conditions froides ont des oreilles et des pieds plus courts, et celles cultivées à des températures élevées sont plus longues que la normale. La longueur des pattes des poulets de l'expérience s'est également avérée dépendre de la température de l'environnement.

De la loi d'Allen, la conclusion découle logiquement qu'un animal avec une surface corporelle relative particulièrement grande ne devrait vivre que dans les basses latitudes, dans les régions tropicales et subtropicales. Les renards fennec à longues oreilles vivent dans les climats chauds. Les savanes africaines abritent la girafe aux longues pattes, non moins célèbre pour son cou exorbitant, et la petite et gracieuse antilope gerenuk. (Lithocrâne walleri).

Le même schéma est clairement visible dans l'exemple des chauves-souris. Chiens volants, ou renards volants, appartenant au sous-ordre des grandes chauves-souris frugivores (Mégachiroptères), ont une surface alaire énorme, et ils ne sont communs que dans la zone tropicale. Sous-ordre des petites chauves-souris frugivores, microchiroptères, se compose de 16 familles. Les représentants de 13 familles vivent dans des régions tropicales et zones subtropicales, et seules les chauves-souris des trois familles restantes ont pu s'installer aux latitudes tempérées. Les chauves-souris fer à cheval sont les plus répandues en Europe centrale. (Rhinolophidés) et vestes en cuir (Vespertilionidés).

Règle minimale. Dans les années cinquante du siècle dernier, le chimiste allemand Justus Liebig s'est intéressé à la vie végétale, aux engrais et a jeté les bases de la science de la chimie agricole. Puis il formule la règle selon laquelle le facteur limitant le développement d'une plante est un élément minimum, c'est-à-dire dont la plante peut manquer. Par exemple, si une plante reçoit le nécessaire à sa vie et même grande quantité l'azote, le phosphore, le fer et tous les autres éléments nécessaires, mais en même temps donner un élément, le potassium, moins que le taux requis, alors la plante deviendra rabougrie et sous-dimensionnée. Sa croissance sera limitée par un manque de potassium.

La règle minimale de Liebig s'applique également aux plantes et aux animaux. Si un animal ou une personne reçoit de la nourriture sans vitamine C, il contractera le scorbut, même si la nourriture est abondante, raffinée et savoureuse. L'état du corps dans ce cas détermine également le facteur qui est au minimum ou est complètement absent, comme la vitamine C mentionnée dans notre exemple, et non les facteurs qui sont en excès. Si un rat suit un régime sans protéines, il grandira mal, restera petit et fragile et mourra rapidement, malgré le fait qu'il recevra beaucoup de glucides, de graisses, de vitamines et d'oligo-éléments.

La règle minimale est soumise non seulement aux organismes végétaux et animaux, mais aussi aux groupes d'animaux, aux populations, aux espèces et aux biocénoses. N'importe lequel des facteurs environnementaux peut limiter le développement d'une population ou de toute relation biocénotique, s'il est présent au minimum.

Connaître cette règle vous permet de l'appliquer efficacement dans la chasse et la foresterie.

Le nombre de perdrix grises est limité principalement par le manque de nourriture en hiver et l'impact des prédateurs sur elles. Ainsi, pour augmenter le nombre de perdrix dans l'économie cynégétique, il faut non pas tant limiter leur tir et importer des dizaines d'individus capturés ailleurs, mais organiser le nourrissage des oiseaux en hiver et faire des plantations comprenant des touffes denses de arbustes dans lesquels les perdrix pouvaient se cacher des prédateurs.

Quant aux petits oiseaux insectivores, ils sont principalement nourris dans des conditions naturelles. Le facteur limitant leur nombre est souvent le manque d'endroits propices à la construction d'un nid. Par conséquent, à l'aide de sites de nidification artificiels (creux et nichoirs) et de la plantation de plantations artificielles, vous pouvez rapidement augmenter le nombre d'oiseaux chanteurs utiles.

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Les herbivores vivant dans le nord sont plus grands que leurs homologues du sud parce que l'herbe du nord est plus nutritive, disent les scientifiques. Une explication inattendue de la règle de Bergman a été confirmée expérimentalement.

Karl Georg Lucas Christian Bergman - biologiste, physiologiste et anatomiste allemand, est depuis longtemps engagé dans l'anatomie comparée. Mais c'est la description du modèle éco-géographique qui lui a valu la renommée, qui a ensuite été nommé d'après lui. La phrase célèbre du livre de Bergman de 1847 Sur la relation entre l'économie de la chaleur chez les animaux et leur taille est la suivante : "S'il existe un genre dont les espèces ne diffèrent que par la taille, alors les plus petites espèces de ce genre climat chaud, et en accord exact avec leur masse.

Comment fonctionne la règle de Bergman ?

De nombreux scientifiques, en effet, confirment qu'un tel modèle existe. Cependant, la question « pourquoi » est restée longtemps sans réponse. Or les scientifiques expliquent cette régularité par les particularités de la thermorégulation des animaux à sang chaud. Le fait est que la production de chaleur est proportionnelle au volume du corps et que le transfert de chaleur est proportionnel à sa surface. En conséquence, le rapport de la surface au volume est plus petit chez les grands animaux. Par conséquent, dans les latitudes froides du nord, il est plus rentable d'être grand pour produire plus de chaleur et en donner moins, et dans les latitudes méridionales, c'est l'inverse.

Le Dr Chuan-Kai Ho de l'Université de Houston, avec ses collègues, a proposé une explication complètement nouvelle et inattendue de la règle de Bergmann, qui, cependant, soulèvera sans aucun doute beaucoup plus de questions parmi les scientifiques. Le Dr Ho, sans toutefois exclure l'explication traditionnelle, a suggéré que la taille du corps des animaux dépend en grande partie du type de nourriture qu'ils mangent. Selon l'hypothèse du Dr Ho, la végétation des latitudes nord a une plus grande valeur nutritionnelle, de sorte que les animaux herbivores qui mangent ces plantes ont une taille corporelle plus grande.

Les plantes du Nord sont plus nutritives

Les scientifiques ont décidé de tester expérimentalement l'hypothèse du Dr Ho. Les spécimens testés étaient des insectes largement répandus. Prokélisie du sous-ordre thoracique ( Archéorrhyncha) et la palourde Aplysia ( Aplysie) (lièvre de mer). Selon les scientifiques, bien que ces espèces aient le sang froid, la règle de Bergman fonctionne également sur leur exemple - les plus gros spécimens se trouvent dans les latitudes plus septentrionales et les plus petits dans les latitudes méridionales.

Les insectes et les mollusques ont été cultivés en laboratoire et nourris exclusivement de plantes Spartina anglica. Les scientifiques ont eux-mêmes collecté les plantes à différentes latitudes d'Amérique du Nord (dans la toundra et les zones forestières). Après un certain temps, lorsque les mollusques et les insectes ont atteint leur maturité, le Dr Ho a mesuré la taille de leur corps. Selon les auteurs du travail, les insectes qui ont reçu de l'herbe cultivée dans la toundra se sont avérés être 8% de plus que leurs parents qui se sont nourris d'herbe de zone tempérée. Quant aux mollusques, la taille des individus nourris d'herbes nordiques s'est avérée être plus grande jusqu'à 27 %. Il ne peut y avoir qu'une seule explication à cela - la valeur nutritionnelle différente des herbes qui poussent dans conditions différentes dit le Dr Ho.

« Nous ne pensons pas que ce soit la seule explication possible de la règle de Bergmann. Mais notre étude montre que pour expliquer le mécanisme de son travail, il ne suffit pas de connaître les caractéristiques des réactions physiologiques aux différentes températures ambiantes. Il est également important de prendre en compte les relations écologiques des animaux avec leur environnement », explique le Dr Ho.

Pourquoi les plantes qui poussent dans les hautes latitudes sont plus nutritives, les scientifiques ont encore du mal à répondre et ne font qu'une hypothèse. L'un des auteurs de l'étude est le Dr Stephen Pennings dans son travaux antérieurs ont montré que les plantes des latitudes septentrionales sont moins sensibles aux attaques d'insectes. C'est peut-être pour cela, selon les auteurs, plantes du sud dépensent plus d'énergie en protection chimique contre les insectes, et leur faible valeur nutritionnelle est aussi une sorte de mécanisme de protection contre les insectes voraces.

L'article du Dr Ho "Is Diet Quality an Overlooked Mechanism for Bergman's Rule" se trouve dans le numéro de février du magazine L'Américain naturaliste.

Garder au chaud est très important pour les animaux qui vivent dans des zones climatiques froides, c'est pourquoi beaucoup d'entre eux sont réputés pour leur aptitude physique à de telles conditions.
Donnee de base:
Modification de la forme du corps. Chez de nombreux habitants des régions froides, la forme, la taille et les proportions du corps diffèrent de la forme, de la taille et des proportions du corps des animaux de la même espèce habitant les régions chaudes. Cette structure corporelle est le signe d'une meilleure adaptation à la régulation des transferts thermiques. Ce fait est expliqué par l'exemple de deux règles.
La règle de Bergman. Évidemment, les animaux qui vivent dans le froid zones climatiques, ont un corps arrondi. Selon la règle de Bergaman, une forme de corps arrondie aide à mieux retenir la chaleur. Un excellent exemple illustrant cette règle sont les corps cylindriques des mammifères vivant en eau froide, en particulier les phoques.
La règle de Bergaman dit que parmi les animaux de la même espèce vivant dans une large gamme, les plus gros individus se trouvent dans les régions froides. Plus ils sont proches du sud, plus leur taille est petite. Ainsi, par exemple, le tigre le plus mobile est le tigre de l'Amour. Plus petit - bengali. Et assez petit - le tigre javanais. Ainsi, conformément aux règles, les grands loups devraient vivre dans l'Arctique.
La règle d'Allen. Selon la règle d'Allen, chez les animaux habitant les zones froides de la gamme, les parties saillantes du corps (membres, queue, oreillettes) sont plus petites que chez les représentants de la même famille vivant dans les zones chaudes. Les dimensions du corps sont réduites afin de réduire le transfert de chaleur et d'éviter les pertes de chaleur inutiles. Ainsi, un renard ordinaire a un corps, des membres et une queue courts, un front convexe, des oreilles et une bouche raccourcies. Le renard roux a un corps plus allongé, une longue queue et un museau, ainsi que des oreilles, fortement saillants. Et à renard des steppes de longs membres et de grandes oreilles. Les animaux ont besoin de grandes oreilles pour améliorer la dissipation de la chaleur et éviter la surchauffe de leur corps.

OU SAVEZ-VOUS QUE...
Chinchilla a un pelage très épais, car jusqu'à 40 poils poussent à partir d'un follicule pileux.
Pendant le dégel hivernal sous les latitudes arctiques, il pleut, après quoi la laine humide des bœufs musqués gèle souvent, formant une coquille de glace qui empêche l'animal de bouger.
1 cm2 de peau d'otarie à fourrure couvre jusqu'à 50 000 poils.
Les rennes font souvent de longs trajets à la recherche d'un abri contre les vents froids, ils essaient de se réchauffer en pressant leurs corps l'un contre l'autre.

Les mammifères vivant dans les régions froides maintiennent une température corporelle constante, principalement en raison de la lame d'air présente dans leur pelage. De nombreuses espèces animales ont une épaisse couche de graisse sous la peau. Certaines espèces sont sauvées du froid à l'aide d'une structure corporelle spéciale.
Au nord du cercle polaire arctique
plus partie froide L'aire de répartition des mammifères est l'Arctique. À l'exception de l'ours polaire, qui vit même au pôle Nord, la plupart des espèces vivent dans les régions du sud. De nombreux habitants de l'Arctique ont un pelage épais, long et généralement blanc. Leurs manteaux de fourrure sont disposés selon le principe des cadres à double fenêtre, entre lesquels il y a de l'air - une couche de protection thermique. En été, le pelage de la plupart des espèces s'amincit. L'ours polaire porte une tenue blanche avec des nuances de jaune tout au long de l'année. Les rayons du soleil pénètrent à travers les poils blancs jusqu'à la peau de l'ours et la réchauffent. Les poils d'ours consistent en un sous-poil épais, de sorte que la peau d'un ours, même en nageant dans l'eau glacée reste au sec. De plus, une épaisse couche de graisse sous-cutanée le protège également du froid.
Le carcajou a également un pelage très épais. Puisque les cristaux de glace ne se forment jamais sur la fourrure du carcajou, les Esquimaux cousent une doublure pour les vêtements à partir de ses peaux. D'autres animaux "résistants au gel", les bœufs musqués, poussent des poils à partir d'un sous-poil épais de 50 à 70 cm de long.Les deux couches ont d'excellentes propriétés pour retenir la chaleur et protéger l'animal même dans les gelées les plus sévères. Le bœuf musqué mue pendant le court été arctique.
Thermorégulation EN MONTAGNE
Dans les régions montagneuses, les températures nocturnes sont généralement bien inférieures aux températures diurnes. Les mammifères vivant en hauteur dans les montagnes doivent s'adapter non seulement aux fluctuations de température saisonnières, mais aussi à celles quotidiennes. Le vent, la pluie et la neige en hiver ne sont pas des phénomènes très agréables, de sorte que la plupart des montagnards, comme les habitants de l'Arctique, ont une fourrure épaisse. Les chinchillas, les vigognes, les guanacos, les lamas et les alpagas vivant dans les Andes ont des manteaux très chauds. Les gens tondent les guanacos, les lamas, les vigognes et les alpagas pour obtenir de la laine chaude. Dans les montagnes boisées, la différence entre les températures diurnes et nocturnes n'est pas si grande. Ceci est utilisé par de nombreuses espèces de chèvres de montagne et de béliers, qui descendent à ces endroits d'une altitude plus élevée pour l'hiver.
Thermorégulation DANS L'EAU

Certains mammifères marins vivent près des cercles arctique et antarctique, tandis que les morses ne se trouvent que dans l'Arctique. Certaines espèces de pinnipèdes vivent au large des côtes de l'Antarctique, étant constamment dans l'eau glacée. Les narvals et les bélugas y passent toute leur vie, et les baleines grises, à bosse et bleues apparaissent dans ces régions en été. Dans l'eau froide, le transfert de chaleur est beaucoup plus intense que dans l'air froid. Une personne qui se trouve dans de telles conditions ne peut vivre que quelques minutes. La forme cylindrique des baleines et des phoques empêche la génération excessive de chaleur, et une épaisse couche de graisse sous-cutanée les aide à maintenir une température corporelle constante lorsqu'ils sont dans l'eau glacée. L'épaisseur de la couche de graisse, selon le type d'animal, varie de quelques centimètres à un demi-mètre. De plus, les pinnipèdes ont un système circulatoire spécial - il agit comme un échangeur de chaleur. Le principe de son action repose sur le fait que le vaisseau par lequel le sang pénètre dans le membre est lié à un réseau de petits vaisseaux qui transportent le sang du membre. Avec l'échange de chaleur constant entre les flux sanguins opposés, le refroidissement minimum du sang qui circule à l'intérieur du corps de l'animal est atteint.
PROTECTION CONTRE LE FROID
Avec l'apparition de fortes gelées, une couche de neige pour de nombreux animaux devient un excellent abri qui retient la chaleur. Ces petits mammifères, tels que les lemmings, creusent des couloirs souterrains complexes recouverts d'une épaisse couche de neige. L'hermine se cache aussi sous terre en hiver. Géant ours brun, vivant en Alaska, dort dans une tanière en hiver, et les ours polaires mâles se cachent sous la neige uniquement lors des tempêtes de neige, tandis que les femelles enceintes hibernent dans une tanière enneigée. L'ours polaire femelle monte dans la tanière et se recroqueville en boule. Le repaire est recouvert de neige. Dans ce cas, la neige forme une sorte de couche isolante. Les loups, les rennes et les orignaux n'ont pas peur du gel. Moose ne se précipite pas dans hibernation, mais ils tirent leur énergie des réserves de graisse, qu'ils ont épuisées en été et en automne. Ils se déplacent très peu et seulement par grand froid, ils cherchent un abri dans des fourrés de plantes et d'autres endroits protégés. Les tamias et de nombreux autres petits mammifères hibernent en hiver.