Правило Бергмана
это экологическое правило, которое связывает размеры тела животных с климатом, в котором они живут.
Среди родственных видов теплокровных (гомоойотермных) животных крупнее те, которые живут в более холодном климате
иными словами
чем холоднее среда обитания, тем больше средний размер тела у близкородственных животных (или внутри одного вида)
Работает ТОЛЬКО для теплокровных (птицы и млекопитающие). Для холоднокровных (насекомые, змеи, рыбы) это правило чаще всего не применимо или работает наоборот — в тепле они растут крупнее.
В основе правила лежит геометрия: соотношение объема тела и площади его поверхности.
- Большое тело легче сохраняет тепло: при увеличении размеров тела его объем растет быстрее, чем площадь поверхности
- Маленькое тело быстрее остывает: у мелких животных площадь поверхности кожи на единицу веса очень большая. Тепло уходит во внешнюю среду мгновенно.
- Вывод: крупному животному в полярных условиях выгоднее быть большим, чтобы меньше «тратить» энергии на обогрев воздуха. Мелкому животному выгоднее жить на юге, чтобы не перегреваться.
Примеры
- Медведи: Белый медведь (Арктика) — огромный, весит до 800 кг. Бурый медведь (умеренный климат) — меньше. Малайский медведь (тропики) — самый маленький, весит всего до 65 кг.
- Лисицы: Полярная лиса (песец) коренастая и крупная. Обыкновенная лиса (наша полоса) — средняя. Фенек (пустыня Сахара) — крошечная лисичка весом около 1.5 кг.
Правило Аллена
это экологическое правило, которое логически дополняет правило Бергмана. Оно описывает, как климат влияет на пропорции тела животных.
У родственных видов теплокровных животных, живущих в холодном климате, выступающие части тела (уши, хвосты, лапы, носы) короче, чем у видов, живущих в теплом климате.
В основе правила лежит терморегуляция:
- На севере (в холоде) животным нужно максимально сохранять тепло. Длинные уши или хвост на морозе быстро замерзнут, и через них организм потеряет драгоценную энергию. Поэтому у северных животных всё «прижато» и укорочено.
- На юге (в жару) животным нужно избавляться от перегрева. Выступающие части тела работают как радиаторы автомобиля: кровь циркулирует по большим ушам или длинному носу и охлаждается встречным воздухом.
Пример Лисицы :
- Песец (полярная лиса) — живет в тундре. Уши крошечные, едва выдаются из шерсти, мордочка короткая и круглая, лапы короткие. Это защищает от обморожения.
- Обыкновенная лисица — живет в умеренном климате. Уши и морда средней длины.
- Фенек (пустынная лисица) — живет в Сахаре. Имеет огромные уши (до 15 см в длину при крошечном теле). Огромная площадь ушей пронизана кровеносными сосудами и спасает зверька от смертельного перегрева в пустыне.
Пример Слоны: У африканского слона уши огромные (живет в саванне, спасается от жары). У азиатского (индийского) слона уши заметно меньше (живет в тени лесов). Мамонт (жил в ледниковый период) имел совсем маленькие ушки.
Правило Глогера
— это третье классическое экогеографическое правило в биологии. Оно связывает окраску (пигментацию) теплокровных животных с климатическими факторами.
Среди близкородственных видов теплокровных (гомоойотермных) животных обитающие в условиях теплого и влажного климата окрашены темнее (интенсивнее), чем те, которые живут в условиях холодного и сухого климата.
Проще говоря: «чем теплее и влажнее — тем темнее шерсть или перья»
Причины, объясняющие это, выделяют три:
- Маскировка (Покровительственная окраска)
В теплых и влажных регионах (например, в тропических лесах) растительность очень густая, а свет падает неравномерно, создавая глубокие тени. Темная окраска помогает животным эффективно прятаться. В засушливых и холодных зонах (пустыни, степи, тундра) преобладают светлые, блеклые тона ландшафта, поэтому там выгодна светлая или желтовато-серая окраска. - Влияние климата на синтез пигментов
Продолжительный солнечный свет и обилие ультрафиолета стимулируют интенсивную выработку меланина — пигмента, отвечающего за черный и темно-коричневый цвет. Меланин защищает кожу и ткани от опасного избыточного УФ-излучения. - Защита от бактерий и грибков
Установлено, что темные перья и шерсть, богатые эумеланином, гораздо прочнее и устойчивее к разрушению бактериями. Во влажном и теплом климате грибки и микроорганизмы размножаются мгновенно, поэтому темный покров буквально защищает животное от «гниения».
Примеры :
- Птицы: Родственники многих птиц (например, сов или воробьиных), обитающие в субтропических дождевых лесах, имеют насыщенный темный окрас, в то время как их пустынные сородичи окрашены в бледно-песочные тона.
- Млекопитающие: У зайцев, лисиц и волков виды (или подвиды), живущие на юге во влажных зонах, имеют более темную шерсть по сравнению с северными обитателями или обитателями сухих степей.
- Человек: Правило Глогера применимо и к человеку как к биологическому виду. Коренное население экваториальных регионов (где жарко и высокая инсоляция) имеет максимальную пигментацию кожи для защиты от солнца.
Правило Гаузе (или закон конкурентного исключения)
это один из фундаментальных законов экологии. Он описывает, что происходит, когда два разных вида пытаются жить в одном месте и использовать одни и те же ресурсы.
Два вида с одинаковыми экологическими потребностями (занимающие одну экологическую нишу) не могут устойчиво существовать в одной экосистеме. Один вид неизбежно вытеснит другой или заставит его изменить свое поведение
Проще говоря: «Два медведя в одной берлоге не уживутся», если им абсолютно одинаково нужны одна и та же еда, те же места для ночлега и те же условия.
Советский ученый Георгий Гаузе доказал это правило в 1930-х годах в опытах на инфузориях:
- По отдельности: Он выращивал два вида инфузорий (Paramecium caudatum и Paramecium aurelia) в разных пробирках на одном и том же корме (бактериях). Оба вида прекрасно росли и размножались.
- Вместе: Когда Гаузе посадил их в одну пробирку, они начали жестко конкурировать за пищу. В итоге вид Paramecium aurelia (который размножался чуть быстрее) полностью уничтожил и вытеснил вид Paramecium caudatum.
В реальной природе виды редко вымирают полностью из-за правила Гаузе. Чтобы выжить, они эволюционируют и разделяют экологические ниши (это называется дивергенцией или расхождением признаков).
Примеры разделения ресурсов:
- По месту охоты: Разные виды лесных птиц (славки) могут жить на одном дереве. Но одни собирают насекомых только на верхушке кроны, другие — в середине, а третьи — у корней.
- По времени активности: Лев и гепард охотятся на одних и тех же антилоп. Но лев охотится ночью и в сумерках, а гепард — днем.
- По размеру пищи: Дарвиновы вьюрки на Галапагосах живут вместе, но из-за разной формы клюва одни едят крупные жесткие семена, другие — мелкие, а третьи — насекомых.
Правило оптимального фуражирования (или теория оптимального поиска пищи)
это экологическая и поведенческая концепция, которая объясняет, как животные выбирают еду с максимальной выгодой для себя.
Животное стремится добывать пищу таким образом, чтобы получить максимальное количество энергии при минимальных затратах времени и сил.
Хищник сначала должен найти добычу, а потом ее съесть. Время и энергия потраченная на поиск добычи должны быть минимальны.
Примеры
- Размер добычи (Хищники): Льву невыгодно охотиться на мышей. Энергия, потраченная на прыжок и ловлю мыши, гораздо выше, чем те крошечные калории, которые он из нее получит. Выгоднее атаковать крупную антилопу. Однако на слишком огромного слона нападать тоже невыгодно — риск получить травму или потратить весь день на погоню перевешивает пользу.
- Качество и доступность (Птицы): Птицы кулики, питающиеся моллюсками, выбирают раковины среднего размера. Мелкие ракушки легко открывать, но в них почти нет мяса. Крупные ракушки содержат много мяса, но на их вскрытие уходит слишком много сил и времени. Средний размер — идеальный баланс.
- Время на одном месте (Пчелы): Пчела собирает нектар с цветка. Сначала нектара много, и добывать его легко. По мере истощения цветка добывать остатки становится всё труднее (затраты времени растут). Согласно правилу, в определенный момент пчеле становится выгоднее бросить этот цветок недопитым и перелететь на новый, полный нектара.
В заданиях по биологии и экологии это правило часто используют для объяснения эволюции поведения:
- Естественный отбор поощряет и сохраняет те навыки и инстинкты, которые делают поиск пищи эффективным.
- Животные, которые «ошибаются» в расчете сил (например, тратят слишком много энергии на пустую погоню), слабеют, приносят меньше потомства и погибают.
про эти экологические правила все👌☝️😊 на ЕГЭ встречаются часто