Травоядные животные, живущие на севере, крупнее своих южных сородичей, потому что северная трава отличается большей питательной ценностью, считают ученые. Неожиданное объяснение правила Бергмана удалось подтвердить экспериментально.
Карл Георг Лукас Кристиан Бергман -- немецкий биолог, физиолог и анатом, долгое время занимался сравнительной анатомией. Но известность ему принесло именно описание экогеографической закономерности, которую впоследствии назвали его именем. Знаменитая фраза из книги Бергмана «О связи экономии тепла у животных с их размерами», которая вышла в 1847 году, звучит так: «Если существует род, виды которого отличаются только величиной, тогда более мелкие виды этого рода будут тяготеть к более теплому климату, причем в точном соответствии с их массой».
Как работает правило Бергмана?
Многие ученые, действительно, подтверждают, что такая закономерность существует. Правда, вопрос «почему» долгое время оставался без ответа. Сейчас эту закономерность ученые объясняют особенностями терморегуляции теплокровных животных. Дело в том, что теплопродукция пропорциональна объему тела, а теплоотдача -- площади его поверхности. Соответственно, отношение площади поверхности к объему меньше у крупных животных. Поэтому в холодных северных широтах выгоднее быть крупным, чтобы больше производить тепла и меньше его отдавать, а в южных – наоборот.
Доктор Чуань-Кай Хо ( Chuan-Kai Ho) из Хьюстонского Университета вместе со своими коллегами предложил совершенно новое неожиданное объяснение правила Бергмана, которое, впрочем, несомненно, вызовет у ученых еще множество вопросов. Доктор Хо, не исключая, правда, и традиционного объяснения, предположил, что размеры тела животных во многом зависят от того, какую пищу они едят. Согласно гипотезе доктора Хо, растительность северных широт имеет большую питательную ценность, поэтому растительноядные животные, поедающие эти растения, отличаются более крупными размерами тела.
Северные растения более питательные
Ученые решили проверить предположение доктора Хо экспериментально. Подопытными образцами выступали широко распространенные насекомые Prokelisia от подотряда грудохоботных (Archaeorrhyncha) и моллюск аплизия (Aplysia) (морской заяц).По словам ученых, хотя эти виды холоднокровные, правило Бергмана на их примере тоже работает – самые крупные экземпляры встречаются в более северных широтах, а самые маленькие -- в южных.
Насекомых и моллюсков выращивали в лабораторных условиях, а кормили исключительно растениями Spartina anglica. Сами растения ученые собирал в разных широтах Северной Америки (в тундровой и лесной зоне). Через определенное время, когда моллюски и насекомые достигли зрелости, доктор Хо измерил размеры их тела. По словам авторов работы, насекомые, получавшие выросшую в тундре траву, оказались на 8% больше, чем их сородичи, питавшиеся травой из умеренной зоны. Что касается моллюсков, то размер особей, питавшихся северными травами, оказался больше на целых 27%. Этому может быть единственное объяснение – разная питательная ценность трав, растущих в разных условиях, считает доктор Хо.
«Мы не считаем, что это единственно возможное объяснение правила Бергмана. Но наше исследование показывает, что для объяснения механизма его работы недостаточно лишь знания особенностей физиологических реакций на разную температуру окружающей среды. Важно еще учитывать и экологические взаимосвязи животных со средой их обитания», -- говорит доктор Хо.
Почему растения, растущие в высоких широтах, более питательные, ученые ответить пока затрудняются, и делают лишь предположение. Один и авторов исследования -- доктор Стивен Пеннингс в своих предыдущих работах показал, что растения северных широт менее подвержены нападкам со стороны насекомых. Возможно, именно поэтому, предполагают авторы работы, южные растения тратят больше энергии на химическую защиту от насекомых, а более низкая их питательная ценность – это тоже своеобразный защитный механизм от прожорливых насекомых.
Статью доктора Хо «Is Diet Quality an Overlooked Mechanism for Bergman`s Rule» можно найти в февральском номере журнала The American Naturalist.
