定義 很久以來就有一種已被廣泛接受的看法認為,同種或同類溫血動物,生活在寒冷地區的體軀較大,而生活在暖熱地區的體軀較小。例如,寒帶的北極熊的體軀比熱帶的
馬來熊 大得多,
北極狐 比熱帶
大耳狐 體形也大。這類規律性的現象早在1847年就由德國動物學家伯格曼(C. Bergmann)發現並指出,隨後被歸結為伯格曼法則。
伯格曼法則
1847年德國解剖學家卡爾. 伯格曼(ChristianBergmann)論述了恆溫動物體型大小與氣候的關係。他指出動物的“體格大小與生存環境有關",“同一物種甚至近緣的
恆溫動物 ,生息於寒冷地區的體重較大的大型物種,處於溫暖地區的體型較小”。從體溫維持的關係來看,體型較小的物種單位體重的體表面積較大,易於散熱,寒帶則正好相反。寒冷的氣候不僅能夠延緩恆溫動物的生長速度,而且也使其性成熟的時間較晚,因此,其生長期相對更長,使體型長得更大一些,這就是著名的伯格曼法則。
代表事例 生產中北美的
荷斯坦牛 和紐西蘭的荷斯坦牛正有此區別。把北極的動物與其他地區的動物比較,會發現北極地區動物的體型比其他地區的同類要大一些,如北極兔子的長度為90 cm而在蘇格蘭,同一種兔子其身長平均卻只有70 cm。再如熱帶分布的馬來熊體長140 cm為小型種,亞洲暖溫地帶分布的
亞洲黑熊 130-200 cm生存於溫寒帶的生息的棕熊150-300 cm而住在北極附近的北極熊體長達200-300 cm。
棕熊
機理解釋 對於恆溫動物,伯格曼法則認為這是由於隨著體形的增大,動物的相對體表面積(即體表面積與動物體積之比)變小,從而導致體表發散比率變小,因而能更好地保存
熱量 以適應高緯度地區的寒冷環境。不過,目前也有科學家認為這可能是由於高緯度地區的
植物 有更豐富的營養,動物在食用了這些植物後才長得更大。
對昆蟲而言一般個體較大、發育時間較長的物種更可能符合反伯格曼法則;而個體較小、發育時間較短的物種更可能符合伯格曼法則。
艾倫定律 作為伯格曼法則的繼續和發展,1876年美國動物學家艾倫(J. Allen)提出另一定律認為:恆溫動物身體的突出部分如四肢、尾巴和外耳等,在低溫環境中生活的有變短變小的趨勢。例如,北極燕鷗雖然在形態上與廣泛分布在溫帶地區的
普通燕鷗 極為相似,但它們的腿部卻要短得多,這是在野外把這兩種燕鷗區別開來的最明顯的標誌。北極野兔雖然身子比南方的同類大,但耳朵和四肢卻要短得多。最明顯的是麝牛,它們的軀體雖然很魁梧,耳朵卻很小,四肢奇短,幾乎沒有尾巴,看上去極不勾稱。還有凍原地帶的北極狐的外耳小於溫帶產赤狐的外耳,而赤狐的外耳又短於生活在熱帶非洲大耳狐的外耳,這一著名例子點明,同一類溫血動物,在寒冷地帶生活者,其身體的突出部分比較短小,有利於保溫;而在暖熱地區生活者,身體的突出部分較為長大,有利於散熱,伯格曼法則和艾倫定律(Allen'srule)是兩條有關動物適應環境溫度的知名法則。
大耳狐
反伯格曼法則 變溫動物體溫隨環境而變,被動性適應。由於環境溫度決定了代謝率與發育速度,因此,即便相同物種的變溫動物,熱帶體型較大,北方的較小。被稱為反伯格曼法則。