Bergmannsche Regel

Anwendung der Bergmannschen Regel: Pinguine als Beispiel

Die Bergmannsche Regel gilt auch für den Pinguin. Genauer: Innerhalb der Gattung der Pinguine sind die Spezies, die in kälteren Gebieten leben, größer als die in wärmeren Gebieten lebenden Spezies. Beispielsweise ist der Kaiserpinguin, welcher in der Antarktis lebt, der größte Pinguin. Im Gegensatz dazu ist der kleine Blaufußpinguin, der in klimatisch wärmeren Gebieten wie Namibia und Südafrika angesiedelt ist, sehr deutlich kleiner.

Bergmannsche Regel einfach erklärt

Die Bergmannsche Regel ist eine von mehreren ökogeographischen Gesetzmäßigkeiten. Sie besagt, dass bei endothermen (innerlich wärmeerzeugenden) Tieren grössere Arten kältere Gebiete bewohnen, weil sie aufgrund ihres kleineren Oberflächen-Volumen-Verhältnisses weniger Wärme abgeben und somit besser an kalte Umwelten angepasst sind. Kleinere Arten haben ein grösseres Oberflächen-Volumen-Verhältnis und können daher ihre Körperwärme schneller abgeben, was in warmen Regionen vorteilhaft ist, da sie weniger Gefahr laufen, zu überhitzen.

Bergmannsche Regel und Allensche Regel im Vergleich

Sowohl die Bergmannsche als auch die Allensche Regel sind ökologische Prinzipien, die den Einfluss von klimatischen Faktoren auf die Körpermerkmale von Tieren beschreiben. Sie wurden beide im 19. Jahrhundert formuliert und tragen die Namen ihrer Entdecker: Carl Bergmann und Joel Asaph Allen.

Gemeinsamkeiten und Unterschiede

Die Bergmannsche Regel und die Allensche Regel haben beide die Anpassungsmechanismen von Tieren an ihre Umwelt zum Gegenstand, speziell im Kontext der Körpergröße und der Körperform. Übereinstimmend geht es bei beiden um die an das Klima gebundene Anpassung. Beide Regeln sind nach ihrer Entdeckung zunächst bei Vögeln und Säugetieren beobachtet worden, aber finden auch bei anderen Tiergruppen Anwendung.

Der wesentliche Unterschied zwischen den beiden Regeln liegt in den betrachteten Eigenschaften der Organismen: Während die Bergmannsche Regel sich mit der Körpergröße befasst, betrachtet die Allensche Regel die Körperform, genauer gesagt die Länge von Extremitäten und Fortsätzen.

Die Bergmannsche Regel postuliert dabei, dass warmblütige Arten in kälteren Klimazonen im Durchschnitt größer sind als verwandte Arten in wärmeren Gebieten. Diese Größenzunahme ist eine Anpassung an niedrigere Temperaturen, da bei größeren Tieren das Verhältnis von Körperoberfläche zu Körpervolumen kleiner wird und sie dadurch weniger Wärme verlieren.

Dagegen besagt die Allensche Regel, dass bei Tieren in kalten Klimazonen die Fortsätze - also zum Beispiel Arme und Beine, Ohren oder der Schwanz - im Verhältnis zum Körper kürzer sind als bei Tieren in warmen Klimazonen. Dies ist ebenfalls eine Anpassung an das Klima, da durch kürzere Extremitäten die Körperoberfläche reduziert wird und damit der Wärmeverlust.

Anwendung der Allenschen Regel

Die Allensche Regel wird häufig bei der Untersuchung von Tieren in kalten Umgebungen herangezogen. Ein gutes Beispiel ist der Polarfuchs: Im Vergleich zu anderen Fuchsarten besitzt er relativ kurze Beine und Ohren. Diese Merkmale verringern die Oberfläche seiner Haut, die der kalten Umgebung ausgesetzt ist, und unterstützen ihn dabei, seine Körpertemperatur zu halten.

Nicht nur bei Säugetieren, sondern auch bei Vögeln lässt sich die Allensche Regel beobachten. So haben Vögel in kälteren Regionen tendenziell kürzere Flügel und Beine als ihre Artgenossen in wärmeren Gebieten.

Das Prinzip der Allenschen Regel findet auch Anwendung in der wissenschaftlichen Forschung. So nutzen Biologen und Ökologen diese Regel, um Hypothesen über die Wärmeadaptation und evolutionäre Entwicklung von Tierarten aufzustellen und zu verifizieren.

Es ist wichtig zu betonen, dass die Allensche Regel, obwohl sie allgemein gültig scheint, nicht universell anwendbar ist - es gibt immer wieder Ausnahmen. Einige Arten zeigen keine erkennbaren Muster in Bezug auf die Körperform in unterschiedlichen Klimazonen. Daher sollte die Allensche Regel eher als ein nützliches Werkzeug für die Analyse von Tendenzen und Mustern, als eine für alle Organismen uneingeschränkt geltende Regel betrachtet werden.

Die Allensche Regel zeigt, wie eng die Tierwelt mit ihrer Umgebung verbunden ist und wie stark Klima und Lebensraum die Anpassung und Evolution der Arten beeinflussen können.

Bergmannsche Regel: Kritik und Gegenargumente

In der Biologie ist kaum eine Regel universell und ohne Ausnahmen, und dasselbe gilt für die Bergmannsche Regel. Während sie oft richtig ist, gibt es doch eine Reihe von Ausnahmen, die oft Anlass zu Kritik sind. Im Laufe der Zeit sind verschiedene Kritikpunkte an der Bergmannschen Regel aufgetaucht, die wir im Folgenden genauer beleuchten werden.

Hauptkritikpunkte an der Bergmannschen Regel

Eine vorrangige Kritik an der Bergmannschen Regel betrifft die Tatsache, dass sie auf der Annahme basiert, dass die Umgebungstemperatur der einzige Faktor ist, der die Körpergröße von Tieren beeinflusst. Viele Wissenschaftler argumentieren jedoch, dass andere Faktoren wie Nahrungszugang, Fortpflanzungsstrategien oder Prädationsdruck ebenfalls einen erheblichen Einfluss auf die Körpergröße haben könnten.

Unter anderem wurde darauf hingewiesen, dass:

• Es viele Ausnahmen von der Bergmannschen Regel gibt, insbesondere unter Insekten und Reptilien.
• Die Regel manchmal nur bei Männern oder nur bei Frauen einer Art zu gelten scheint.
• Es in einigen Fällen Dokumentationen gibt, dass die Körpergröße innerhalb einer Art mit der Höhe und nicht mit der Temperatur korreliert.

Zudem faellt auf, dass die Bergmannsche Regel in einigen Studien nicht in vollem Umfang bestätigt werden konnte. Daher gibt es auch Wissenschaftler, die gegen eine allzu allgemeine Anwendung der Regel argumentieren.

Bergmannsche Regel bei wechselwarmen Tieren

Ein weiterer Kritikpunkt bezieht sich auf die Anwendung der Bergmannschen Regel bei wechselwarmen Tieren. Für wechselwarme Tiere, also solche, die ihre Körpertemperatur nicht konstant halten können, scheint die Bergmannsche Regel häufig nicht zu gelten. Viele Arten von Weichtieren, Insekten, Fischen und Reptilien folgen eher der umgekehrten Bergmannschen Regel, wonach kleinere Arten in kälteren Regionen zu finden sind.

Ein plausibler Grund hierfür könnte sein, dass kleinere Tiere aufgrund ihres günstigeren Oberflächen/Volumen-Verhältnisses besser in der Lage sind, schnell auf Änderungen der Umgebungstemperatur zu reagieren. Sie können sich schneller aufwärmen und abkühlen als größere Tiere.

Einige neuere Studien legen allerdings auch nahe, dass der Effekt der Bergmannschen Regel bei wechselwarmen Tieren komplexer sein könnte, als bisher angenommen wurde. Die untersuchten Faktoren könnten unter andere sein:

• Die Entwicklungszeit: Kältere Temperaturen verlängern die Entwicklungszeit, was zu größerem Wachstum führen kann.
• Die Verfügbarkeit von Nahrung: In nährstoffreichen Umgebungen können wechselwarme Tiere schneller wachsen und größer werden.
• Die Fortpflanzungsrate: Bei kälteren Temperaturen kann die Fortpflanzungsrate von wechselwarmen Tieren verringert sein, was zu einer geringeren Anzahl von Nachkommen und damit zu einem größeren Individuumswachstums führt.

Bergmannsche Regel: Oberfläche und Volumen als Schlüsselfaktoren

Ein zentraler Aspekt in der Bergmannsche Regel ist das Oberflächen/Volumen-Verhältnis. Ein größerer Körper heizt sich langsamer auf und kühlt langsamer ab als ein kleinerer. Das hat ganz einfache physikalische Gründe: Je größer das Volumen eines Körpers im Verhältnis zu seiner Oberfläche ist, desto weniger Angriffsfläche bietet er der Außenwelt - er verliert also weniger Wärme an die Umgebung. Dies ist der Grund, warum größer Arten oft in kälteren Gebieten zu finden sind.

Dieses Prinzip lässt sich unter Verwendung des auf Oberfläche und Volumen eines Quaders basierenden mathematischen Modells verdeutlichen:

\[ V = l \cdot w \cdot h \quad und \quad A = 2lw + 2lh + 2wh \]

Die Oberfläche eines Körpers nimmt proportional zu seinem Volumen ab, wenn die Körpergröße zunimmt. Dies ist auch als das Quadrat-Kubus-Gesetz bekannt und bedeutet, dass ein größeres Volumen eine verhältnismäßig geringere Oberfläche hat. Dieser einfache, jedoch grundliegende Aspekt der Geometrie hat weitreichende Konsequenzen für biologische Organismen und ihre Anpassung an unterschiedliche klimatische Bedingungen.