베르그만의 법칙

Bergmann's rule
베르그만의 법칙 - 지구의 펭귄(질량 m, 키 [1]h)

Bergmann's rule은 널리 분포된 분류학적 분기군 내에서 더 큰 크기의 개체군과 종들이 더 추운 환경에서 발견되는 반면 더 작은 크기의 개체군과 종들은 더 따뜻한 지역에서 발견된다는 생태지리학적 규칙입니다. 이 규칙은 선형 치수의 크기 사이의 관계에서 유래합니다. 즉, 추운 환경에서는 높이와 부피가 모두 증가할 것입니다. 베르그만의 법칙은 동물들의 전체적인 크기만을 설명할 뿐, 알렌의 법칙처럼 신체의 비율은 포함하지 않습니다.

원래는 속의 종과 관련하여 공식화되었지만, 종 내의 개체군과 관련하여 종종 재구성되었습니다. 또한 위도와 관련하여 주조되는 경우가 많습니다. 이 규칙은 Rapicactus와 같은 일부 식물에도 적용될 수 있습니다.

이 규칙은 1847년에 이 패턴을 기술한 19세기 독일 생물학자 칼 베르그만의 이름을 따서 지어졌지만, 그가 처음으로 이 패턴을 발견한 것은 아닙니다. 베르그만의 법칙은 내온동물인 포유류와 조류에 가장 많이 적용되지만, 일부 연구자들은 개미 렙토탁스 아세르보룸과 [2][3]같은 외온종 연구에서도 이 법칙에 대한 증거를 발견했습니다. 베르그만의 법칙은 많은 포유류와 새들에게 적용되는 것처럼 보이지만, 예외도 있습니다.[4][5][6]

몸집이 큰 동물들은 몸이 작은 동물들보다 베르그만의 법칙에 더 가깝게 따르는 경향이 있습니다, 최소한 특정 위도까지 말입니다. 이것은 아마도 굴을 파는 것과 같은 스트레스를 받는 환경을 피하는 능력이 감소된 것을 반영합니다.[7] 공간에 걸친 일반적인 패턴일 뿐만 아니라 베르그만의 규칙은 다양한 열 체제에 노출되었을 때 역사적 및 진화적 시간에 걸쳐 개체군에서 보고되었습니다.[8][9][10] 특히, 고생대 동안 상대적으로 짧은 두 번의 온도 상승(Paleocene-Eocene thermal maximum과[11] Eocene thermal maximum 2) 동안 포유류의 일시적이고 가역적인 왜소화가 관찰되었습니다.[12]

예

인간

베르그만의 법칙은 추운 기후에 따라 체질량이 증가한다는 생태학적 원리입니다. 스웨덴의 무스(유라시아 엘크)에 대한 이러한 관계를 보여주는 데이터가 표시됩니다.[13]

이누이트족, 알류트족, 사미족을 포함한 극지 근처의 인구는 중위도 지역의 인구보다 평균적으로 더 무겁고, 이는 베르그만의 법칙과 일치합니다.[14] 그들은 또한 앨런의 규칙과 일치하는 더 짧은 팔다리와 더 넓은 몸통을 가지고 있는 경향이 있습니다.[14] 마샬 T에 의하면. 1953년 뉴먼은 동부 이누이트족, 카누 민족, 유키족, 안데스 원주민, 해리슨 레이크 릴루엣의 추운 기후와 작은 몸집 조합이 베르그만의 통치의 예상과 달리 운영되지만 북미 원주민 인구는 대체로 베르그만의 통치와 일치합니다.[15] Newman은 Bergmann의 규칙은 유라시아의 인구에 해당하지만, 그것은 사하라 사막 이남의 아프리카의 인구에 해당하지 않는다고 주장합니다.[15]


인간 개체군은 연평균 기온이 증가함에 따라 신장도 감소하는 것으로 나타났습니다.[16] 버그만의 법칙은 피그미 표현형을 가진 아프리카인들과 다른 피그미족들을 나타냅니다. 이 개체군들은 더 덥고 습한 환경에 적응하기 때문에 더 짧은 키와 더 작은 몸 크기를 보여줍니다.[17] 환경 습도가 높아지면 증발식 냉각(땀 흘림)이 신체 열을 방출하는 데 덜 효과적인 방법이지만, 부피 대비 표면적이 더 높은 것은 수동 대류 열 손실을 통해 약간의 이점을 제공해야 합니다.

새들

철새 형태 변화에 대한 2019년 연구는 1978년부터 2016년까지 시카고의 건물과 충돌한 새의 몸을 사용했습니다. 새의 하퇴골 길이(몸의 크기를 나타내는 지표)는 평균 2.4%, 날개 길이는 1.3% 짧아진 것으로 나타났습니다. 2021년에 발표된 유사한 연구에서는 저지대 아마존 열대 우림에서 밴딩을 위해 생포된 77종의 비이주성 조류의 측정값을 사용했습니다. 1979년에서 2019년 사이에 모든 연구 종들은 평균적으로 10년에 최대 2%씩 작아졌습니다. 형태학적 변화는 지구 온난화의 결과로 간주되며, 베르그만의 법칙에 따른 진화적 변화의 예를 보여줄 수 있습니다.[18][19][20][21]

파충류

베르그만의 규칙은 여성 악어들에 의해 모호하게 지켜지는 것으로 보고되었습니다.[22][23] 그러나[24] 거북이나 도마뱀의[25] 경우 규칙의 유효성은 뒷받침되지 않았습니다.

무척추동물

베르그만의 법칙에 대한 증거는 해양 요각류에서 발견되었습니다.[26]

식물

베르그만의 법칙은 일반적으로 식물에 적용될 수 없습니다.[27] 선인장과와 관련하여 한때 "식물 베르그만 경향"으로 묘사되었던 사구아로(Carnegiea gigantea)[28]의 경우 대신 기온이 아닌 강우량, 특히 겨울 강수량에 의존하는 것으로 나타났습니다.[29] Rapicactus 속의 구성체는 고도와 특히 위도에 따라 줄기 직경이 증가하기 때문에 더 시원한 환경에서 더 큽니다. 그러나 Rapicactus는 위도가 높을수록 평균 강수량이 감소하는 경향이 있고 신체 크기가 기후 변수에 의해 조건화되지 않는 분포 지역에서 자라기 때문에 가능한 Bergmann 추세를 시사할 수 있습니다.[30]

설명

북부와 남부의 붉은 여우들에 의해 묘사된 베르그만의 지배.

베르그만이 처음 규칙을 만들 때 가장 먼저 설명한 것은 큰 동물이 작은 동물에 비해 표면적 대 부피비가 낮기 때문에 질량 단위당 체온을 덜 방출하기 때문에 추운 기후에서 더 따뜻하게 유지된다는 것입니다. 따뜻한 기후는 반대의 문제를 야기합니다: 신진대사에 의해 발생된 신체 열은 내부에 저장되기 보다는 빨리 발산되어야 합니다.[31]

따라서 덥고 건조한 기후에서 작은 동물의 표면적 대 부피 비율이 높아지면 피부를 통한 열 손실이 촉진되고 몸을 식히는 데 도움이 됩니다. 이 분야에서 베르그만의 법칙을 분석할 때 중요한 점은 연구 중인 개체군 그룹이 서로 다른 열 환경을 가지고 있으며, 또한 이러한 열 조건에 반응하여 유전적으로 구별할 수 있을 정도로 충분히 오래 분리되었다는 것입니다.[31] 신장과 연평균 온도 사이의 관계는 어떤 차원에서도 증가하는 모든 모양을 모델링하여 설명할 수 있습니다. 모양의 높이를 높이면 표면적 대 부피 비율이 감소합니다. 사람의 몸통과 팔다리를 실린더로 모델링하면 같은 체질량지수(BMI)에서도 키가 5피트인 사람에서 6피트인 사람으로 표면적 대 부피비가 17% 감소하는 것으로 나타났습니다.

해양 갑각류에서는 온도가 감소하면 세포 크기가 증가하고 수명이 증가하기 때문에 위도에 따라 크기가 증가하는 것이 관찰된다는 것이 제안되었으며, 이 두 가지 모두 최대 신체 크기가 증가합니다(생애에 걸쳐 지속적인 성장은 갑각류의 특징입니다).[3] 크기 경향은 하이페로이드 및 감마리드 양서류, 요각류, 기공류, 마이시드 및 플랑크톤 유파우시이드에서 관찰되었으며 관련 종의 비교뿐만 아니라 널리 분포된 종 내에서도 관찰되었습니다.[3] 심해 거대주의는 아마도 같은 이유로 같은 그룹 중 일부에서 관찰됩니다.[3] 수중 종의 추가적인 요인은 낮은 온도에서 더 높은 용존 산소 농도일 수 있습니다. 이 견해는 고도가 높은 호수에서 갑각류의 크기가 감소한 것에 의해 뒷받침됩니다.[32] 무척추동물에 대한 추가적인 영향은 고위도에서 감소된 포식 압력입니다.[33] 얕은 물 완족류에 대한 연구는 온대 위도에 비해 극지방에서 포식이 감소하는 것을 발견했습니다. (같은 경향은 포식이 감소하는 깊은 물에서도 발견되지 않거나 열대 및 온대 완족류의 비교에서도 발견되지 않았습니다.) 아마도 열대 완족류가 포식을 성공적으로 피하기 위해 더 작은 크기로 진화했기 때문일 것입니다.[33]

헤세의 법칙

1937년 독일의 동물학자이자 생태학자인 Richard Hesse는 Bergmann의 통치의 연장을 제안했습니다. 심장 무게 규칙으로도 알려진 헤세의 규칙은 추운 기후에 사는 종들이 따뜻한 기후에 사는 근연종들보다 체중과 관련하여 더 큰 심장을 가지고 있다고 말합니다.[34]

비평

1986년 연구에서 발레리우스 가이스트는 베르그만의 법칙이 거짓이라고 주장했습니다: 온도와의 상관관계는 가짜입니다. 대신 가이스트는 몸의 크기가 연간 생산성 펄스의 지속 기간, 즉 성장기 동안 동물당 식량 가용성에 비례한다는 것을 발견했습니다.[35]

많은 요인들이 신체 크기에 영향을 미칠 수 있기 때문에, 베르그만의 법칙에 대한 많은 비판자들이 있습니다. 어떤[who?] 사람들은 위도 자체가 체질량을 예측하기에 좋지 않다고 믿고 있습니다. 신체 질량 변화에 기여할 수 있는 다른 선택적 요인의 예로는 이용 가능한 식품의 크기, 포식자로서의 성공에 대한 신체 크기의 영향, 포식에 대한 취약성에 대한 신체 크기의 영향 및 자원 가용성이 있습니다. 예를 들어, 한 유기체가 추운 온도를 견딜 수 있도록 적응되어 있다면, 추운 온도와 식량 부족 사이의 상관관계로 인해 식량 부족 기간도 견딜 수 있습니다.[5] 더 큰 유기체는 생존에 필요한 에너지를 제공하고 더 오랜 기간 동안 번식할 수 있도록 더 큰 지방 저장소에 의존할 수 있습니다.

자원 가용성은 많은 유기체의 전반적인 성공에 주요 제약 조건입니다. 자원 부족은 서식지에 있는 유기체의 총 수를 제한할 수 있고, 시간이 지남에 따라 유기체의 신체 크기가 작아짐으로써 유기체가 적응하도록 할 수도 있습니다. 따라서 자원 가용성은 Bergmann's Rule에 대한 수정 구속이 됩니다.[36]

참고 항목

참고문헌

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