同一個物種,生活在高緯度寒冷地區(qū)的個體,體型往往比生活在低緯度溫暖地區(qū)的個體大。
這種環(huán)境對個體體型造成的影響,在達(dá)爾文的《物種起源》一書出版(1859年)之前,就已經(jīng)有學(xué)者注意到并給出了解釋,即生物學(xué)家伯格曼提出的“伯格曼法則”,后來鳥類學(xué)家艾倫對這個法則進(jìn)行了補(bǔ)充。環(huán)境的影響:伯格曼法則及艾倫法則1847年,生物學(xué)家伯格曼通過觀察發(fā)現(xiàn),在“同種的恒溫動物”這一前提下,小個體有利于散熱,能夠更好地適應(yīng)炎熱的氣候,而那些生活在寒冷氣候下的個體,個頭則較大。
1877年,鳥類學(xué)家艾倫進(jìn)一步提出,同種恒溫動物的肢體,尤其是四肢、手指、腳趾等部位,炎熱地區(qū)的纖細(xì),寒冷地區(qū)的短粗。需要強(qiáng)調(diào)的是,伯格曼法則和艾倫法則有兩個關(guān)鍵的前提:首先,必須是同種動物的對比,北極熊和馬來熊比,東北虎和華南虎比,因紐特人和馬賽人比;其次,伯格曼法則和艾倫法則適用于恒溫動物。這兩個法則的背后,其實(shí)是表面積、體積和散熱量之間的關(guān)系。散熱量與相對表面積成正比,相對表面積=表面積/體積。我們用正方體來舉例說明,正方體的表面積=6a2,正方體的體積=a3,相對表面積=6a2/a3=6/a,此時,a越大,相對表面積越小,散熱量越小。對應(yīng)到同種的恒溫動物上,a可以粗略對應(yīng)體型,體型大、散熱量小,就能夠適應(yīng)高緯度寒冷地區(qū);體型小、散熱量大,則適宜生活在低緯度溫暖地區(qū)。四肢、手指、腳趾的長短,則是通過增大表面積加速散熱,或縮小表面積減緩散熱,比如北極兔的耳朵和尾巴,比低緯度地區(qū)的兔子短得多。自然選擇,適者生存伯格曼法則和艾倫法則說的是動物對于環(huán)境的適應(yīng),這種適應(yīng)是演化的一部分。達(dá)爾文在《物種起源》中認(rèn)為,動植物會向著更加適合生存的方向演化,即自然選擇、適者生存。首先,所有物種的個體都有變異,同一物種沒有完全相同的個體,即同種個體有獨(dú)特性和多樣性;第二,適者生存,產(chǎn)生了適應(yīng)性變異的個體能夠得到更多的生存機(jī)會,即適應(yīng)與否直接關(guān)系到存活率;第三,適者有更多的機(jī)會把適應(yīng)性的變異遺傳給后代。經(jīng)過漫長的演化,同一物種的不同個體間便會形成行為方式或形態(tài)上的區(qū)別。同種動物,在高低緯度存在體型差異,只是眾多區(qū)別中的一種。最后要說明,前面提到的伯格曼法則和艾倫法則,都只是法則而不是公理,公理是無需證明的基本事實(shí),法則只是基于事實(shí)作出的論斷,法則不一定在任何情況下都適用。比如反伯格曼法則就將關(guān)注點(diǎn)放在體型大小、生長速度和代謝速度上,據(jù)此提出生活在高緯度的動物,生長發(fā)育慢,代謝也隨著體型變大而增大,因此出現(xiàn)同一物種熱帶體型大、寒帶體型小的情況??偠灾?,體型差異是受環(huán)境的影響,適者生存這一點(diǎn)毋庸置疑。