Dołącz do czytelników
Brak wyników

Ekogeografia

9 sierpnia 2018

NR 17 (Wrzesień 2016)

Zmieniająca się wielkość ciała – czyli odpowiedź zwierząt na zmiany klimatu

0 234

Często okazuje się, że organizmy są do siebie bardzo podobne, ale różnice w stosunkach długości szczecin lub płytek pozwalają wyznaczyć nowy gatunek – częsta praktyka w opisie np. roztoczy. 

Od zarania dziejów człowiek chce poznać i zrozumieć otaczający go świat. Od Arystotelesa, przez Dar­wina, Dobzhansky’ego, do Dawkinsa biolodzy szukają odpowiedzi na wiele pytań związanych z różnorodnością form organizmów, ich behawiorem, zależnościami ekologicznymi, czyli miejscem w ekosystemie, a nawet wielkością ciała. Ta ostatnia dziś nabiera nowego znaczenia. Przecież nie tylko biolodzy, ale także osoby zarządzające zasobami naturalnymi są zainteresowane wielkością ciała organizmów, co związane jest z biomasą zasobów naturalnych. Kiedy poznamy już narzędzia do badania wielkości ciała i zmienności organizmów, wystarczy ich użyć i połączyć z dotychczasową wiedzą na temat reguł ekogeograficznych oraz zmiennymi środowiskowymi (np. temperatura, światło, pokarm), aby znaleźć odpowiedź na pytanie, jakie są współczesne trendy zmian wielkości ciała zwierząt.

Morfometria i biometria

Pomocna staje się morfometria. Jest to dział nauki zajmujący się opracowywaniem odpowiednich metod pomiarów organizmów. Współcześnie badania morfometryczne prowadzi się nie tylko na poziomie gatunku, ale także populacji. Odpowiednio przygotowane pomiary organizmów mogą być wykorzystane przy obliczaniu biomasy, np. obliczenie masy zooplanktonu (czyli drobnych bezkręgowców unoszących się w toni wodnej) w jeziorach lub też obliczenie masy bezkręgowców w arktycznej tundrze, pozwalające określić współudział oraz funkcję mikroskopijnych zwierząt w zbiorowiskach lądowych Arktyki. Ale przecież cechy morfometryczne to nie tylko badania związane z biomasą. Pomiary organizmów, zwłaszcza tych mikroskopijnych, nieraz pozwalają określić płeć. Dane morfometryczne są też wykorzystywane przy opisywaniu nowych gatunków. Często okazuje się, że organizmy są do siebie bardzo podobne, ale różnice w stosunkach długości szczecin lub płytek pozwalają wyznaczyć nowy gatunek – częsta praktyka w opisie np. roztoczy. W parze z morfometrią wędruje biometria, czyli nauka skupiająca się na badaniu zmienności organizmów. Wcześniej znana z filmów science fiction, dziś powszechnie praktykowana. Zastosowanie znalazła m.in. w skanowaniu tęczówki oka czy skanach linii papilarnych związanych z bezpieczeństwem i porządkiem publicznym. Ale także może się przydać przy ogólnej ocenie liczby organizmów żywych, np. poprzez przepuszczenie wody przez specjalne skanery.

Reguły ekogeograficzne – wielkość ciała i kończyn

Zainteresowanie różnicami wielkości ciała organizmów ma długą historię, a rozkwit wiedzy dotyczącej tego tematu można śmiało datować na XIX w. Reguły ekogeograficzne, tj. Bergmanna, Allena, oraz obserwacje Heaneya tłumaczą, dlaczego jedne zwierzęta są małe, a inne bardzo duże. Reguła Bergmanna została sformułowana przez niemieckiego biologa Christiana Bergmanna w drugiej połowie XIX wieku. Bergmann zauważył, że blisko ze sobą spokrewnione zwierzęta stałocieplne (ssaki, ptaki) w regionach polarnych są większe niż ich kuzyni w regionach klimatu tropikalnego. Ze względu na niskie temperatury w regionach polarnych i szybszą utratę ciepła większa masa zwierząt jest bardziej faworyzowana przez dobór naturalny, co z kolei ułatwia utrzymanie stałej temperatury. Odwrotnie jest w regionach o wysokiej średniej temperaturze, gdzie zwierzęta są mniejsze. Sztandarowym przykładem tej reguły są niedźwiedzie. Żyjące w Arktyce niedźwiedzie polarne mogą osiągać do 700 kg wagi i nawet ok. trzech metrów wysokości. Z kolei spokrewniony z misiem polarnym niedźwiedź malajski zamieszkujący lasy deszczowe Azji osiąga wagę 35 kg i wysokość 70 cm. Lis to kolejny doskonały przykład na potwierdzenie reguły Bergmanna. Lisy polarne osiągają wagę do 9 kg i długość wraz z ogonem ok. 90 cm. Fenek, czyli tzw. lis pustynny zasiedlający obszary subsaharyjskie, osiąga 1,5 kg wagi i długość ok 40 cm. Reguły Bergmanna należy także poszukać w naszym ludzkim ogródku, wystarczy porównać Europejczyków i Pigmejów o znacznie mniejszej masie i wzroście.

Regułę Allena sformułował amerykański biolog Joel Allen, również w drugiej połowie XIX wieku. Mówi ona, że peryferyjne części ciała zwierząt stałocieplnych (np. uszy, nos) są na ogół mniejsze u gatunków zamieszkujących strefy klimatu chłodnego niż u bliskich krewnych w strefach klimatu gorącego. Zjawisko to związane jest ponownie z termoregulacją. Zwierzęta w regionach polarnych chcą zatrzymać ciepło, z kolei te w klimacie ciepłym jak najwydajniej się chłodzić. Doskonałym przykładem są np. zające: polarny i antylopi. Ten pierwszy ma krótkie uszy, drugi, żyjący na terenie południowej Arizony, długie i szerokie. Kolejny spektakularny przykład to lis. Piesiec, czyli lis polarny, charakteryzuje się krótkimi uszami, lis rudy (znany z naszego podwórka) ma większe uszy, i fenek – który posiada największe i najszersze uszy. Tak samo jak w przypadku reguły Bergmanna należy szukać podobnych zależności u ludzi. Wystarczy spojrzeć na krótkie kończyny i płaskie nosy Inuitów – rdzennych mieszkańców Arktyki północnoamerykańskiej. 

Na początku lat 60. dwóch biogeografów, tj. Robert McArthur oraz Edward Wilson, stworzyło modele wyjaśniające bogactwo życia organizmów na wyspach. Dziś ich badania znane są jako biogeograficzna teoria wysp i w skrócie zamykają się w trzech punktach: 

  • im wyspa jest większa, tym jest na niej więcej gatunków; 
  • im wyspa położona jest dalej od kontynentu, tym gatunków jest mniej; 
  • liczba nowych migrantów spada wraz z bogactwem gatunków na wyspie. 

Mniej więcej w tym samym czasie (koniec lat siedemdziesiątych) Law­ren­-ce R. Heaney opublikował wyniki swoich badań dotyczących wiewiórek w Tajlandii i Malezji. Zauważył, że wielkość ciała wiewiórek wzrasta wraz z wielkością wyspy. Zjawisko to, jak i poprzednie, można łatwo wyjaśnić. Im większa wyspa, tym więcej potencjalnych siedlisk, więcej zasobów i mniej negatywnych interakcji z konkurentami o zasoby, co przekłada się na kondycję i ogólną masę ciała.

Małe komplikacje

Ekologia jest na tyle złożoną dyscypliną wiedzy, że nie istnieją w niej prawa, które przy okazji coraz to nowszych wyników trzeba by zmieniać. Ale istnieją reguły, z którymi można swobodnie dyskutować. Nie zawsze reguły opisane we wcześniejszym paragrafie znajdują potwierdzenie, co z kolei nie oznacza, że są błędne. Reguła Bergmanna mówi, że w niższych temperaturach zwierzęta stałocieplne są większe. Jednak w rejonach polarnych sprawdza się to także na bezkręgowcach, bardzo często mówi się o tzw. gigantyzmie polarnym w przypadku grup zwierząt wyraźnie większych niż ich krewniacy z klimatu umiarkowanego (np. skorupiaki). Ale w życiu, jak doskonale wiemy, bywa tak, że to pokarm jest czynnikiem, który wpływa na naszą masę. W tym wypadku gigantyzm polarny może być interpretowany w nieco innym świetle. Badani...

Pozostałe 70% treści dostępne jest tylko dla Prenumeratorów.

Co zyskasz, kupując prenumeratę?
  • 6 wydań czasopisma "Biologia w Szkole"
  • Dostęp do wszystkich archiwalnych artykułów w wersji online
  • ...i wiele więcej!
Sprawdź

Przypisy