Решение: Правило Бергмана у пингвинов
Императорский пингвин ($\mathit{Aptenodytes\ forsteri}$) обитает в Антарктиде и имеет среднюю массу около 30 килограммов. Галапагосский пингвин ($\mathit{Spheniscus\ mendiculus}$) обитает в экваториальных широтах на Галапагосских островах и весит в среднем 2 килограмма. Сформулируйте экологическое правило Бергмана на данном примере. Какой физический принцип лежит в его основе? Какое преимущество дают обоим видам пингвинов такие размеры тела?
Решение по шагам
4 шагаПравило Бергмана утверждает, что у близкородственных видов и географических форм одного вида размеры тела в среднем увеличиваются в направлении к холодному климату и уменьшаются в направлении к тёплому климату. Поэтому императорский пингвин, обитающий в Антарктиде, значительно крупнее галапагосского пингвина, живущего в экваториальных широтах.
Физической основой правила является изменение отношения площади поверхности тела к его объёму. При увеличении размеров тела объём возрастает быстрее площади поверхности, поэтому относительная площадь теплоотдачи уменьшается.
$$V \sim l^3,\quad S \sim l^2,\quad \frac{S}{V} \sim \frac{1}{l}$$Большая масса и размеры императорского пингвина уменьшают относительные потери тепла и помогают сохранять постоянную температуру тела в холодной Антарктиде.
Небольшие размеры галапагосского пингвина увеличивают относительную площадь поверхности тела, благодаря чему тепло эффективнее отдаётся во внешнюю среду. Это уменьшает риск перегрева в тёплом экваториальном климате.
По правилу Бергмана у близкородственных видов размеры тела в холодном климате больше, чем в тёплом: императорский пингвин крупнее галапагосского. Это связано с отношением площади поверхности к объёму: при увеличении тела относительная площадь поверхности уменьшается. Крупное тело снижает относительную теплоотдачу и помогает сохранять тепло в Антарктиде, а небольшое тело облегчает отдачу тепла в экваториальном климате.
Этот ответ получен в разборе, но не сверен с официальным ключом из банка — проверьте выкладки, прежде чем заучивать результат.
Где здесь ошибаются
Указывать, что правило Бергмана связано только с массой тела, не объясняя отношение площади поверхности к объёму.
Путать преимущества размеров: крупное тело способствует сохранению тепла, а небольшое — его отдаче.
Формулировать правило как абсолютное исключение без указания, что речь идёт о близкородственных видах или географических формах.