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Ökogeographische Regeln: Verhältnis Volumen zu Oberfläche. Bergmannsche und Allensche Regel

 

Inhaltsverzeichnis

Einleitung
Würfel
Gebäudeisolation
Ökogeographische Regeln
Grosse und kleine Tiere
Ameise und Floh
Kleine Tiere und Totfallen
Herzschlagfrequenz
Langes Seil
  In der Biologie gibt es ein paar globale Gesetzmässigkeiten, die als ökogeographische Regeln bezeichnet werden.


Diese Regeln gelten sowohl innerhalb von Arten als auch artübergreifend.


Die Bergmannsche Regel besagt in einer etwas allgemeinen Formulierung folgendes:

Bei sonst gleichen Bedingungen sind gleich-warme Tiere umso grösser, in desto kälteren Klimaten sie leben.

Die Allensche Regel besagt, ebenfalls in einer etwas allgemeinen Formulierung:

Bei sonst gleichen Bedingungen sind die Extremitäten gleich-warmer Tiere umso kleiner, in desto kälteren Klimaten sie leben.


Es gibt noch weitere Ökogeographische Regeln. Diese sind jedoch -wie die Allensche Regel- meist Sonderfälle der allgemeinen Bergmannschen Regel.

Diese Regeln passen sehr gut zu den Betrachtungen über Häuser im vorangehenden Kapitel, und sind auf diese Weise auch gut zu verstehen.


Anstelle eines Würfels oder eines Einfamilienhauses betrachten wir nun z.B. eine gewöhnliche Maus.

Wir denken uns nun eine hypothetische Polarmaus, die exakt gleich aufgebaut ist, jedoch in allen drei Dimensionen doppelt so gross ist wie die gewöhnliche Maus.  Diese Polarmaus hätte das achtfache Volumen (und damit Körpergewicht) bei lediglich vierfacher Oberfläche.

Mit dem achtfachen Volumen wäre auch der Energieumsatz und damit die Wärmeerzeugung acht mal so gross.

Die Polarmaus würde demnach bezogen auf ihre Oberfläche doppelt soviel heizen und wäre dadurch für wesentlich kältere Klimate geschaffen, und zwar ganz ohne explizite Anpassung, sondern allein durch die Vergrösserung der Körperdimensionen.


Obwohl dieses Beispiel stark übertrieben und die biologischen Zusammenhänge wesentlich komplexer sind, zeigt es doch den wesentlichen Sachverhalt.


Die Allensche Regel folgt direkt aus der Bergmannschen Regel:

Extremitäten (in diesem Sinne Arme, Beine, Ohren, Schwanz,...) sind wärmetechnisch gesehen Körperausstülpungen mit relativ kleinem Volumen bei relativ grosser Oberfläche.

Stark ausgeprägte Extremitäten verkleinern also das Verhältnis Volumen zu Oberfläche des gesamten Tieres, bzw. vergrössern die Oberfläche bei gegebener Körpergrösse unverhältnismässig stark, und sind daher in kalten Klimaten ungünstig.


Aus diesen Betrachtungen folgt noch ein weiterer Sachverhalt:

Die achtmal so schwere Polarmaus mit ihrer viermal so grossen Oberfläche müsste bei gleichen klimatischen Bedingungen viermal soviel Nahrung zu sich nehmen um ihre Körperwärme zu halten. Für die Fortbewegung wäre dagegen die achtfache Nahrungsaufnahme erforderlich.

Im Gesamten braucht die auf Nahrungssuche sich bewegende Polarmaus also etwas mehr als die vierfache Nahrungsmenge.


Das Verhältnis gilt auch bei Katzen und Hunden und bedeutet natürlich auch dort leicht Stress und Stoffwechselprobleme. Deshalb sorgen vorsichtige Tierbesitzer z.B. mit dem entzündungshemmenden CBD  für Tiere vor, dass zugleich auch stress-senkend wirkt.


Nun unterliegt der Mund der Mäuse wiederum einem Querschnittsgesetz, das bedeutet, der viermal so grosse Mundquerschnitt der Polarmaus muss mehr als die vierfache Nahrung zu sich nehmen.

Extrapoliert man das auf sehr viel grössere Tiere, dann wird verständlich, weshalb z.B. Blauwale und Elefanten den Grossteil ihrer Zeit mit der Nahrungsaufnahme verbringen, während kleinere Tiere weniger Zeit damit verbringen, obwohl ihr Bedarf gemessen am Körpergewicht viel höher ist. 

 

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