Quantes vegades hem sentit que la mida no és important? En la lluita per la supervivència, fins a l’últim detall pot ser decisiu. Avui us parlarem de la importància de la mida i la forma gràcies al que anomenem regles ecogeogràfiques.

La fixació per la mida – La regla de Bergmann 

Les regles ecogeogràfiques ens serveixen per saber com serà un animal segons l’ambient on habiti. Són generalitzacions que descriuen una tendència de variació geogràfica correlacionada amb les condicions ambientals i les respostes dels organismes que viuen allà. En el cas de la regla de Bergman, serà la seva mida corporal.

Aquesta és una de les normes més assentades de les regles ecogeogràfiques, i forma part de les regles ecològiques tèrmiques. 

La regla de Bergman, com les altres que veurem, neix de la necessitat dels biòlegs d’explicar com una espècie (o grups d’espècies properes genèticament) extensament distribuïda pot habitar en ambients amb temperatures tan diferents. 

Segons aquesta regla, en els animals popularment coneguts com a “animals de sang calenta”, és a dir, els homeoterms (aquells que regulen la seva temperatura independent de la temperatura ambiental) la mida del seu cos està lligada a la temperatura de l’ambient.

Aquesta és una relació inversament proporcional, ja que, a mesura que una de les variables augmenta en magnitud, l’altra baixa. Per tant, en els ambients menys càlids, la mida del cos és més gran. I com que la temperatura està relacionada amb la latitud, la mida augmentarà en allunyar-nos de l’equador. 

Això s’ha pogut veure entre individus d’una mateixa espècie o entre espècies estretament lligades. 

1. Regla de Bergmann.

Sobre l’autor

Karl Christian Bergmann era un anatomista, fisiòleg i biòleg alemany que va viure entre 1814 i 1865. Va estudiar medicina i ciències naturals a les universitats de Göttingen i Würzburg. El 1847 va publicar el treball sobre la relació entre l’economia de calor dels animals i la seva mida. El seu àmbit d’estudi principal era l’anatomia comparada, sobretot en mamífers i aus.

Per què? 

Aquest fet té una explicació senzilla: com major és la mida de l’animal, menor és l’àrea de superfície en proporció amb el seu volum. És a dir, la relació superfície-volum és més baixa. D’aquesta manera, es redueix la superfície d’intercanvi de calor amb l’exterior, permetent optimitzar el metabolisme. D’altra banda, en climes més càlids, els animals tenen una relació superfície-volum més alta, que els permet irradiar calor d’una manera més eficient. 

Què és la relació superfície-volum?

És la divisió entre l’àrea superficial d’un objecte i el seu volum. Se sol escriure com SA/vol o SA:V. S’empra en moltes disciplines i el seu ús està molt estès, però destaca en la física-química i en la biologia.

Si ho mirem des del punt de vista de la geometria, hem de recordar les classes de matemàtiques on calculàvem volums i superfícies. Ho farem amb l’esfera, ja que és la figura amb una relació superfície-volum més baixa. 

Sabem que la superfície es mesura en metres quadrats ($m^2$) i es calcula com 4πr2. El volum es mesura en metres cúbics (m3) i es calcula com 1/3· 4πr3. D’aquesta manera, l’augment de volum és sempre més gran que l’augment de la superfície. Si fem superfície/volum, seria 4πr2/(1/3· 4πr3), que si simplifiquem és: 3/r. Per tant, com major és el radi menor és el quocient, i d’aquesta manera es conserva millor la calor.  

Els animals més grans han de produir menys calor en relació amb la seva mida per elevar la temperatura del seu cos per sobre de la temperatura ambient. 

2. Relació superfície-volum.

Alguns exemples

Aquest fenomen s’ha estudiat sobretot en mamífers i ocells, en concret en cérvols, ossos, pingüins, guineus i antílops. La norma de Bergmann val per aus d’arreu del món i segons alguns autors seria més forta en aus sedentàries que no pas en les migratòries, i també més en mascles que en femelles. En el cas dels pingüins, es veu com dins de la mateixa espècie o fins i tot entre espècies hi ha una variació de la mida, vinculada a la latitud.

3. La norma de Bergmann aplicada a pingüins.

Sabies què?

Això s’ha detectat en altres animals, com tortugues o salamandres, i fins i tot en els humans. Un estudi dut a terme per les universitats de Cambridge i Tubinga, ha mesurat més de 300 individus a partir dels seus fòssils d’arreu del món. Combinant aquesta informació i les dades sobre els climes, van determinar que els climes més freds van afavorir la selecció de mides corporals més grans. 

Aquest mateix estudi també relaciona les fluctuacions de les mesures mitjanes dels humans amb la temperatura durant l’últim milió d’anys, d’acord amb la regla de Bergmann.

Més enllà de mida – La regla d’Allen

Com hem vist, la regla de Bergmann tracta sobre la mida. Però la mida no ho és tot: cal tenir en compte la forma, ja que si no podria ser, fins i tot, contraproduent. El 1877, Joseph Asaph Allen, un zoòleg i ornitòleg estatunidenc, va publicar l’anomenada regla d’Allen.

Segons aquesta regla, les poblacions de regions càlides tenen extremitats llargues i primes, maximitzant així la relació superfície-volum. Aquestes extremitats poden ser membres, cues i orelles, que en climes càlids podrien actuar com òrgans de radiació de calor. 

Aquesta regla va lligada a l’anterior, ja que es basa en l’optimització de l’energia en zones fredes, mitjançant la geometria dels cossos. 

Una explicació biològica seria que el creixement del cartílag va lligat a la temperatura en animals homeoterms, a causa de la vasoconstricció i la vasodilatació, que serien les causants d’aquesta plasticitat de creixement. 

Mida, forma i… color! – La regla de Gloger 

Aquesta regla vincula la temperatura ambiental amb el color del cos. Conclou que, en animals endoterms (aquells que poden conservar la calor del seu cos), les formes més pigmentades es troben en ambients més humits i càlides.  Va ser postulada per Constantin Wilhelm Lambert Gloger el 1833 en una revisió de la covariància del clima i el color de les plomes de les aus. 

Aquesta regla es basa en el supòsit que els pigments de melanina i/o la coloració fosca, confereixen avantatges selectius a les regions càlides i humides. Tanmateix, és possible que aquesta regla no s’apliqui quan entrin altres variables en joc. Per tant, aquesta covariació entre la coloració i el clima estià lligada a la importància relativa de la coloració i els processos fisiològics i comportamentals que permeten a un animal fer front als factors climàtics. 

Un estudi va analitzar el plomatge de més d’un miler d’ òlibes comunes (Tyto alba)  de nord-Amèrica i va concloure que la variació geogràfica estava correlacionada amb la temperatura ambient i la precipitació. Els mussols eren de color vermell fosc i mostraven taques de plomes negres més grans però en menor quantitat a les regions més fredes.

4.

Ja per acabar…

És important tenir en compte que, tot i la  relació entre la mida i la temperatura,  hi ha moltes altres variables que estan vinculades a la mida i la forma.

El canvi global, i en concret l’augment de les temperatures, podria afectar a la supervivència de les espècies, sobretot de les adaptades a climes més freds, ja que els processos evolutius són llargs. 

Altres recerques han volgut donar explicació a altres fenòmens, portant a l’aparició d’altres regles ecogeogràfiques com les de Hesse (pes cardíac), Rensch (distribució de pèl en mamífers) o Jordan (nombre de vèrtebres en els peixos). 

La mida no només està vinculada a l’estalvi energètic, sinó que també pot estar-ho a certes malalties com el càncer, com us explicàvem en aquest reportatge fa uns mesos.  

Per saber-ne més

Oikos, Salewski, V. and Watt, C – Bergmann’s rule: a biophysiological rule examined in birds

Nature comunications, Will, M., Krapp, M., Stock, J.T. et al.  – Different environmental variables predict body and brain size evolution in Homo

Ortnithology, Alexandre Roulin, Christophe Randin, Gloger’s rule in North American Barn Owls

Imatges

  1. Realització pròpia amb Canva. 
  2. Realització pròpia amb Canva.
  3. Extret de Wikipedia – By Fry72 Karel Frydrýšek – Own work, CC BY-SA 4.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=99535644 
  4. Extret de Wikipedia – By Steve Garvie from Dunfermline, Fife, Scotland, CC BY-SA 2.0, via Wikimedia Commons