Loi de Bergmann
Définition
La règle ou loi de Bergmann est un principe corrélant la température externe et le rapport de la surface corporelle au poids chez les animaux à sang chaud. Ainsi, les oiseaux et les mammifères des régions froides sont plus volumineux que les individus de la même espèce dans les régions chaudes.
L'ours comme principe de la loi de Bergmann :
Selon la règle de Bergmann, les vertébrés endothermes ont tendance à être représentés par des formes plus grandes dans les parties les plus froides de leur aire de répartition que dans les parties les plus chaudes. L'ours du pôle Nord (ours polaire) est plus grand que les petits ours tropicaux, et même que l'ours brun des régions plus tempérées.
Explications
La loi de Bergmann prévoit que la taille des organismes, surtout d'une espèce occupant une grande aire géographique, croît avec la latitude. Elle n'est vérifiée que pour les vertébrés homéothermes (mammifères et oiseaux). Ainsi, les individus d'une espèce sont plus grands grands s'ils vivent en zone tempérée, et leur taille diminue en se rapprochant des tropiques puis de l'équateur. Autrement dit, il existe une tendance intra-espèce chez les animaux à sang chaud à avoir une taille corporelle croissante avec une latitude croissante et une température ambiante décroissante.
La règle de Bergmann est le fait du naturaliste allemand Carl Bergmann (1814–1865), pour expliquer un mécanisme adaptatif pour conserver ou rayonner la chaleur corporelle, en fonction du climat. Cette règle (l'une des généralisations les plus connues en zoologie) est à comparer avec la règle d'Allen.
Le principe (empirique) selon lequel chez une espèce animale à sang chaud ayant des populations géographiques distinctes, la taille corporelle des animaux vivant dans des climats froids a tendance à être plus grande que chez les animaux de la même espèce vivant dans des climats chauds. Les animaux avec des corps plus gros sont généralement plus massifs et produisent ainsi plus de chaleur corporelle. Ils ont également des surfaces plus petites par rapport à leur masse, ce qui entraîne un taux de rayonnement thermique relativement plus faible.
Par exemple, le cerf de Virginie est plus gros au Canada que dans les Florida Keys, et la taille corporelle des populations de rats des bois est inversement corrélée à la température ambiante.
Ce modèle écogéographique (écorégional) bien connu est parfois considéré comme une tendance pour les espèces animales en général, pas seulement pour les animaux homéothermes. Par exemple, des études récentes ont indiqué que les tortues et les salamandres ont également tendance à suivre la règle de Bergmann, avec des exceptions concentrées dans les lézards et les serpents. Historiquement, la règle de Bergmann a également fait référence à un modèle de distribution géographique au-delà du niveau d'une espèce, comme affirmant que les plus grandes espèces de mammifères et d'oiseaux ont tendance à se trouver dans les latitudes les plus septentrionales et les petites espèces plus au sud.
La généralité de la règle de Bergmann reste une question, car de nombreuses exceptions à la règle sont connues. Cela reflète à la fois l'incertitude de la science et la diversité de la nature.
L'explication générale du phénomène est attribuée à l'importance du rapport surface/volume, les animaux à sang chaud dans les climats plus froids ayant un avantage dans la réduction du rapport surface/volume, afin de réduire les pertes de chaleur. Par exemple, les ours polaires ont de grands corps compacts par rapport aux ours des climats plus chauds, offrant ainsi une surface relative plus petite (par rapport au volume) pour perdre de la chaleur.
La règle de Bergmann a également été appliquée aux populations humaines. Les pygmées ne se trouvent que sous les tropiques et les autres races tropicales ont tendance à être plus courtes que celles des régions tempérées. De plus, en Europe, les Européens du Sud, comme les Italiens, ont tendance à être plus courts en moyenne que les Européens du Nord, comme les Suédois. Il en va de même pour les Asiatiques, car les Asiatiques du Nord sont en moyenne plus grands que leurs homologues d'Asie du Sud-Est. Les Esquimaux de l'Alaska et du nord du Canada sont connus pour leur accumulation de graisse lors de l'acclimatation au froid intense. Cependant, il existe également des exceptions.
Le rapport surface/volume est un concept central en biologie et évolution. Comme décrit dans les années 1630 par Galileo, si un objet grossit, mais que sa forme reste la même, sa surface diminue par rapport au volume. En effet, la surface augmente du carré de sa longueur, tandis que le volume augmente du cube de la longueur. Ainsi, le volume croît beaucoup plus rapidement que la surface. Les fonctions qui dépendent des surfaces - telles que la dissipation de chaleur, la respiration d'oxygène, le vol, etc. - doivent couvrir tout le volume. Les petites espèces peuvent se passer de beaucoup de choses dont les gros organismes ont besoin. Ainsi, les insectes et les ténias longs mais minces n'ont pas besoin de poumons pour augmenter la surface de respiration. Pour les animaux de plus grande taille, des systèmes sont nécessaires pour apporter de la nourriture et de l'oxygène de la surface à l'intérieur, et pour éliminer les déchets et dissiper la chaleur.
Pour la même raison, les techniques de science-fiction consistant à augmenter ou diminuer considérablement la taille des animaux ou des humains ne parviennent généralement pas à saisir la réalité incarnée dans le concept du rapport surface/volume. Les insectes peuvent monter sur les murs et sur les surfaces des étangs parce que la petite force gravitationnelle exercée par leur petite masse peut être contrée par la plus forte adhérence de surface - quelque chose que le Spiderman des films ne pourrait jamais ressentir à sa masse. Un insecte volant a augmenté à la taille du mammouth, mais en conservant la même forme, ne pouvait pas voler parce que son poids augmenterait beaucoup plus rapidement que la surface de ses ailes, et ses pattes s'effondreraient sous le poids sinon beaucoup plus large.
Certains chercheurs ont mis en doute l'idée selon laquelle la capacité thermorégulatrice (conservation de la chaleur métabolique) est le principal facteur expliquant la règle de Bergmann. Cette constatation contribue à la découverte de la règle de Bergmann chez les poïkilothermes, les organismes dont la température interne varie et ceux qui reflètent souvent la température ambiante, et les ectothermes, ces organismes utilisant des moyens externes, et non internes, pour contrôler la température. Parmi les autres explications proposées pour la règle de Bergmann, il y a que l'effet est en corrélation avec la disponibilité des ressources, car les réserves de graisse augmentent plus rapidement avec la taille corporelle que le taux métabolique, ou avec le changement de taille des espèces de proies.
Synonymes, antonymes
1 synonyme (sens proche) de "loi de Bergmann" :
- règle de Bergmann
0 antonyme (sens contraire).
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