У хлопчика Вані і його тата була така гра: «все навпаки». Спочатку Ваня придумував щось, чого не буває. Наприклад, він говорив:
- А от якби у людини було не два вуха, а тільки одне, посередині чола?
- Ну, тоді людина, звичайно, чув би звуки, але не міг би розібратися, звідки вони йдуть.
А Ваня намагався здогадатися, чому все було б так, а не інакше. (Тому що до кожного вуха звук доходить з невеликою затримкою. Чим менше затримка, тим ближче до цього вуха знаходиться джерело звуку. Обробляючи інформацію, що прийшла з обох вух, мозок визначає, з якого боку пролунав звук.)
Або Ваня говорив:
- А от якби у людини було на руці не п'ять пальців, а шість?
- Та нічого не було б. Хіба що вважали б ми в Дванадцяткова системі.
А сьогодні, смакуючи Новий рік, прихід Діда Мороза та подарунки, Ваня запитав ось що:
- А що було б, якби Дід Мороз був не Дід Мороз, а. Дід Жара? Що було б, якби він приходив до нас з півдня, а не з півночі?
- Ну. - задумливо протягнув тато. - Подарунки він би напевно приносив найзвичайніші - ну, тобто, найчарівніші. Але сам став би чорношкірим. І швидше за все, олені його були б подрібніше. А вуха, хвости і ноги у них були б достовірніше. І забарвлення була б у них яскравіше.
- Ой! - вигукнув Ваня. - Чому?
І справді, чому?
Особи одного і того ж виду, що живуть в різних кліматичних умовах, набувають якісь внутрішньовидові відмінності.
- Пааап, - простягнув Ваня, виснаживши всі свої здогади. - Ну все-таки, а чому?
- Хм, - тато посміхнувся в бороду. - Ну ось дивись, - тато зняв з ялинки дві іграшки - кулька і зірочку. - Маючи якою формою легше зберегти тепло - кулястої або такий ось. в-різні-сторони-стирчить?
- Ну. кулястої, напевно.
- Ну я не знаю, чому, знаю тільки, що птахи, щоб не замерзнути, підбирають крила, ноги, шиї, виходить такий. кулька.
- Дуже добре! Ти абсолютно правий. Насправді кулька зберігає тепло тому, що у нього обсяг великий, а площа поверхні маленька. Справляєш ти тепло всім обсягом тіла, а випаровується - тільки з поверхні, і якщо співвідношення поверхні і об'єму маленьке, то і тепла ти віддаси небагато. Зрозуміло?
- Здається, зрозуміло! Тоді знаєш що? Тоді я, здається, розумію, чому у оленів на півночі будуть коротшими вуха, хвости і ноги, ніж у оленів на півдні. Тому що, коли все це коротке і далеко не виступає, поверхня стає менше і легше зберігати тепло!
- Молодець! Це правило називається правилом Аллена і звучить воно так: представники виду, які живуть в більш холодних умовах, мають менші за розміром виступаючі частини тіла. Вірно це правило тільки для теплокровних тварин, тому що їм важливо зберігати тепло - холоднокровні просто охолонуть і все. Це правило - приклад явища, яке називається клінальной мінливістю. Клінальная мінливість - це така ситуація, коли один і той самий ознака - ну, там, довжина вух або розмір тіла - поступово змінюється від однієї частини місцеперебування виду до іншого: наприклад, з півночі на південь або з підніжжя гори до її вершини. Зрозуміло?
- Тоді скажи, чому північні звірі будуть більшими південних?
- Ммм. Та тому ж! Бо у великого звіра відношення поверхні до об'єму буде менше. І значить, що ти більше, тим легше тобі зберегти тепло?
- Ну звичайно! Це правило називається правилом Бергмана і пов'язане з тією ж клінальной мінливістю. До речі! Наш Дід Мороз, ну, вірніше, Дід Жара, аж ніяк не напевно буде пігмеєм, тобто людиною маленького росту. Хоча низькорослі племена і характерні для екваторіальних місць по всьому світу (і це - один із прикладів справедливості правила Бергмана), але в жарких місцях зустрічаються і дуже високорослі племена. Це - один з доказів того, що правило Бергмана (а також і правило Аллена) не абсолютно, це тільки одна з закономірностей, що визначають фенотип (тобто зовнішні ознаки) живої істоти.
- Пап! Я, здається, зрозумів, чому маленькі звірі - ну, там, миші або такі, знаєш, крихітні собачки - весь час тремтять! Їм холодно від того, що вони маленькі!
- Ура, я здогадався! Пап. А ось я не розумію все одно - чому вони б були більш яскравою розмальовки?
- А, ось це хороше запитання. Строго кажучи, ніхто цього до кінця не розуміє. Але просто ще в середині позаминулого століття один зоолог, Костянтин Глогер, помітив, що чим дужче й вологіше місце існування теплокровного тваринного, тим яскравіше воно забарвлене. Це правило називається правилом Глогера. Чому так - зрозуміло не до кінця, ну, мабуть, в яскравих південних краях мимоволі доводиться бути яскравим - просто щоб не кидатися в очі. А може, причина в тому, що при різній температурі синтез пігменту йде трохи по-різному. До речі, правило це вірно і для людини - ось і наш Дід Мороз, ну, в сенсі, Дід Жара, був би темношкірим, а не светлокожим, як північний дід. Причому для людської чернокожесті є цілком стерпне пояснення: чим темніше шкіра, тим краще вона захищає від ультрафіолетового випромінювання (якого багато в жарких місцях). Але, зрозуміло, правило Глогера - як і правила Аллена і Бергмана - має безліч винятків.
Післямова
Зв'язок між розміром тіла і його здатністю до збереження тепла - взагалі цікава і широко розгалужена тема. Анітрохи не претендуючи на всеосяжне її висвітлення, зберу в цій післямові «вінегрет» з різноманітних її аспектів.
Спочатку кілька формул.
У 1932 році швейцарський вчений Макс Клайбер вивів емпіричний «закон трьох чвертей» (він же «закон Клайбер»): базовий метаболічний рівень тваринного В (вимірюваний по його виділяє цим тваринам тепла) пропорційний його масі М в ступеня три чверті. Тобто рівень метаболізму зі збільшенням маси зростає все повільніше і повільніше, і метаболізм кішки всього приблизно в 30 разів вище метаболізму миші, хоча маси їх різняться в сто раз.
де B - базовий рівень метаболізму в ватах, M - маса в грамах, T - температура тіла живої істоти в кельвінах, а решта - всілякі коефіцієнти, які підбираються за своїми складними правилами. З формули можна зробити очевидний висновок: що збільшувати свою масу до нескінченності - справа невигідна, оскільки починаючи з якогось моменту (якщо бути точніше - з того моменту, як тангенс кута нахилу графіка даного рівняння перевищить одиницю) збільшувати масу тіла на x% - значить, збільшувати рівень свого метаболізму більш ніж на x%, що невигідно енергетично. З іншого боку, дуже маленьким теж бути наслідки, і з тієї ж причини: починаючи з якогось моменту зменшення маси теж змушує занадто сильно підвищувати базовий рівень метаболізму. Однак якщо формула коректно пророкує масу найбільшого тваринного (синього кита; M = 100 тонн), але з маленькими тваринами дає осічку, припускаючи мінімальну можливу масу приблизно рівну масі атома (M = 10 -26 грама).