恒温動物の特徴が気温で変わる法則

暑い場所の動物と寒い場所の動物を見比べてみると、一定の法則性を見出すことができます。例えば寒い場所の動物の方が体長が大きかったり、暑い場所の動物の方が耳が大きかったりなどです。

住んでいる場所の気候によって、恒温動物は一定の特徴を持つ傾向にあります。これを説明した「ベルクマンの規則」「アレンの法則」「グロージャーの法則」を紹介します。

ベルクマンの規則

同種か近縁種の恒温動物は、寒い地域ほど体が大きく、暑い地域ほど体が小さくなる傾向がある。

ドイツの生物学者ベルクマンが提唱した上記の規則を「ベルクマンの規則」と言います。

この話でよく例に挙げられるのがクマです。主なクマを大きい順に並べ、その生息地を確認してみましょう。

並べてみるとクマ科最大のホッキョクグマは最も寒い北極に、クマ科最小のマレーグマは最も暑い東南アジアに生息しています。間のクマたちの順番も大よそベルクマンの法則通りになっていますね。

この傾向が見られる理由は「適切な体温を保つため」です。寒い場所に住んでいる動物は体温を逃がさないように体長を大きく（＝体積：体表面積比を小さく）、暑い場所に住んでいる動物は放熱しやすいように体長を小さく（＝体積：体表面積比を大きく）して、適切な体温を維持しやすい大きさをしている訳です。

また同種の動物においても住んでいる地域の気候で体長が同様に変わる傾向があります。気候に合った適切な体長は種の繁栄を左右する重要な要素なんですね。

なおベルクマンの法則は体温調節と体長の相関関係を表したものであり、他の要因は考慮されておらず全ての動物に適用できるようなものではありません。あくまで傾向の一つと考えておいてください。

同種か近縁種の変温動物は、寒冷な地域に生息するほど小型になる傾向がある。

変温動物の気候と体長の関係を表した「逆ベルクマンの規則」なんてのもあります。変温動物の気候による体長の変化は恒温動物とは逆の相関になるというもので、これは変温動物は寒冷地での体温維持が難しいのが理由と考えられています。

変温動物は体温が低下すると日光浴をして体温を上げなくてはなりませんが、体が大きいと体温が上昇するまでに時間がかかります。また寒い場所では活動できる時期や時間も限られているため、十分なエサが確保できません。

そのため変温動物は恒温動物と逆の相関になると考えられています。

同種か近縁種の恒温動物は、寒冷な地域に生息するほど体表面積を小さくするために突出部分が小さくなる。

気候の変化によって現れる特徴は大きさだけではありません。アメリカの生物学者アレンが提唱した上記の法則を「アレンの法則」と言います。

突出部分とは「頭」「手」「足」「耳」「尾」などを指し、特に耳と尾にこの傾向が強く見られますね。

アレンの法則の傾向が見られる理由は、ベルクマンの法則と同じで適切な体温を保つためです。ベルクマンの法則では体長によって、アレンの法則では突出部分によって体表面積を調整し、適切な体温を維持していると説明しています。

北極に生息しているホッキョクギツネと砂漠に生息しているフェネックを比べてみましょう。アレンの法則の言う通り、寒い地域に生息している方が突出部位が小さくなっていますね。

グロージャーの法則とは「恒温動物の体色は、寒冷乾燥地域では明るく、温暖湿潤地域では暗い傾向がある」というものです。

身近な例として人間が挙げられ、赤道近くのアフリカや東南アジアに住む人は肌が濃いのに対し、北欧やロシアには肌が薄い色をしています。また鳥や哺乳類も生息地が変われば別種かと思うほど体色が違う種も珍しくありません。

これにはいくつかの理由が考えられています。

低緯度地域では太陽光が強いため肌を太陽から守らなければならず、反対に高緯度地域では少ない太陽光をなるべく多く取り込まなければなりません。

そのため低緯度地域ではメラニン色素を生成して肌を黒くして太陽光から守り、逆に高緯度地域では肌を白くして少ない太陽光を効率的に取り込んでいるのです。

低緯度地域では植生が豊かなため体色が濃いと保護色となり、高緯度地域では植生が乏しく雪や氷も多いため体色が薄いと保護色となります。

温暖湿潤地域の鳥類においては、細菌や微生物から羽を保護するために黒くしていると考えられています。

暖かく湿った羽毛の中は細菌や微生物に居心地の良い環境であるため、活発に活動して毛や羽毛がどんどん分解されていきます。それに対抗するためメラニンで保護した結果、体色が濃くなるという訳です。