Động vật hằng nhiệt, hay động vật máu nóng, có khả năng duy trì nhiệt độ cơ thể ổn định bất kể nhiệt độ môi trường xung quanh. Tuy nhiên, chúng vẫn phải đối mặt với những thách thức từ môi trường, đặc biệt là ở những vùng có khí hậu khắc nghiệt. Một hiện tượng thú vị được quan sát thấy là động vật hằng nhiệt (thuộc cùng loài hoặc các loài có quan hệ họ hàng gần nhau) sống ở vùng ôn đới lạnh thường có kích thước cơ thể lớn hơn so với những loài tương tự sống ở vùng nhiệt đới ấm áp. Đồng thời, các bộ phận như tai, đuôi và chi của chúng cũng nhỏ hơn. Điều này được giải thích như thế nào?
Quy tắc Bergmann: Kích thước cơ thể và nhiệt độ
Quy tắc Bergmann, đặt theo tên nhà sinh vật học người Đức Carl Bergmann, phát biểu rằng động vật hằng nhiệt sống ở vùng khí hậu lạnh có xu hướng có kích thước cơ thể lớn hơn so với những loài cùng loài sống ở vùng nhiệt đới ấm áp.
Lý do chính cho hiện tượng này là do tỉ lệ giữa diện tích bề mặt cơ thể (S) và thể tích cơ thể (V). Một cơ thể lớn hơn có tỉ lệ S/V nhỏ hơn. Điều này có nghĩa là nó mất nhiệt chậm hơn so với một cơ thể nhỏ hơn có tỉ lệ S/V lớn hơn. Trong môi trường lạnh giá, việc giữ nhiệt là yếu tố sống còn, do đó kích thước cơ thể lớn là một lợi thế. Ngoài ra, động vật lớn hơn thường có lớp mỡ dày hơn, giúp cách nhiệt và chống lại cái lạnh hiệu quả hơn.
Ví dụ điển hình cho quy tắc Bergmann là so sánh giữa gấu Bắc Cực và gấu ngựa. Gấu Bắc Cực, sống ở vùng Bắc Cực lạnh giá, có kích thước lớn hơn nhiều so với gấu ngựa, sống ở vùng khí hậu ấm áp hơn ở châu Á.
Quy tắc Allen: Hình dạng cơ thể và nhiệt độ
Quy tắc Allen, được đặt theo tên nhà động vật học người Mỹ Joel Asaph Allen, bổ sung thêm một khía cạnh khác vào sự thích nghi của động vật hằng nhiệt với môi trường. Quy tắc này nói rằng động vật hằng nhiệt sống ở vùng lạnh có xu hướng có tai, đuôi, chi và các phần phụ khác nhỏ hơn so với những loài có quan hệ họ hàng gần sống ở vùng ấm hơn.
Các phần phụ như tai, đuôi và chi có diện tích bề mặt lớn so với thể tích của chúng. Điều này có nghĩa là chúng mất nhiệt nhanh chóng. Ở vùng khí hậu lạnh, việc giảm thiểu diện tích bề mặt tiếp xúc với môi trường lạnh là rất quan trọng để giữ nhiệt. Do đó, động vật sống ở vùng lạnh có xu hướng có các phần phụ nhỏ hơn để giảm thiểu sự mất nhiệt. Ngược lại, động vật sống ở vùng nóng có thể có các phần phụ lớn hơn để tăng cường sự tản nhiệt và làm mát cơ thể.
Một ví dụ minh họa rõ ràng cho quy tắc Allen là so sánh giữa cáo tuyết và cáo sa mạc. Cáo tuyết, sống ở vùng Bắc Cực, có tai và mõm ngắn hơn nhiều so với cáo sa mạc, sống ở vùng sa mạc nóng bỏng. Tai nhỏ giúp cáo tuyết giữ nhiệt, trong khi tai lớn của cáo sa mạc giúp chúng tản nhiệt hiệu quả hơn.
Tóm lại, kích thước cơ thể lớn hơn và các phần phụ nhỏ hơn là những đặc điểm thích nghi quan trọng giúp động vật hằng nhiệt sống sót ở vùng ôn đới lạnh. Quy tắc Bergmann và Allen cung cấp những giải thích khoa học cho những hiện tượng này, làm sáng tỏ sự đa dạng và khả năng thích ứng đáng kinh ngạc của thế giới động vật.
