۷ قانون شگفت‌انگیز که شکل و اندازه غیرمعمول حیوانات را توضیح می‌دهند

حیوانات در شکل‌ها و اندازه‌های بسیار متنوع، از فیل‌های غول‌پیکر و ماهی‌های مرکب عظیم گرفته تا میمون‌های مارموست مینیاتوری و قورباغه‌های کوچک، در طبیعت درکنار یکدیگر زندگی می‌کنند. هرچند تکامل می‌تواند پیش‌بینی‌ناپذیر باشد، چند قانون ثابت وجود دارد که بر اشکال و اندازه‌های عجیب بزرگ‌ترین و کوچک‌ترین حیوانات زمین حکم‌فرما است.

در ادامه با هفت قانون آشنا خواهیم شد که طبق گزارش لایوساینس، دانشمندان برای توصیف روند تکامل شکل و اندازه‌ی جثه در حیوانات وضع کرده‌اند. به خاطر داشته باشید که این روندها کلی هستند و همه‌ی گونه‌ها را پوشش نمی‌دهند. حتی قوانین در طبیعت نیز برای شکسته‌شدن ساخته شده‌اند.

قانون برگمان یا قانون اندازه-دما قانونی است که بیان می‌کند اندازه‌ی حیوانات به شرایط آب‌و‌هوایی زیست‌بومشان مرتبط است؛ یعنی حیواناتی که در مناطق گرمسیری زندگی می‌کنند از حیوانات نواحی سردسیری کوچک‌تر هستند. قانون برگمان می‌گوید که حیوانات در آب و هوای سردتر، اندازه‌ی بزرگ‌تری دارند و این روند به این دلیل رخ می‌دهد که نسبت مساحت سطح بدن به حجم بدن در حیوانات بزرگ‌تر، کمتر است و این مورد به کاهش اتلاف گرما کمک می‌کند. بنابراین، اجسام بزرگ‌تر در مقایسه با اجسام کوچک‌تر عملکرد بهتری در حفظ گرما دارند.

به عنوان مثال، به گزارش دانشگاه تگزاس در آستین، یک خرس قطبی در قطب شمال بیش از ۲٫۵ برابر بلندقامت‌تر از یک خرس آفتاب است که در مناطق استوایی جنوب شرق آسیا زندگی می‌کند. بر اساس مرجع آکسفورد، این قانون به نام کارل برگمان زیست‌شناس آلمانی نام‌گذاری شده است.

قانون آلن می‌گوید حیوانات در آب‌وهوای سرد نسبت به حیوانات ساکن در آب‌وهوای گرم، دست و پا و برآمدگی‌های کوتاه‌تر و زائده‌های کوچک‌تری مانند گوش و دم در بدن دارند. این قانون نیز مشابه مشاهدات برگمان، به طور کلی در مورد حفظ گرما است.

طبق قانون آلن نسبت حجم بدن به سطح بیرونی بدن در حیوانات خون‌گرم بر اساس دمای زیست‌بوم تغییر می‌کند و معمولاً اندام‌ها سطح بیشتری نسبت به حجم بدن دارند. بنابراین، زائده‌های بزرگ‌تر گرما را زودتر از زائده‌های کوچک‌ از دست می‌دهند.

برای مثال، خرگوش‌های قطبی در مقایسه با خرگوش‌های بیابانی آمریکایی مثل خرگوش کالیفرنیایی و خرگوش صحرایی، پاهای کوتاه‌تر و گوش‌های کوچک‌تری دارند. به‌نقل از دانشگاه مموریال نیوفاندلند در کانادا، قانون آلن به نام جوئل آلن جانورشناس آمریکایی نام‌گذاری شده است.

قانون مکعب مربع بر این اصل ریاضی مبتنی است که نسبت دو حجم، از نسبت سطح آن‌ها بیشتر است. این اصل بدین معنی است که با بزرگ‌تر شدن حیوانات، حجم آن‌ها سریع‌تر از سطحشان افزایش می‌یابد و حیوانات بزرگ‌تر، در نهایت جرم بیشتری نسبت به اندام‌هایشان به دست می‌آورند.

قانون مکعب مربع از نظر تئوری محدودیتی بر میزان بزرگ شدن حیوانات اعمال می‌کند. دانشمندان معتقدند که محدودیت وزن برای حیوانات خشکی حدود ۱۰۹ تن است.

قانون جزیره که اثر جزیره یا قانون فاستر نیز نامیده می‌شود، بیان می‌کند که حیوانات کوچک ساکن در جزیره‌ها اغلب به سمت نسخه‌ای غول‌پیکر از خویشاوندان خود در سرزمین اصلی تکامل می‌یابند و حیوانات بزرگ نیز به نسخه‌های کوتوله‌ای از خویشاوندان ساکن در سرزمین اصلی خود تبدیل می‌شوند.

بر اساس قانون جزیره، حیوانات در انتهای طیف اندازه به سمت اندازه‌ی متوسط گرایش پیدا می‌کنند تا با موجودی منابع طبیعی در جزیره و حضور شکارچیان یا فقدان این موارد هماهنگ باشند. مطالعه‌ای که در سال ۲۰۲۱ در نشریه‌ی Nature Ecology & Evolution منتشر شد، نشان داد که قانون جزیره در پستانداران، پرندگان و خزندگان، در نمونه‌هایی مانند مارمولک‌های غول‌پیکر و فیل‌های کوتوله‌ی منقرض شده، متداول است.

مطالعه‌ای که در سال ۲۰۱۶ در نشریه‌ی PNAS منتشر شد، نشان داد که پرندگان جزیره‌ای به شکلی تکامل می‌یابند که توانایی پرواز را از دست می‌دهند. از دودو منقرض‌شده تا کیوی زنده‌ی نیوزیلندی، فقدان توانایی پرواز در پرندگان پدیده‌ای قدیمی و شناخته‌شده در جزایر است. با این حال، بیشتر پرندگان جزیره‌ای همچنان توانایی پرواز کردن را حفظ کرده‌اند.

مطالعه‌ای در سال ۲۰۱۶ نشان داد که در جزایر حتی پرندگانی با قابلیت پرواز نیز به سمت ماهیچه‌های پروازی کوچک‌تر و پاهای بلندتر تکامل می‌یابند، به این معنی که همه‌ی پرندگان جزیره‌نشین حداقل تا حدودی به سمت پرواز نکردن تکامل می‌یابند. این ویژگی‌ در جزایری که شکارچیان کمی دارند برجسته‌تر است، یعنی کاهش فشار و خطر شکار پرندگان را تشویق می‌کند که از پرواز کردن دست بکشند.

غول‌پیکری ژرفایی یا بزرگ‌جثگی اعماق دریا پدیده‌ای است که توضیح ‌می‌دهد بسیاری از گونه‌های بی‌مهرگان و جانوران ساکن در اعماق دریاها، جثه‌ای بزرگ‌تر از خویشاوندان خود در اعماق کم دارند. بی‌مهرگان در اعماق تاریک اقیانوس‌ها تمایل دارند که به غول‌های عظیم‌الجثه تبدیل بشوند، مثل ماهی سرپاور عظیم یا خرچنگ‌های غول‌پیکر. همچنین، حیوانات بزرگ‌تر می‌توانند برای یافتن غذا و جفت‌گیری در فواصل دورتری جابه‌جا بشوند، و ممکن است مشخص باشد که چرا در اعماق دریا با منابع نادر و اندک، غول‌های زیادی زندگی می‌کنند.

حیوانات بزرگ‌تر همچنین سوخت‌وساز بدنی کارآمدتر و ظرفیت بیشتری برای ذخیره‌ی انرژی از غذا دارند. در آخر، اعماق اقیانوس سرد است، بنابراین در زمینه‌ی سازگاری و به‌وجود آمدن حیوانات بزرگ‌تر در آب‌وهوای سردتر، غول‌پیکری ژرفایی با قانون برگمان همبستگی دارد.

قاعده رنش یک قانون زیست‌شناختی در زمینه‌ی رشد حیوانات است که رابطه‌ی بین جنسیت و اندازه‌ی جثه در حیوانات را توضیح می‌دهد. قانون رنش روندی از دودیسی جنسی را توصیف می‌کند که در آن اندازه‌ی بدن یک جنسیت بزرگ‌تر از جنسیت دیگر است. این قانون بیان می‌کند که الگویی از دودیسی جنسی در تبارهای حیوانی وجود دارد که وقتی ماده‌ها از نرها بزرگ‌تر هستند، کاهش می‌یابد و زمانی که جثه‌ی نرها بزرگ‌تر از ماده‌ها باشد، افزایش می‌یابد.

مطالعه‌ای که در سال ۲۰۰۴ در نشریه‌ی PNAS منتشر شد، اثبات کرد که در گونه‌های بزرگ‌تر پرندگان ساحلی، نرها معمولاً از نظر جسمی بزرگ‌تر از ماده‌ها هستند و هرچقدر که نرهای یک گونه بزرگ‌تر شوند دودیسی جنسی نیز افزایش می‌یابد. در مقابل، معمولاً در پرندگان ساحلی کوچک‌، جثه‌ی ماده‌ها از نرها بزرگتر است.