Лабораторные опыты также подтверждают закономерность, отмеченную К. Бергманом. Белые мыши, содержавшиеся с самого раннего возраста при пониженной температуре, равной лишь +6 °C, вырастали значительно крупнее тех, которые в тот же период времени находились в условиях средней нормальной температуры среды, равной +26 °C. Такой же опыт с не меньшим успехом был проведен и на цыплятах. И с тех пор метод «холодного воспитания» цыплят стал широко применяться в птицеводстве для увеличения промышленного выхода мясной продукции.
Закон Аллена. Для животных — обитателей холодных областей Земли целесообразно сокращение поверхности тела относительно его массы. Это достигается двояко: путем увеличения общих размеров тела и уменьшением величины всех выдающихся органов и частей тела: ушей, морды, ног, хвоста. Полярные животные имеют более короткие уши, хвосты, морды, чем животные, населяющие районы с умеренным и особенно жарким климатом. Даже лапы и шеи короче и тоньше у животных-полярников. Это явление получило название закона Аллена.
Наиболее распространенный пример закона Аллена — это сравнение полярного песца (Alopex lagopus) с короткими ушами и мордой, низкорослого, с небольшим хвостом и нашей рыжей лисицы (Vulpes vulpes), более высокой и изящной. Точно так же у зайца-беляка (Lepus timidus), живущего на севере, уши короче, чем у зайца-русака (Lepus europaeus), распространенного южнее. Стоит сравнить северного оленя с благородным, чтобы убедиться, что уши у первого короче и он более коротконог.
Правило Аллена подтверждается и в лаборатории, где у мышей, содержавшихся в условиях холода, уши и ступни оказались короче, а у выращенных при повышенной температуре — длиннее нормальных. Длина ног у цыплят в опыте также оказалась зависимой от температуры среды.
Из закона Аллена логически вытекает вывод о том, что животное с особенно большой относительной поверхностью тела должно обитать только в низких широтах, в тропиках и субтропиках. Длинноухие лисицы фенеки живут в условиях жаркого климата. В саваннах Африки обитают длинноногий жираф, не менее известный своей непомерно длинной шеей, и маленькая грациозная антилопа геренук (Lithocranium walleri).
Эта же закономерность хорошо заметна на примере летучих мышей. Летучие собаки, или летучие лисы, относящиеся к подотряду крупных плодоядных летучих мышей (Megachiroptera), имеют огромную поверхность крыльев, и распространены они только в тропической зоне. Подотряд менее крупных плодоядных летучих мышей, Microchiroptera, состоит из 16 семейств. Представители 13 семейств обитают в тропической и субтропической зонах, и лишь летучие мыши из трех оставшихся семейств смогли расселиться вплоть до умеренных широт. В Средней Европе наиболее обычны подковоносы (Rhinolophidae) и кожанки (Vespertilionidae).
Правило минимума. В пятидесятых годах прошлого века немецкий химик Юстус Либиг заинтересовался жизнью растений, удобрениями и заложил основы науки агрохимии. Тогда же он сформулировал правило, согласно которому фактором, ограничивающим развитие растения, оказывается элемент, находящийся в минимуме, то есть тот, которого растению может не хватать. Например, если растению дать необходимое для его жизни и даже большее количество азота, фосфора, железа и всех прочих нужных элементов, но при этом одного элемента, калия, дать меньше потребной нормы, то растеньице вырастет чахлым и низкорослым. Рост его будет ограничен недостатком калия.
Правило минимума Либига в равной мере применимо как к растениям, так и к животным. Если животному или человеку давать пищу без витамина С, то они заболеют цингой, даже если пища будет обильной, изысканной и вкусной. Состояние организма и в этом случае определяет фактор, который находится в минимуме или вообще отсутствует, как упомянутый в нашем примере витамин С, а не факторы, находящиеся в избытке. Если крысу содержать на безбелковой диете, то она будет плохо расти, останется маленькой и щуплой и вскоре вообще погибнет, несмотря на то что ей вволю будут давать и углеводы, и жиры, и витамины, и микроэлементы.
Правилу минимума подчиняются не только растительные и животные организмы, но и группировки животных, популяции, виды и биоценозы. Любой из факторов окружающей среды может ограничить развитие популяции или каких-либо биоценотических связей, если он присутствует в минимуме.
Знание этого правила позволяет результативно применять его в охотничьем и лесном хозяйстве.
Численность серых куропаток лимитируется в первую очередь недостатком пищи в зимний период и воздействием на них хищников. Поэтому для увеличения количества куропаток в охотничьем хозяйстве надо не столько ограничивать их отстрел и завозить десятки особей, отловленных в других местах, сколько организовать подкормку птиц зимой и сделать насаждения, включающие плотные куртины кустарников, в которых куропатки могли бы укрываться от хищников.
Что касается мелких насекомоядных птиц, то они в основном обеспечены пищей в естественных условиях. Фактором же, ограничивающим их численность, нередко оказывается недостаток мест, пригодных для устройства гнезда. Поэтому-то с помощью искусственных гнездовий (дуплянок и скворечников) и посадки искусственных насаждений можно быстро повысить численность полезных певчих птиц.
РАСТИТЕЛЬНЫЕ ФОРМАЦИИ И ЖИВОТНЫЕ
Из кинофильмов и из книг мы знаем о том, что на Земле есть пустыни, тропические леса и тайга. Растительный покров — это тот элемент ландшафта, который сразу же бросается в глаза и надолго остается в памяти. Растительность во многом определяет и условия жизни животных, и состав фауны какой-либо области, и численность животных. Каждый ребенок знает, что верблюд живет в пустыне, а обезьяна — на дереве.
В зависимости от особенностей растительного покрова (древесные ли это насаждения, кустарники, полукустарничковый или травяной покров) и от соотношения различных жизненных форм растений выделяются растительные формации [6].
Говорят еще о «зонах растительности», потому что растительные формации, как правило, располагаются полосами, соответствуя природным зонам. Растительная формация вместе с населяющими ее животными носит название «биом».
Вся же специфическая совокупность растений, растущих на определенной конкретной территории, вместе со всеми обитающими здесь животными объединяется понятием «биоценоз»[7]. Растения испытывают мощное влияние климата. Температура, влажность, продолжительность светового дня и ряд других климатических факторов определяют, какой именно тип растительности может существовать на данной территории. Почва же, по-видимому, не имеет столь же существенного значения. Исключения составляют крайние случаи, как, например, высокая засоленность почв. Однако растения могут влиять на свойства почвы и изменять их. Так, со временем растения превращают голую скалу в плодородную землю, правда, для этого требуется время.
Поскольку животные зависят от климата и от растений, а растения в свою очередь тоже зависят от климата, то климат следует признать наиважнейшим фактором, формирующим все биомы на нашей планете.
Климат связан с географическим положением территории. Вокруг полюсов климат полярный, между полярным кругом и тропиками — умеренный, а близ экватора — тропический. Если бы поверхность Земли состояла из одной сплошной суши, то климатические зоны имели бы вид идеально ровных лент, опоясывающих земной шар.
Чтобы узнать, какой климат господствует в той или иной точке земного шара, достаточно было бы указать ее географическую широту.
Однако суша составляет лишь 29 % поверхности Земли, остальную же часть (71 %) поверхности занимают океаны и моря. Вода имеет большую удельную теплоемкость. Большие массы воды нагреваются очень медленно, поглощая много тепла и понижая при этом температуру окружающей среды. Раз нагревшись, водные массы остывают столь же медленно, постепенно отдавая тепло, которое поглотили ранее. Поэтому океаны смягчают климат, препятствуя резким скачкам температуры. Кроме того, близость к океану служит причиной влажности климата. Следовательно, кроме деления климата на полярный, умеренный и тропический следует различать еще климат морской и континентальный, при этом такое деление уже не соответствует смене широт, а направлено в основном перпендикулярно широтам.
Если бы вся суша имела вид одной широкой полосы, протягивающейся по меридиану от полюса к полюсу, то размещение климатических областей было бы довольно простым. В каждой климатической зоне выделялась бы ее прибрежная часть с морским климатом и центральная — с континентальным.
Между тем, к несчастью для студентов и школьников и на пользу путешественникам и географам, суша и океаны, острова и внутренние моря образуют такой сложный рисунок, что его не постыдился бы любой художник-абстракционист.
Существует еще много и других факторов, как-то: морские течения и ветры, которые в конечном итоге формируют то, что мы называем климатом. Одни морские течения несут теплые воды и согревают соседнюю сушу, другие, холодные течения охлаждают климат побережий.
И вот результат. Одни и те же виды растений зацветают в один и тот же день в Нью-Йорке (на 40°42′ северной широты) и в Западной Германии, в окрестностях Марбурга, — на 50°47′ северной широты. Разница в широтном расположении этих мест огромная — десять градусов, что соответствует расстоянию между Варшавой и Римом! Но цветы «настаивают», что климат этих мест очень схож. И это, безусловно, результат воздействия на климат прибрежных районов морских течений: теплого Североатлантического, приносящего к берегам Европы воды Карибского моря, и Лабрадорского, несущего с севера к восточным берегам Северной Америки холодные воды из района Баффиновой Земли и Гренландии.
Ветры, дующие с океана, приносят влагу и смягчают климат, снижая сезонные контрасты температур. Воздушные же массы, приходящие из центральных областей суши, обычно сухие и несут мороз или зной.