为什么生活在高纬度的北极熊比生活在低纬度的棕熊体型大？

同一个物种，生活在高纬度寒冷地区的个体，体型往往比生活在低纬度温暖地区的个体大。这种环境对个体体型造成的影响，在达尔文的《物种起源》一书出版（1859年）之前，就已经有学者注意到并给出了解释，即生物学家伯格曼提出的?伯格曼法则?，后来鸟类学家艾伦对这个法则进行了补充。

1847年，生物学家伯格曼通过观察发现，在?同种的恒温动物?这一前提下，小个体有利于散热，能够更好地适应炎热的气候，而那些生活在寒冷气候下的个体，个头则较大。1877年，鸟类学家艾伦进一步提出，同种恒温动物的肢体，尤其是四肢、手指、脚趾等部位，炎热地区的纤细，寒冷地区的短粗。

需要强调的是，伯格曼法则和艾伦法则有两个关键的前提：首先，必须是同种动物的对比，北极熊和马来熊比，东北虎和华南虎比，因纽特人和马赛人比；其次，伯格曼法则和艾伦法则适用于恒温动物。

这两个法则的背后，其实是表面积、体积和散热量之间的关系。散热量与相对表面积成正比，相对表面积=表面积/体积。我们用正方体来举例说明，正方体的表面积=6a，正方体的体积=a，相对表面积=6a/a=6/a，此时，a越大，相对表面积越小，散热量越小。

对应到同种的恒温动物上，a可以粗略对应体型，体型大、散热量小，就能够适应高纬度寒冷地区；体型小、散热量大，则适宜生活在低纬度温暖地区。四肢、手指、脚趾的长短，则是通过增大表面积加速散热，或缩小表面积减缓散热，比如北极兔的耳朵和尾巴，比低纬度地区的兔子短得多。

伯格曼法则和艾伦法则说的是动物对于环境的适应，这种适应是演化的一部分。达尔文在《物种起源》中认为，动植物会向着更加适合生存的方向演化，即自然选择、适者生存。

首先，所有物种的个体都有变异，同一物种没有完全相同的个体，即同种个体有独特性和多样性；第二，适者生存，产生了适应性变异的个体能够得到更多的生存机会，即适应与否直接关系到存活率；第三，适者有更多的机会把适应性的变异遗传给后代。

经过漫长的演化，同一物种的不同个体间便会形成行为方式或形态上的区别。同种动物，在高低纬度存在体型差异，只是众多区别中的一种。

最后要说明，前面提到的伯格曼法则和艾伦法则，都只是法则而不是公理，公理是无需证明的基本事实，法则只是基于事实做出的论断，法则不一定在任何情况下都适用。

比如反伯格曼法则就将关注点放在体型大小、生长速度和代谢速度上，据此提出生活在高纬度的动物，生长发育慢，代谢也随着体型变大而增大，因此出现同一物种热带体型大、寒带体型小的情况。总而言之，体型差异是受环境的影响，适者生存这一点毋庸置疑。

什么是伯格曼法则和艾伦法则?

为什么东北的野猪最喜欢天寒地冻的冬天

第一：体型。在哺乳动物中，动物的体型往往是遵循着“伯格曼法则”的，这个法则的大意就是同一类物种生存环境的纬度越高，其体型就越大，比如在熊科动物中，最大的动物北极熊就生活在北极，在老虎的6个亚种中，以生活在我国东北和西伯利亚地区的东北虎体型最大等等。

第二：毛发。生活在温带和寒带的哺乳动物都是有毛发的，而且除了人类外，这些哺乳动物全身都被厚长的毛发所覆盖，这其实就是应对严寒的方式。

第三：囤积能量。所有要应对寒冬的动物都会在秋季大量的囤积能量，野猪也不例外，在一年之中，它们的食量有明显增加的季节就在秋季。由于野猪喜欢栖息在森林之中，到了秋季又是许多植物果实成熟的季节，所以此时的野猪食物不仅仅来自于土下，还有相当一部分来自于树木掉落的果实，由于植物的果实中有种子，还有许多植物属于坚果类的，脂肪含量是非常高的。

第四：穴居。野猪是大型哺乳动物中少有的穴居动物，平时其实是没有固定的住所的，但是到了冬季，它们会在向阳的坡上挖一个用来栖息的洞，这样白天太阳直射，野猪会在洞里暖暖的晒着太阳，到了晚上和清晨没有太阳的时间段，它们出来觅食用运动产生热量来抵御严寒。

第五：食物。在东北的冬天，天寒地冻，食物显然也是对野猪一个重大的挑战，但是这也难不倒野猪，野猪最擅长拱土，它们很快就能用自己的獠牙和鼻子将积雪拱开，然后寻找食物吃。当然，野猪作为一种杂食性动物，它们对食物的不挑剔性也是非常关键的，简单地说就是遇到什么吃什么，饿不着就行，而且野猪的嗅觉非常的灵敏，它的嗅觉能力是人类的8倍，比优秀的猎犬都要高一倍左右，这使得它们即使隔着厚厚的积雪和土层也能闻到土下食物的气味。

伯格曼法则

如果把北极的动物与其他地区的动物比较一下，就会发现一个有趣的现象，北极地区动物的个头比其他地区的同类似乎都要大一些。这是因为，寒冷的气候不仅能够延缓恒温动物的生长速度，而且也使其性成熟的时间较晚。因此，其生长期也就相对来说更长一点，所以也就可以长得更大一些，这就是著名的伯格曼法则。

如果要在地球上寻找一个最理想的场所来验证一下伯格曼法则及其推论（或叫艾伦法则） 的真伪，那就是北极。这里的气候条件和生物群种为这一法则提供了最好的证据。按理说，南极应该也可以，但可惜的是，那里的生物实在是太少了。

经过大量实地观察和研究之后，伯格曼认为，对于同一种温血动物来说，越冷的地方其个体越大，而且越接近于圆形。作为一个有趣的推论，艾伦指出，越冷的地方，其附肢和附器也就越短。因为这有利于保存热量。在北极，这样的证据可以说是比比皆是。例如，西伯利亚的北极旅鼠的平均长度为10～11厘米，而再往南一点，分散在北极边缘地区的旅鼠身长却只有8厘米。兔子也是如此，北极兔子的长度为90厘米，而在苏格兰，同一种兔子，其身长平均却只有70厘米。另外，北极狐狸比沙漠地区的狐狸大，北极狼比生活在温暖地区的狼要大，而且也肥得多。

“艾伦推论”

在狐狸身上

的体现

可用作艾伦法则的证据就更多了。例如，北极燕鸥虽然在形态上与广泛分布在温带地区的普通燕鸥极为相似，但它们的腿部却要短得多，这是在野外把这两种燕鸥区别开来的最明显的标志。北极野兔虽然其身子比它们南方的同类大，但其耳朵和四肢却要短得多。最明显的也许是麝牛，它们的躯体虽然很魁梧，耳朵却很小，四肢奇短，几乎没有尾巴，看上去极不匀称，实在有点怪怪的。狐狸也是如此，与其他地区的同类相比，北极狐狸不仅腿短，尾巴短，耳朵小，而且连嘴巴也收缩了许多，以至于长脸变成了圆脸。平时，我们一提起狡猾的狐狸，自然而然地就会想起它那长而尖的嘴巴，令人厌恶。因此，当在北极看到那圆脸的狐狸时，你会觉得它们要憨厚得多了，甚至会怀疑它们到底是不是狐狸。

实际上，伯格曼法则是有其坚实的物理基础，因为物体愈大，散失热量的速度就越慢，例如一碗水比一桶水冷却的速度要快得多。当然，动物的保暖机制主要还不是依靠体积或外形，而是靠其自身的绝热能力，即皮上的软毛或羽毛和皮下的脂肪层。麝牛之所以能迎着雪下-50℃的寒风而悠然自得，是因为它们的皮毛有着极好的绝缘性能。每到秋天，它们身上的内绒就会长出细而长的毛丝，等到气温下降或寒风袭击时，它们已经具有了双重的绝热层，即使躺在雪地上，它们身下的积雪也不会融化。

更加令人惊奇的是，北极地区的许多动物不仅能够忍受严寒，而且同样也能忍受酷热。设在巴罗角的美国海军实验室的工作人员发现，北极山坡上栖息的金花鼠，以及小北极熊、旅鼠、狐狸、狼和狗等都能忍受酷热，甚至比北美鼠等沙漠动物所能忍受的温度还要高25℃。由此可见，极地动物那种用以调节新陈代谢和血液循环来应付寒冷的那一套精密的控制器官，同样也可以有效地应付酷热。

实际上，伯格曼法则在人类中也不乏其例。就拿我们中国人来说吧，北方人的个头就要比南方人高大一些，而生活在更靠北的俄罗斯人其个头就比北方人还要大。说到这里，也许有人会问，若以此类推下去，生活在北极的爱斯基摩人或西伯利亚人岂不应该比俄罗斯人还要高大吗？但他们的个头却与我们差不多。是的，这大概是因为，我们拥有相同的祖先的缘故，他们进入北极至多也不过几万年，所以仍然拥有着和我们的基因大体相同的基因。不过，在爱斯基摩人中的陶塞特人可能是一例外，从流传下来的传说来看，他们可能是相当高大的，也许正是伯格曼法则在他们身上发挥了作用的缘故。可惜的是，他们未能生存到今天，所以这种猜想是否正确也就无从去证实。

同一物种，在越冷的地方，其四肢和附器(例如耳朵和尾巴)也就越短或越小。这叫做艾伦推论。在北极，可以验证伯格曼法则和艾伦推论的现象很多。例如北极的狐狸是圆脸。为了适应北极的北极狐狸的长脸、尖嘴和尖长耳朵变了：不仅耳朵变小，成为圆形，连那嘴巴也大大地缩短，变成了圆脸。