Allensche Regel
Die allensche Regel besagt, dass Körperanhänge wie Ohren und Nasen bei gleichwarmen Tieren in kälteren Regionen kleiner sind als in wärmeren. Entdecke die Gründe hinter dieser Regel und wie sie mit Temperaturanpassungen zusammenhängt. Bist du interessiert? Diese und weitere Informationen findest du im vollständigen Text!
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Lerntext zum Thema Allensche Regel
Die allensche Regel – Biologie
Die allensche Regel gehört neben der bergmannschen Regel zu den sogenannten Klimaregeln, die sich ausschließlich auf gleichwarme bzw. homoiotherme Tiere beziehen. Ihre Körpertemperatur bleibt stets konstant, da sie sich unabhängig von der Umgebungstemperatur aufwärmen und abkühlen können.
Bei gleichwarmen Tieren konnte ein Zusammenhang zwischen Klima und Größe ihrer Körperanhänge festgestellt werden. Die allensche Regel beruht auf der Beobachtung, dass sich Tiere einer Art oder nah verwandter Arten in verschiedenen Regionen in bestimmten Merkmalen unterscheiden.
In diesem Text wird dir die allensche Regel auf einfache Weise erklärt. Du findest Antworten auf die Fragen, was die allensche Regel ist, wie diese lautet, für wen diese Regel gilt und welche Ausnahmen es gibt.
Die allensche Regel wird auch als
Allensche Regel – Definition
Bei gleichwarmen Individuen derselben oder einer nah verwandten Art ist die relative Länge von Körperanhängen – also Extremitäten, Schwänzen, Nasen und Ohren – in kalten Klimazonen geringer als in wärmeren Regionen. So hat z. B. der Antilopenhase, der im Norden Mexikos lebt, viel längere Ohren als der Polarhase, der im kalten arktischen Teil Kanadas und in Grönland vorkommt.
Allensche Regel – Beispiel
Die verschiedenen Hasenarten eignen sich, um die allensche Regel einfach zu erklären.
Wie bereits erwähnt lebt der Polarhase im kalten arktischen Teil Kanadas und in Grönland. Seine Ohren sind kleiner als 6 Zentimeter. Der Schneeschuhhase lebt im kühlen Norden der USA, also in Alaska, und im südlichen Kanada. Ein wichtiges Merkmal ist seine Ohrenlänge, die 6 bis 7 Zentimeter betragen kann. Die kalifornischen Eselhasen haben ihren Namen aufgrund ihrer auffällig langen und eselartigen Ohren, die eine Länge von 10 bis 13 Zentimeter erreichen können. Eselhasen leben in den warmen, südwestlichen Regionen der USA und im nördlichen Mexiko. Auch der Antilopenhase hat auffallend lange Ohren. Diese können bis zu 17 Zentimeter lang werden. Der Antilopenhase kommt im heißen südlichen Arizona und im nördlichen Mexiko vor. Fällt dir schon etwas auf?
Sicherlich hast du bemerkt, dass die Länge der Ohren in wärmeren Gebieten größer ist als in kälteren. Diese Beobachtung hat auch der
Begründung der allenschen Regel
Du solltest dir merken, dass sich die allensche Regel nur auf gleichwarme bzw. homoiotherme Tiere bezieht. Unabhängig von ihrer Umgebungstemperatur können sie ihre Körperkerntemperatur konstant halten. Körperanhänge vergrößern die Körperoberfläche und weisen normalerweise eine große Oberfläche im Verhältnis zu ihrem Volumen auf. So haben z. B. Hasenohren ein sehr geringes Volumen, doch im Verhältnis dazu eine sehr große Oberfläche. In warmen Regionen dienen große Körperanhänge, wie in diesem Beispiel die großen Ohren, der Abgabe überschüssiger Wärme und somit der Thermoregulation. Deshalb ist es auch günstiger, in kalten Regionen kürzere Körperanhänge zu haben, um den Wärmeverlust über die Körperoberfläche möglichst gering zu halten.
Versuch zur allenschen Regel
Du kannst die allensche Regel mit einem einfachen Versuch überprüfen. Dazu brauchst du nur zwei gekochte Kartoffeln, einen kleinen und einen großen Metalllöffel und zwei Thermometer. Direkt nach dem Kochen steckst du in die eine Kartoffel einen großen Metalllöffel und in die andere einen kleinen Metalllöffel. Außerdem steckst du in beide Kartoffeln ein Thermometer. Die Löffel stellen große und kleine Ohren dar. Um sicherzustellen, dass die Wärmeabgabe nur über die Löffel erfolgt, sollten die Kartoffeln in Aluminiumfolie eingewickelt werden. Außerdem solltest du darauf achten, große Kartoffeln zu verwenden, da diese ansonsten zerfallen könnten, wenn du einen Löffel und ein Thermometer hineinsteckst. Nun wird ca. $\pu{15min}$ lang regelmäßig die Temperatur abgelesen. Du wirst bei diesem Experiment feststellen, dass die Kartoffel mit dem großen Löffel schneller abkühlt.
Bergmannsche und allensche Regel am Beispiel Elefant
Neben der allenschen Regel gibt es noch eine weitere Temperaturregel, die bergmannsche Regel. Sie besagt, dass die Individuen einer Art oder nah verwandter Arten in kälteren Regionen größer sind als in wärmeren Regionen. Je größer ein Tier ist, desto kleiner ist seine Körperoberfläche im Verhältnis zu seinem Körpervolumen. Doch nicht alle Tiere entsprechen den Temperaturregeln. Ein Beispiel für eine Ausnahme ist das größte noch lebende Landtier – der Elefant. Er lebt in warmen Gebieten in Afrika und Asien. Die allensche Regel trifft auf Elefanten zu, da sie große Ohren haben, über die die überschüssige Wärme abgegeben werden kann. Gemäß der bergmannschen Regel weist er jedoch ein ungünstiges Verhältnis von Körperoberfläche und Körpervolumen auf. Er hat eine verhältnismäßig kleine Körperoberfläche und kann nur schlecht Wärme abgeben. Doch wie kann der Elefant dann trotzdem in warmen Regionen überleben?
Anpassungen der Elefanten
Die Elefanten sind in anderer Weise an das Leben in warmen Regionen angepasst. Der Stoffwechsel von Elefanten ist z. B. sehr langsam. So schlägt ihr Herz nur 22- bis 28-mal pro Minute. Dass das sehr wenig ist, zeigt der Vergleich zur Maus: Ihr Herz schlägt 500- bis 700-mal pro Minute. Vielleicht hast du schon einmal bemerkt, dass es keine Minielefanten gibt. Das lässt sich mit der bergmannschen Regel erklären. Im Verhältnis zu seinem Körpervolumen hätte ein Minielefant eine große Körperoberfläche und würde bei einem langsamen Stoffwechsel zu viel seiner Körperwärme an die Umwelt abgeben. Jedoch gilt es, noch weitere Faktoren zu berücksichtigen. Minielefanten hätten z. B. viel mehr Fressfeinde als große Elefanten und einen anderen Stoffwechsel.
Zusammenfassung zur allenschen Regel
Zusammenfassend kann man sagen, dass die allensche Regel besagt, dass Körperanhänge wie Nasen, Ohren, Schwänze und Extremitäten in kälteren Regionen kleiner sind als in warmen Regionen. Das liegt daran, dass sie meist ein ungünstiges Verhältnis von Oberfläche und Volumen aufweisen. Dadurch vergrößern sie die Oberfläche, über die Wärme abgegeben wird. In warmen Regionen kann das von Vorteil für die Wärmeregulation sein, in kalten Regionen gibt es dadurch allerdings große Wärmeverluste.
Über den Lerntext Allensche Regel
In diesem Lerntext geht es um die allensche Regel (Allen-Regel, Regel von Allen, Proportionsregel). Sie ist eine Klimaregel und beruht auf der Beobachtung, dass Tiere einer Art oder nah verwandter Arten in unterschiedlichen Regionen unterschiedlich große bzw. lange Körperanhänge haben. Auch zum Thema allensche Regel in der Biologie gibt es interaktive Übungen und Arbeitsblätter. Du kannst dein neu gewonnenes Wissen also direkt testen.
Allensche Regel Übung
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Skizziere das Kartoffelexperiment.
TippsDer Metalllöffel symbolisiert z.B. die Ohren eines Hasen. Der Wüstenhase lebt in warmen Regionen und hat sehr große Ohren. Sie helfen ihm, mehr Wärme abzugeben.
Das Diagramm zeigt die Temperatur in Abhängigkeit von der Zeit. Nach 15 Minuten hat Kartoffel 1 (rot) eine höhere Temperatur als Kartoffel 2 (grün). Kannst du daraus ableiten, welcher Löffel in welcher Kartoffel steckt?
LösungDie Kartoffel verliert über den großen Löffel mehr Wärme als die Kartoffel mit dem kleinen Löffel zur gleichen Zeit. Dieses Prinzip (Wärmeverlust über Körperanhänge) kommt auch in der Allenschen Regel zum Tragen.
Im Diagramm siehst du die Temperatur in Abhängigkeit von der Zeit. Nach 15 Minuten hat die Kartoffel mit dem kleinen Löffel (rot) eine höhere Temperatur als die Kartoffel mit dem großen Löffel (grün). (Um ausschließlich den Wärmeverlust über den Löffel zu messen, sollten die Kartoffeln zusätzlich mit Alufolie umwickelt werden.)
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Zeige auf, dass der Schneeschuhhase seinen Namen zu Recht trägt.
TippsSchneeschuhe verteilen das Gewicht des Menschen, der sie trägt, denn sie vergrößern die Trittoberfläche.
LösungDer Schneeschuhhase zählt zu den kleinsten Tieren seiner Gattung. Er besitzt aber ziemlich große Füße, welche ein Versinken der Hasen im Schnee verhindern sollen.
Schneeschuhe kann man an seinen Schuhen befestigen. Sie vergrößern stark die Oberfläche, die auf den Schnee trifft – und verteilen dadurch besser das Gewicht des Trägers. Sie ähneln manchmal einem Tennisschläger.
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Erläutere, warum die Allensche Regel nicht auf Eidechsen anzuwenden ist.
TippsDas Verbreitungsgebiet von Eidechsen umfasst die Kontinente Afrika, Europa und Asien.
Eidechsen recken sich morgens meist auf einem dunklen Stein in Richtung Sonne, um sich aufzuwärmen.
LösungDie Bergmannsche Regel und die Allensche Regel können nur bei gleichwarmen (homoiothermen) Tieren angewendet werden. Das sind alle Säugetiere (abgesehen von den Nacktmullen) und Vögel.
Bei wechselwarmen (poikilotherme) Tieren wie Fischen, Amphibien, Insekten und Reptilien kann man dagegen die beiden Regeln nicht beobachten.
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Wende die Allensche Regel bei ausgewählten Hasenarten an.
TippsDie Abbildung rechts zeigt den Polarhasen, der dem Schneehasen im Übrigen zum Verwechseln ähnlich sieht.
LösungUm die vier Hasen zu verteilen, war es sehr hilfreich, die Allensche Regel anzuwenden. Da der Wüstenhase die größten Ohren von den vier Hasenarten hat, konnte er folgerichtig nur im warmen Afrika anzusiedeln sein. Der Feldhase hat etwas kleinere, aber immer noch ziemlich große Ohren. Die kleinen Ohren von Polar- und Schneeschuhhase ließen den Schluss zu, dass die beiden Hasenarten weiter nördlich zu finden sind, wo es kalt ist. Und wo genau die beiden Hasenarten beheimatet sind, konntest du aus dem Video herausfinden.
Im Folgenden bekommst du noch ein paar Informationen zu den vier Hasenarten aus dieser Aufgabe und zwei weiteren:
Der Wüstenhase (Kaphase) kommt in unserer Auflistung in der südlichsten Region, nämlich in Teilen von Afrika vor. Er ist etwas kleiner also der Buschhase, der im Süden Afrikas vorkommt.
Der Feldhase kommt ursprünglich (und hauptsächlich) in Europa vor, wurde aber durch den Menschen fast über den gesamten Globus verteilt. Er hat kürzere Ohren als die beiden ersten Hasenarten.
Weiter nördlich treffen wir auf den Schneeschuh-, den Schnee- und den Polarhasen, welche jeweils eher kleinere Ohren besitzen. Der Polarhase lebt ziemlich nördlich, während der Schneeschuhhase mehr im Zentrum von Nordamerika beheimatet ist. Der Schnee- und der Polarhase sehen sich zum Verwechseln ähnlich. Deshalb zählte man den Polarhasen früher als Unterart des Schneehasen. Heute wird er als eigenständige Art angesehen.Übrigens wechselt die Fellfarbe einiger Hasenarten im Jahresverlauf. Der Schneehase trägt im nördlichen Russland ca. die Hälfte des Jahres sein weißes Winterfell. In Irland findet man dagegen das ganze Jahr über nur braunfellige Schneehasen. Schneehasen sind also mit ihrer Fellfarbe gut an den abiotischen Faktor Schnee angepasst.
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Definiere die Allensche Regel.
TippsDie Allensche Regel gilt nicht für wechselwarme Tiere.
Hasen im warmen Mexico haben viel längere Ohren als Hasen im kalten Alaska.
LösungDer US-amerikanische Wissenschaftler Joel Asaph Allen beobachtete bereits im Jahr 1877, dass bei gleichwarmen Tieren die relative Länge von Körperanhängen (Extremitäten, Schwänze, Nasen, Ohren) in kalten Regionen geringer ist als bei Individuen derselben oder einer nah verwandten Art in wärmeren Regionen.
Die Allensche Regel ist auch als Proportionsregel bekannt.
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Wende die Allensche Regel bei weiteren Tieren an.
TippsSieh dir die Ohren vom Polarfuchs (rechts) an und vergleiche sie mit denen vom oben abgebildeten Wüstenfuchs.
Der Wüstenluchs hat längere Ohren als Luchsarten, die in kälteren Regionen leben.
Erinnere dich an das Video: Die Ohren des Antilopenhasen (Mexico) sind viel länger als die Ohren des Polarhasen (Grönland).
Das Mammut ist eine ausgestorbene Elefantenart mit sehr kurzen Ohren.
LösungDie Allensche Regel besagt, dass die Körperanhänge bei gleichwarmen Tieren einer Art in kalten Regionen kleiner sind als bei Individuen der gleichen bzw. nah verwandten Art, die in warmen Regionen beheimatet sind.
Diese Regel lässt sich auf viele Arten anwenden, die über mehrere Klimazonen verbreitet sind.
Der Polarfuchs lebt in kalten Regionen. Seine Körperanhänge (u. a. die Ohren) sind kleiner als die vom Wüstenfuchs (warme Regionen). Der Rotfuchs, der auch in Deutschland beheimatet ist, gliedert sich nicht nur im Hinblick der klimatischen Gegebenheiten, sondern auch in Bezug auf die Länge der Ohren zwischen die beiden anderen Arten ein.
Der Wüstenluchs hat größere Ohren als der Nordluchs, der in wesentlich kälteren Regionen lebt. Demnach ist die Allensche Regel auch bei diesen Luchsarten anwendbar.
Der Afrikanische Elefant hat die größten Ohren, wesentlich kleiner sind die des Indischen Elefanten. Das Mammut, eine ausgestorbene Elefantenart, lebte in der Eiszeit und hatte sehr kleine Ohren.
Da Elefanten nicht schwitzen können, wird überschüssige Wärme über die stark durchbluteten Ohren abgegeben – bis zu 14 Liter Blut pro Minute!Der Eisbär mit seinen kleinen Ohren und den kurzen Extremitäten ist eng mit dem Braunbär verwandt, welcher längere Ohren und Extremitäten aufweist.
Du siehst also, dass es durchaus von Vorteil ist, wenn man in warmen Regionen große Körperanhänge hat. So ist es möglich, mehr Wärme abzugeben und eine Überhitzung zu vermeiden.
Ökologische Nische (Vertiefungswissen)
Abiotischer Faktor Temperatur – Einfluss auf Tiere
Ökologische Potenz (Basiswissen)
Ökologische Potenz (Vertiefungswissen)
Ökologische Nische – Ökosystem See
Extreme Lebensräume – Anpassung von Pflanzen und Tieren
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