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1. 개요
베르그만 법칙(Bergmann's rule)은 항온동물의 덩치가 기후에 따라 변화하는 것을 설명하는 법칙이다. 변온동물에게는 적용이 거의 안되는데, 애초에 이들은 체온이 가변적이고, 주변 온도의 영향을 크게 받는 종류이기 때문이다.2. 배경
1847년 독일의 의사이면서 생물학자인 카를 게오르크 루카스 크리스티안 베르크만(Karl Georg Lucas Christian Bergmann, 1814~1865)이 처음 주장 했다.[1]항온동물의 덩치, 정확히는 체표면적이나 부피나 높이 등은 같은 종이란 전제하에 추운 기후에 서식하는 동물은 커지는 편이고, 더운 기후에 서식하는 동물은 작아지는 편이다.
법칙이라고는 하지만 영어로 rules이지 law가 아니다. 그래서 이 법칙에 이의를 제기하는 학자도 있다.
즉 한 마디로 뉴턴의 운동 법칙처럼 '='의 개념이 아니라 '~=', 즉 근사와 같은 경향성의 개념인 것이다.
그럼에도 법칙을 사용하는 건 용어의 편이성과 거의 근사 수준에선 일반화가 가능하고 실제 자연계에서 일어나기 때문에 법칙이라고 칭하는 것이다.
3. 사례
항온동물은 에너지를 사용하여 체온을 일정하게 유지한다. 추운 곳에 사는 항온동물일수록 체온을 유지하기 위해서는 주변으로 발산되는 몸의 열을 최소화하는 것이 필요하다.반대로 더운 곳에 사는 항온동물의 경우, 물질대사 활동에 의해 발생하는 열을 주변으로 발산해야 하는데, 이 때 생기는 열의 발산은 몸의 표면에서 일어나는데 몸의 표면적이 좁을수록 발산하는 열의 양이 줄어든다.
체격이 커지면 몸의 총 표면적은 늘어나지만, 몸의 부피에 대한 표면적은 줄어든다. 수치로 계산해보면, 몸의 가로, 세로, 높이의 길이가 두 배가 될 때 부피는 세제곱인 8배로 늘어나는 반면, 표면적은 제곱인 4배로 증가한다. 따라서 추운 지방에 사는 항온동물은 체격이 클수록 체온유지에 유리하고, 더운 지방에 사는 항온동물은 체격이 작을수록 유리하다.
예를 들어 추운 만주와 한반도 북부, 연해주 지역에 사는 시베리아호랑이는 따뜻한 인도네시아 수마트라 섬에서 사는 수마트라호랑이보다 덩치가 크며, 북부 유라시아와 북아메리카 지역에서 사는 불곰 역시 동남아시아 지역에서 분포하는 말레이곰보다는 덩치가 크다.
이렇게 최적크기를 결정하는 수만 가지 변수가 있다. 그 중에서 정온동물의 보온에는 화학적 반응 및 털의 생성 등 어마어마한 에너지가 기초대사량으로 들어가는데 체적을 키우는 유전적 설계가 소모 칼로리 측면에서 추운지방이 더운지방에 비해 체온유지를 위한 소모칼로리 증가량이 적어서 페널티가 적다.
다시말해 체구를 키움으로서 얻는 플러스 (높은 근력, 성선택에서의 유리함, 싸움에서의 유리함) - (크기가 커지면서 당연히 소모하는 칼로리는 커지는데) + (항온동물로서 체구가 커짐으로서 얻는 칼로리 이익)이 추가됨으로서 추운지방에서는 크기가 커진 상태에서 새로운 균형크기가 결정된다.[2] 이게 현실 생태계에서도 자주 볼 수 있을 만큼 체적-보온관계의 보너스가 영향력이 크기에 의미있는 이론으로 거론되는 것이다.
사람의 경우도 추운 곳에서 기원한 슬라브족[3]이나 게르만족 국가의 국민들이 평균 신장이 크고[4], 반대로 지중해성 기후로 따뜻하고 후덥지근한 날씨를 유지하는 그리스, 라틴 국가들(이탈리아, 그리스, 스페인 등)은 평균 신장이 게르만 국가들보다 작다. 남유럽보다 더운 동남아시아나 남아메리카에 사는 사람들은 평균 키가 더 작다.
다만 딩카족처럼 더운 곳에 사는데도 키가 엄청나게 큰 경우[5]도 있어서 항상 적용되지는 않는 점 주의.
더운데 사는 사모아인, 이란인도 체격이 크다[6].
4. 기타
흔히 생물시간에는 추운 곳에 사는 동물일수록 말단부가 작아지는 알렌 법칙과 합쳐서 알렌-베르그만 법칙이라고 가르친다. 하지만 가르치기를 그렇게 가르치는 것일 뿐, 실제로는 별개의 법칙으로 북극에서 서식하는 북극곰, 북극여우, 북극늑대 등은 다른 지역의 곰, 여우, 늑대들에 비해 귀나 코의 크기가 작은 편인데 이건 알렌 법칙에 의한 것이지 베르그만 법칙에 의한 것은 아니다.
[1]
'베르그만'은 독일어로 베르크만이라고 읽어야 한다. g는 뒤에 모음이 오거나 어두에 있는 경우가 아니라면 k 발음이기 때문. 그러나 주로 베르그만의 법칙으로 불리기 때문에, 해당 문서에서는 베르그만으로 표기되었다.
[2]
기후, 식생, 지형 등의 다양한 원인으로 지역마다, 시기마다, 생물종마다 최적크기는 항상 달라진다. 그래서 최적크기의 변화도 지속적으로 일어난다.
[3]
세르비아나 몬테네그로, 마케도니아 같은 발칸반도의 슬라브족은
슬라브족의 대이동 이후 고향에 비해 비교적 온난한 곳으로 이주해 왔지만, 유전자는 그대로 남아서 발칸반도에서도 평균 신장이 제일 큰 국가들이다.
[4]
게르만족 바이킹을 조상으로 둔 북유럽인들의 거인 같은 키는 이미 바이킹이 처음 출몰한 중세 시대 때부터 유명했으며, 동아시아도 북방에서 이주해 한반도에 정착한 한국인이 역사적으로 항상 한중일 삼국 중 키가 제일 컸다.
[5]
딩카족은 그냥 크기만 한 게 아니라, 지구상의 민족집단 중 제일 크다.
[6]
단 이란인은 코카서스계 백인이므로 최초 기원지는 추운 곳이 맞는다. 인도아리아인이 지금의 이란과 인도에 정착하고 흐른 시간은 유전자가 바뀌기엔 다소 짧았다.