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Allensche Regel

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Lerouret
Allensche Regel
lernst du in der Sekundarstufe 5. Klasse - 6. Klasse - 7. Klasse

Beschreibung Allensche Regel

Inhalt

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 Allen-Regel, Regel von Allen oder Proportionsregel bezeichnet.


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 US-amerikanische Wissenschaftler Joel Asaph Allen im Jahr 1877 gemacht und daraus die allensche Regel formuliert. Aber warum sind Körperanhänge, wie z. B. Ohren oder Nasen, in kalten Klimazonen kleiner als in wärmeren Gebieten?

Allensche Regel Beispiele auf Karte


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.

Dieses Video

In diesem Video 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.

Transkript Allensche Regel

Hallo, ich bin Sina. In diesem Video möchte ich dir die Allen-Regel erklären. Diese Regel beruht auf der Beobachtung, dass sich Tiere einer Art oder nah verwandter Arten in verschiedenen Regionen in bestimmten Merkmalen unterscheiden. Ich werde sie dir am Beispiel verschiedener Hasenarten erklären, die in Kanada, Grönland, Nordamerika und Mexiko leben. Du solltest die Bergmann-Regel bereits gut kennen und gut verstanden haben. Die Allen-Regel wird auch Allensche Regel, Regel von Allen oder einfach Proportionsregel genannt. Ich werde dir nun die bereits erwähnten Hasenarten vorstellen. Diese Hasenarten leben in Kanada, Grönland, den USA und Mexiko. Der Polarhase lebt im kalten, arktischen Teil Kanadas und auf Grönland. Sein Verbreitungsgebiet ist hier blau. Der Schneeschuhhase lebt im kühlen Norden der USA, also in Alaska, und im südlichen Kanada. Diese Regionen sind hier grün. Der kalifornische Eselhase lebt in den warmen, südwestlichen USA und im nördlichen Mexiko. Diese Gebiete sind hier rot. Der Antilopenhase kommt im heißen, südlichen Arizona und im nördlichen Mexiko vor. Sein Verbreitungsgebiet ist hier orange. Dir ist sicher aufgefallen, in welchem Merkmal sich die Hasenarten deutlich unterscheiden. Genau, die Länge der Ohren! Sie nimmt in wärmeren Regionen zu. Diese Beobachtung hat der US-amerikanische Wissenschaftler Joel Asaph Allen bereit 1877 gemacht und daraus eine Regel formuliert. Die Regel besagt, dass bei gleichwarmen Tieren die relative Länge von Körperanhängen - also Extremitäten, Schwänzen, Nasen und Ohren - in kalten Regionen geringer ist als bei Individuen derselben oder einer nah verwandten Art in wärmeren Regionen. Aber warum? Körperanhänge vergrößern die Körperoberfläche und weisen selbst normalerweise eine große Oberfläche im Verhältnis zu ihrem Volumen auf. So haben Hasenohren zum Beispiel ein sehr geringes Volumen und im Verhältnis dazu eine sehr große Oberfläche. Über sie wird also viel Wärme abgegeben. In kälteren Regionen ist es deshalb günstiger, kurze Körperanhänge zu haben, um wenig Wärme abzugeben. In heißen Regionen kann über die großen Ohren überflüssige Körperwärme an die Umwelt abgegeben werden. Diese Regel kannst du ebenfalls in einem einfachen Versuch überprüfen. Du steckst in eine gekochte Kartoffel gleich nach dem Kochen einen großen und in eine andere gekochte Kartoffel gleich nach dem Kochen einen kleinen Metalllöffel. Außerdem steckst du in jede Kartoffel ein Thermometer. Die Löffel stellen große und kleine Hasenohren dar. Nun sollte mindestens 15 Minuten lang regelmäßig die Temperatur abgelesen werden. Du wirst feststellen, dass sich die Kartoffel mit dem großen Löffel schneller abkühlt. Damit die Wärmeabgabe tatsächlich nur über die Löffel erfolgt, sollten die Kartoffeln in Aluminiumfolie eingewickelt werden. Außerdem solltest du sehr große Kartoffeln nehmen, damit sie nicht zerfallen, wenn du einen Löffel und ein Thermometer hineinsteckst. Nicht alle Tiere entsprechen den Regeln, die du nun kennst: der Allen-Regel und der Bergmann-Regel. Das größte, noch lebende Landtier - der Elefant - ist zum Beispiel eine Ausnahme. Er lebt in warmen Gebieten in Afrika und Asien. Er hat zwar große Ohren, über die Wärme abgegeben werden kann (das ist die Allen-Regel), gemäß der Bergmann-Regel weist er aber ein ungünstiges Verhältnis von Oberfläche und Volumen auf.  Er hat eine verhältnismäßig kleine Oberfläche und kann nur schlecht Wärme abgeben. Wie überlebt der Elefant also trotzdem in den warmen Regionen? Er ist in anderer Weise an das Leben in warmen Regionen angepasst. Sein Stoffwechsel ist zum Beispiel sehr langsam. Sein Herz schlägt nur 22 bis 28 Mal pro Minute. Zum Vergleich: Das der Maus schlägt 500 bis 700 Mal pro Minute. Vielleicht hast du dich schon einmal gefragt, warum es keine Mini-Elefanten gibt. Das kann zum Teil mit der Bergmann-Regel erklärt werden: Ein Minielefant hätte im Verhältnis zu seinem Volumen eine große Oberfläche und würde, wenn sein Herz nur 22 bis 28 Mal pro Minute schlägt, zu viel seiner Körperwärme an die Umwelt abgeben. Allerdings ist das zu einfach betrachtet. Natürlich müssten andere Faktoren bei einer solchen Betrachtung mit einbezogen werden. Wie zum Beispiel, dass Mini-Elefanten viel mehr Fressfeinde hätten als große Elefanten, oder auch einen anderen Stoffwechsel.  Du hast also in diesem Video erfahren, dass Körperanhänge wie Nasen, Ohren, Schwänze und Extremitäten in kälteren Regionen kürzer sind. Das liegt daran, dass sie die Körperoberfläche, über die Wärme abgegeben wird, stark vergrößern, und meist ein ungünstiges Verhältnis von Oberfläche und Volumen aufweisen. Das besagt die Allen-Regel. Tschüss und danke für's Zuhören.

6 Kommentare

6 Kommentare
  1. Hallo Grierm, die Eselhasen werden am Polarkreis nicht direkt sterben, aber länger als 2 Wochen können sie die harten Bedingungen nicht überleben.

    Von Shevchukarseniy, vor fast 2 Jahren
  2. wenn mann Eselhase am Polarkreis aussetzt, sind dann die Folgen TOT?

    Von Grierm, vor fast 2 Jahren
  3. Ab Miinute 01:05 bricht der Sound ab?

    Von Lukas Jaskolka, vor mehr als 6 Jahren
  4. Super erklärt aber ihr monotone Stimme ist total nervig nichts für ungut :)

    Von Sharif Chehab, vor mehr als 7 Jahren
  5. sehr geil :)

    Von Christian O., vor mehr als 8 Jahren
Mehr Kommentare

Allensche Regel Übung

Du möchtest dein gelerntes Wissen anwenden? Mit den Aufgaben zum Video Allensche Regel kannst du es wiederholen und üben.
  • Skizziere das Kartoffelexperiment.

    Tipps

    Der 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?

    Lösung

    Die 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.)

  • Zeige auf, dass der Schneeschuhhase seinen Namen zu Recht trägt.

    Tipps

    Schneeschuhe verteilen das Gewicht des Menschen, der sie trägt, denn sie vergrößern die Trittoberfläche.

    Lösung

    Der 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.

  • Erläutere, warum die Allensche Regel nicht auf Eidechsen anzuwenden ist.

    Tipps

    Das 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.

    Lösung

    Die 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.

  • Wende die Allensche Regel bei ausgewählten Hasenarten an.

    Tipps

    Die Abbildung rechts zeigt den Polarhasen, der dem Schneehasen im Übrigen zum Verwechseln ähnlich sieht.

    Lösung

    Um 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.

  • Definiere die Allensche Regel.

    Tipps

    Die Allensche Regel gilt nicht für wechselwarme Tiere.

    Hasen im warmen Mexico haben viel längere Ohren als Hasen im kalten Alaska.

    Lösung

    Der 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.

  • Wende die Allensche Regel bei weiteren Tieren an.

    Tipps

    Sieh 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.

    Lösung

    Die 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.

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