鸟蛋形状的简单解释

鸟蛋形状的简单解释

新作品解释了为什么鸡蛋的形状不同; 还有未来:为什么他们的颜色和尺寸变化如此之大。

Frans Lanting / MINT图像/科学来源
鸟蛋形状的简单解释

鹬的蛋形状像泪珠,猫头鹰像高尔夫球,蜂鸟像果冻豆。 现在,科学家第一次对这种惊人的多样性有了令人信服的解释:鸟蛋的形状取决于它的物种飞行的程度。

“看到鸡蛋形状的完整故事真是太好了,”纽约亨特学院的行为生态学家马克·豪伯说,他没有参与这项工作。 “[这是]一篇即时的经典文章。”

普林斯顿大学进化生物学家玛丽斯托达德长期以来一直着迷于鸡蛋是如此多样化,尽管它们基本上只做一件事 - 滋养和保护发育中的雏鸡。 幸运的是,在过去的一个世纪里,加利福尼亚州伯克利的脊椎动物学博物馆已经从1400种物种中收集了成千上万的蛋壳,并在网上拍摄了数码照片。

斯托达德和她的同事写了一个计算机程序,Eggxtractor,它可以在任何图像中挑出蛋,并测量其长度,宽度和形状。 研究小组利用这些测量结果确定了近50,000个卵中每个卵的完美球形距离是多少 - 也就是说它是多尖或多长。 有些鸡蛋是尖的和细长的,有些是一个但不是另一个,有些则不是。 但是没有鸡蛋是短而尖的 - 大约是热气球的形状。

知道鸡蛋的形状不是由壳本身决定的,而是由膜内部决定的,斯托达德与哈佛大学的物理学家L. Mahadevan和他的学生Ee Hou Yong合作,根据膜的性质和压力来提出数学表示。收到来自内部发展中的小鸡。 然后他们使用他们的模型通过改变膜的刚度和改变压力来创造数十个蛋形。 “调整这些[特征],使我们能够生成我们在自然界中观察到的各种蛋形状,”斯托达德说。 唯一一只真正的鸟儿不容易产生的:一个像热气球一样的蛋。

仅此一点就给该领域的专家留下了深刻印 德国波恩大学的古生物学家马丁桑德说:“有一个很酷的是你有蛋的整体配方。”

当斯托达德和她的同事们制作了一种由1000种鸟类组成的家谱时,他们意识到每组鸟类往往都具有独特的蛋形。 但是,这种形状与巢穴类型,巢穴位置或离合器中的年轻人数量之间几乎没有相关性 - 所有先前提出的关于鸡蛋形状的解释。

作为工作的一部分,该团队还评估了飞行能力的代表 - 鸟的机翼长度与其宽度的比例 - 是否有影响。 斯托达德说:“有一个模糊的假设,即鸡蛋形状可能与飞行能力无关,没有人注意到。” 对于她的团队来说, ,他们今天在“ 科学”杂志上报道。 好像鹬和鼹鼠一样的传单往往会产下更加细长和更不对称的蛋 - 有点像齐柏林飞艇的形状 - 可能因为空气中的大量时间需要轻巧,紧凑的身体。 与此同时,在空气中花费很少或没有时间的鸟类,如热带pittas和trogons,有更多的球形蛋。

斯托达德推测,原因是圆形卵需要比较长的卵更宽的骨盆。 因此,就像那些花费大部分时间在空中飞行的鸟类已经进化出更多流线型的身体和更轻的小骨架一样,它们也进化出流线型的蛋形以适应骨盆,她说。

“我很惊讶,但我也相信,”桑德说。 “基于这个数据集,他们正在制作一个非常好的案例。”他和Hauber很高兴现在他们可以根据鸡蛋的形状猜测一个物种的传单有多好。 “你可以参加这项研究,并立即查看鸡蛋和兽医的一些信息,”桑德说。

斯托达德说,这项工作在两个层面上都很重要。 首先,了解鸡蛋的形状和膜的作用“可能对鸡蛋产业有价值,”她说,也许是通过帮助它创造更耐用的鸡蛋。 但对她来说,解决鸡蛋多样性的难题本身就是奖励。 “鸡蛋不仅仅是最受欢迎的早餐食品,”她解释道。 她指出,一种专门的鸡蛋,就像现代鸟类一样,使发育中的幼虫能够在陆地上生存,从而使我们的陆地脊椎动物的祖先在大约3.6亿年前离开了大海。 “他们开启了一场革命。”