почему яйцо такой формы
Почему яйцо имеет именно такую форму?
Неоднократно люди задаются вопросом о том, что появилось первым яйцо либо курица? И только единицы интересуются – почему яйцо имеет такую форму? Каждый человек постоянно стремится к новым открытиям и достижениям, поэтому возникает желание, постоянно получат ответы на возникающие вопросы.
Сколько же в природе существует объектов, которые имеют яйцеобразную форму? В действительности такой объект в единственном экземпляре и этим объектом, собственно говоря, и является само яйцо. Сейчас речь идет о яйцах птиц, ведь крокодильи и черепашьи яйца имеют преимущественно круглую форму. Такая форма яйца объясняется приспосабливаемостью живых организмов к условиям окружающей среды. Все дело в том, что ели бы форма птичьего яйца была круглой, а сама птица гнездилась бы на деревьях, то такие яйца легко скатывались бы из гнезда, и потомство просто погибало бы. С яйцами эллиптической формы такие проблемы не случаются, ведь они вращаются по форме спирали и выпасть такому яйцу из гнезда проблематично. Если такое яйцо что-то подтолкнет к краю гнезда, то оно все равно скатится вглубь гнезда. Яйца такой формы прекрасно прижимаются друг к другу, что позволяет поддерживать необходимую температуру. Ну и конечно, нельзя не сказать о том, что суженные к концу яйца легче проходят через яйцевод, облегчая этот процесс, птица получает меньше травм.
Итак, выходит, что природа позаботилась о каждом живом существе на нашей земле, именно так она защищает каждого своего ребенка. Ну, все же вопрос о появлении курицы и яйца остается открытым, над этим ученые будут работать не один десяток лет, а однозначный ответ может оказаться так и не найденным.
От чего зависит форма яиц
Геометрия птичьих яиц зависит от того, где их откладывают и высиживают.
Птичьи яйца довольно сильно отличаются по форме: например, у куликов яйца с одного конца довольно сильно сужаются, так что становятся похожи на грушу, у сов яйца шарообразные и напоминают теннисные мячи, а у колибри они в форме фасолины. Функция у всех яиц одна – защищать и питать птенца во время его эмбрионального развития; значит, разнообразие форм зависит не от «внутренностей» яиц, а от какой-то внешней причины.
Год назад мы писали про статью в журнале Science, в которой говорилось, что форма яиц зависит от того, любит ли птица летать. Авторы статьи пришли к выводу, что у тех, кто летает хорошо и много времени проводит в воздухе (вроде альбатросов и колибри), яйца вытянутые и асимметричные; если же птицы поднимаются в воздух неохотно, много времени проводят на земле или перелетая на небольшие расстояния с куста на куст и с дерева на дерево (как, например, африканские питты и трогоны), то их яйца будут более округлыми.
Чтобы спокойно отложить округлое яйцо, нужен широкий яйцевод и широкий таз, но если мы хотим быстро летать и маневрировать в полете, тело должно быть легким и вытянутым, и широкий таз тут совсем не к месту. То есть разнообразные комбинации вытянутости и остроконечности – это все результаты попыток соединить необходимость узкого яйцевода с необходимостью снабдить яйцо достаточным объемом питательных веществ.
Однако такое объяснение подходит лишь частично: по словам Тима Биркхеда (Tim R. Birkhead) из Университета Шеффилда, различия в манере полета соответствуют лишь 4% различий в форме яиц. Эти 4% вполне достоверны – авторы работы в Science изучили огромную массу материала (50 тыс. яиц от 1400 видов птиц), но что делать с остальными 96% различий? И хотя в той статье утверждалось, что нет никакой связи между формой яиц и типом гнезда, или выбором места для гнездования, или количеством яиц в кладке, Биркхед и его коллеги полагают, что эти факторы – надо сказать довольно очевидные – на форму яиц все же влияют.
Для сравнения исследователи взяли яйцо кайры и яйцо гагарки. У кайр яйца сильно вытянутые и эллиптические, и притом асимметричные – сами птицы гнездятся на узких каменистых выступах многонаселенными колониями, так что можно предположить, что такая форма яиц помогает сохранить их в целости и сохранности: они никуда со скалы не скатятся, даже если их кто-нибудь толкнет. У гагарок форма яиц похожа, но они у них не так сильно сужаются и больше напоминают правильный эллипс. Гагарки откладывают их не так, как кайры: они тщательнее выбирают место для кладки, и гагарочьи яйца лежат обычно либо в скальном углублении, либо окружены небольшими камнями.
В статье в журнале The Auk говорится, что у яиц кайр больше шансов уцелеть, если они начнут скатываться по какому-нибудь ступенчатому уклону. И эксперименты на настоящих скалах, и опыты в лаборатории показали, что гагарочьи яйца, которые не так сильно сужаются к концу, быстрее скатываются с наклонной уступчатой поверхности; напротив, яйца кайр дольше разгоняются и вообще склонны замедлятся в таком опасном движении вниз. Иными словами, если толкнуть яйцо гагарки, оно сразу начнет катиться, тогда как яйцо кайры прямо так сразу никуда не покатится; из-за своей вытянутой асимметричной формы оно плотнее контактирует с поверхностью, на которой лежит. Так что кайры могут, не особо беспокоясь, откладывать свои яйца на самом краю скал безо всяких дополнительных предосторожностей.
В другой статье, опубликованной в журнале Ibis, Биркхед с коллегами пишут о том же – о взаимосвязи формы яиц и места высиживания. В этой работе сравнивали тридцать видов птиц, которые живут в похожих условиях, но не приходятся друг другу близкими родственниками, от кайр до пингвинов. В итоге оказалось, что геометрические различия в яйцах на две трети зависят от того, где именно их откладывают и насиживают.
Наконец, не так давно Journal of Experimental Biology опубликовал статью исследователей из Иллинойсского университета в Урбане-Шампейне и Городского университета Нью-Йорка, которые проанализировали форму нескольких сотен яиц от 11 видов птиц. Авторы работы создали модель, которая предсказывала, как будет скатываться яйцо той или иной формы по наклонной плоскости. В соответствии с моделью несколько искусственных яиц (с силиконовым наполнением внутри) напечатали на 3D-принтере – и эти искусственные яйца катились так, как предсказывала модель: асимметричные заостренные и вытянутые яйца на ступенчатом скате начинали описывать круги и останавливались.
Собственно, то, что вытянутые асимметричные яйца будут вести себя именно так, можно догадаться интуитивно. Удивительно же то, что в той прошлогодней статье в Science «фактор гнезда» назвали несущественным по сравнению с «фактором полета». Однако в том случае анализировали огромное число видов с самой разной экологией, от морских птиц до сов, от куликов до колибри.
Вероятно, при таком широком сравнении на первое место действительно выходит «фактор полета». Но если сравнивать птиц, схожих по образу жизни, которые гнездятся примерно в одинаковых местах (как живущие на скалах кайры и гагары), то тут форма яиц будет зависеть уже от других, более очевидных вещей.
Идеальная форма? Исследования, наконец, раскрывают древнее универсальное уравнение формы яйца
Исследователи из Кентского университета, Научно-исследовательского института экологии и компании Vita-Market Ltd открыли универсальную математическую формулу, которая может описать любое птичье яйцо, существующее в природе, что до сих пор не удавалось.
Форма яйца давно привлекает внимание математиков, инженеров и биологов с аналитической точки зрения. Эта форма была высоко оценена в ходе эволюции как достаточно объемная для инкубации эмбриона, достаточно маленькая, чтобы наиболее эффективно выносить организм, не скатываться после откладывания, достаточно прочная структурно, чтобы выдержать вес и стать началом жизни для 10 500 видов, сохранившихся со времен динозавров. Яйцо называют «идеальной формой».
Идеальная форма
При анализе всех форм яиц использовались четыре геометрические фигуры: шар, эллипсоид, овоид и пириформ (коническая форма), причем математическую формулу для пириформа еще предстоит вывести.
Чтобы исправить ситуацию, исследователи ввели дополнительную функцию в формулу овоида, разработав математическую модель для совершенно новой геометрической формы, которая характеризуется как последняя стадия эволюции сферы-эллипсоида и применима к любой геометрии яйца.
Эта новая универсальная математическая формула для формы яйца основана на четырех параметрах: длина яйца, максимальная ширина, смещение вертикальной оси и диаметр на одной четверти длины яйца.
Эта давно искомая универсальная формула является значительным шагом в понимании не только самой формы яйца, но и того, как и почему она развивалась, что делает возможным ее широкое биологическое и технологическое применение.
Математические описания всех основных форм яйца уже нашли применение в исследованиях продуктов питания, машиностроении, сельском хозяйстве, бионауках, архитектуре и аэронавтике. В качестве примера, эта формула может быть применена для инженерного конструирования тонкостенных сосудов яйцевидной формы, которые должны быть прочнее типичных сферических.
Эта новая формула является важным прорывом, имеющим множество применений, включая:
Теперь, когда яйцо можно описать с помощью математической формулы, работа в области биологической систематики, оптимизации технологических параметров, инкубации яиц и селекции домашней птицы значительно упростится.
Внешние свойства яйца жизненно важны для исследователей и инженеров, разрабатывающих технологии инкубации, переработки, хранения и сортировки яиц. Существует необходимость в простом процессе идентификации с использованием объема яйца, площади поверхности, радиуса кривизны и других показателей для описания контуров яйца, что и обеспечивает данная формула.
Даррен Гриффин, профессор генетики Кентского университета и руководитель исследования, сказал: «Биологические эволюционные процессы, такие как формирование яйца, должны быть исследованы для математического описания в качестве основы для исследований в эволюционной биологии, что и продемонстрировала эта формула. Эта универсальная формула может быть применена в фундаментальных дисциплинах, особенно в пищевой промышленности и птицеводстве, и послужит толчком для дальнейших исследований, вдохновленных яйцом как объектом исследования».
Доктор Валерий Нарушин, бывший приглашенный исследователь Кентского университета, сказал: «Мы надеемся увидеть применение этой формулы в различных отраслях, от искусства до технологий, от архитектуры до сельского хозяйства. Этот прорыв показывает, почему такие совместные исследования отдельных дисциплин очень важны». опубликовано econet.ru по материалам scitechdaily.com
Понравилась статья? Напишите свое мнение в комментариях.
Подпишитесь на наш ФБ:
Женщина думала: курица несёт странные яйца, но увидела урожай других. После яичка-арахиса мир не будет прежним
Мама беспокоилась, что её курица несёт странные яйца, пока не увидела, какой урожай от своих птиц получали другие фермеры. После таких аномалий у вас может пропасть аппетит и измениться отношение к курицам.
Жительница Австралии была сбита с толку из-за странных яиц, которые собрала на собственной ферме. Послания внутри яйца не оказалось, как в случае другим мужчиной, — фермершу удивил необычный внешний вид скорлупы со странными отметинами.
Заметив странность, она разместила фото яиц в Сети, чтобы узнать, что с ними не так и можно ли их есть, пишет Daily Mail. Скорлупа имела неоднородную ребристую текстуру с ярко выраженными краями. На первый взгляд кажется, что она помята.
Женщину озадачили яйца с неоднородной скорлупой
По словам зрителей, такие морщинки на скорлупе не грозят никакой опасностью, и продукт смело можно употреблять в пищу. Они возникают, когда у курицы не получается отложить яйцо.
Это просто происходит, когда куры несут яйца, но те немного застревают, пока они ещё мягкие, — объяснила одна женщина.
По словам другого комментатор, такие странные яйца очень часто появляется у молодых куриц.
Мои куры несли такие [яйца] всё время, когда были молодыми, — сказал другой пользователь.
Некоторые добавили, что это обычно происходит, когда курица впервые несёт яйца и такой продукт отлично подходит для еды. А чтобы помочь птице нести более гладкие яички, в её рацион следует добавить больше кальция и белка.
Многие люди воспользовались возможностью, чтобы поделиться фотографиями своих необычных яиц, и, как оказалось, ребристая текстура скорлупы — не самая большая странность, которую могут создать курицы.
Одна женщина продемонстрировала яйцо, которое нашла её свекровь. Оно получилось в форме арахиса. По её словам, внутри с яйцом всё абсолютно в порядке.
Яйцо в форме арахиса
Другая пользовательница рассказала, что занимается разведением несушек на заднем дворе уже 60 лет, но никогда не видела такого странного яйца. Оно оказалось без скорлупы и было мягким на ощупь.
Мягкое яйцо
Фото яиц другой женщины тоже оказалось необычным. В кадре дюжина кругляшей, и все они выглядят по-разному.
Яйца разных цветов и форм
Страннее, чем сами яйца, бывают только эксперименты, которые люди проводят с ними. Японцы, обезумевшие от морозов, проверили, можно ли пожарить яйцо на снегу. Сибирякам этот опыт понравится.
Другая девушка решила проверить эксперимент из рекламы 90-х с яйцом, уксусом и зубной пастой. Результат опыта не понравится вашим зубам.
Почему птичьи яйца такие разные: ученые раскрыли загадку формы яиц
Эволюционный биолог Принстонского университета Мэри Стоддард давно интересуется яйцами, и ее всего удивляло их разнообразие. Почему яйца такие разные, если у всех у них одна и та же задача — защищать развивающегося цыпленка? К счастью, за прошедшее столетие Музей Зоологии позвоночных в Беркли, Калифорния, собрал тысячи скорлупок от 1400 видов птиц и поместил в выложил их фотографии на сайт.
Стоддард и ее коллеги писали компьютерную программу Eggxtractor, которая определяет яйцо на любом изображении и измеряет его длину, ширину и форму. Команда использовала эти данные, чтобы определить, насколько далеко от идеальной сферической формы находится каждое из 50 000 яиц — то есть, измерила степень их выпуклости. Некоторые из яиц заостренные, некоторые имеют удлиненную форму, иногда эти качества в той или иной степени сочетаются. Но оказалось, что формы «воздушного шара» — короткой и заостренной с одного конца — нет ни у кого.
Зная, что форма яйца определяется не самой оболочкой, а мембраной внутри, Стоддард работал с физиком Гарвардского университета Л. Махадеваном и его учеником Э. Хоу Юн, чтобы придумать математическую модель, основанную на свойствах мембраны и характере развития зародыша внутри. Затем они протестировали получившуюся модель, создавая десятки форм яиц с помощью изменения жесткости мембраны и давления жидкости. «Корректировка эти параметров позволила нам создавать все те формы яиц, которые мы наблюдаем в дикой природе», поясняет Мэри. Но вышеописанного яйца в форме воздушного шара не получилось создать и с помощью модели.