какой формы куриное яйцо
Какой формы куриное яйцо
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.
Ученые выяснили, от чего зависит форма яйца птиц
МОСКВА, 23 июн – РИА Новости. Форма и размеры яйца всех птиц, как выяснили ученые, зависит от одного параметра – как хорошо они умеют летать и как много они это делают, говорится в статье, опубликованной в журнале Science.
«Вопреки классическим представлениям о том, что управляет формой яйца, мы обнаружили, что на его размеры и очертания в первую очередь влияет способность летать. К примеру, птицы, которые хорошо летают, откладывают асимметричные или эллиптические яйца. Вдобавок, мы обнаружили, что мембрана яйца, а не его твердая оболочка, определяет его форму и порождает то многообразие яиц, которые можно увидеть в природе», — рассказывает Мэри Касвелл (Mary Caswell) из Принстонского университета (США).
К такому выводу ученые пришли, изучив больше 50 тысяч фотографий яиц примерно 1400 видов птиц, живущих на всех континентах Земли и занимающих все возможные экологические ниши. Для анализа столь большого числа фотографий ученые создали специальную компьютерную программу, которая измеряла «округлость» яиц, их размеры, раскраску и другие параметры, и сопоставляла их с особенностями анатомии пернатых.
Эта программа, как рассказывают биологи, учитывала то, как формируются яйца внутри организма птиц, и пыталась вычислить, какие структурные элементы яйца – его желток, белок, скорлупа и пленка – больше всего определяли его форму.
Как показали эти замеры, яйца птиц действительно очень разнообразны – по словам ученых, на Земле существует практически непрерывный набор яиц самых различных размеров, от очень маленьких и до очень больших, имеющих как круглую, так и вытянутую форму, полностью симметричных или очень асимметричных.
К большой неожиданности исследователей, главным индикатором формы яйца была не скорлупа или другие «тяжелые» его части, а мембрана – тонкая пленка, разделяющая скорлупу и белок. Как обнаружили Касвелл и ее коллеги, толщина пленки заметным образом различается для кончиков яйца и его середины, и эти различия в толщине фактически определяют то, как оно растет и вытягивается в эллипс или шар.
Устройство пленки, в свою очередь, определял другой неожиданный параметр – способность птиц летать. Как объясняют ученые, хорошо летающие птицы обладают достаточно «сплюснутым» телом с хорошей аэродинамикой, и это налагает особые ограничения на форму яйцеводов, внутри которых «растут» яйца. Благодаря этому яйца хорошо летающих птиц обладают вытянутой формой, часто сильно асимметричной по сравнению с яйцами нелетающих или плохо летающих пернатых.
Подобная зависимость между формой яйца и способностью к полету, как отмечают Касвелл и ее коллеги, могла быть характерна и для пернатых динозавров, вокруг жизни которых палеонтологи сегодня ведут ожесточенные споры. Возможно, что открытие яиц этих древних ящеров и сопоставление их формы с яйцами других гигантов мезозоя и современных птиц даст нам ответ на «вечный» вопрос палеонтологии – могли ли они летать или нет.
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:
Какой формы куриное яйцо
Рис. 191. Внешняя форма яиц: а — правильное; б — чрезмерно длинное яйцо; в — чрезмерно круглое яйцо; г — яйцо с поясом
Рис. 192. Шкала аномалий формы и дефектов скорлупы куриных яиц (схема)
1. Нормальной формы яйцо представляет собой идеальной тип, геометрически соответствующий овалоиду без асимметрии. 2. Асимметричное — яйцо, по форме отклоняющееся от правильного овалоида, асимметрия проявляется в большем или меньшем боковым выпячивании в суживающейся к острому концу части яйца. 3. Округлое — яйцо, приближающееся к шаровидной форме, с индексом формы, стремящимся к единице. 4. Удлинённое [Удлиненное] — яйцо чрезмерно вытянутой формы, суживающееся к острому концу. 5. Цилиндрическое — яйцо крупное, удлинённой [удлиненной] формы, однако с большим углом острого конца, почти равным углу тупого конца. По форме яйцо больше похоже на цилиндр, чем на овалоид. 6. Короткий цилиндр — средней величины яйцо. В суживающейся к острому концу части яйца возникает расширение по всей его окружности. В результате угол острого конца достаточно большой, яйцо теряет форму овалоида и по форме более близко к цилиндру. Однако в отличие от яйца цилиндрической формы, яйца этого типа не удлинены. 7. Яйцо с деформированным острым концом не имеет плавного закругления в остром конце. Этот конец как бы оттянут. Иногда в этом месте образуется вздутие. При напряжении кальциевого обмена у несушек (высокая температура среды, дефицит кальция в рационе) или в завершающейся стадии яйцекладки в остром конце яиц этого типа скорлупа может быть очень тонкой. 8. Морщинистая скорлупа — на скорлупе имеются грубые морщины и борозды или в какой-либо части яйца, или по всей его поверхности. 9. Скорлупа с наростами — на скорлупе яйца имеются небольшие неправильной формы известковые глыбки (наросты). Как правило, они немногочисленны и сосредоточены в районе одного из полюсов яйца. При существенном стрессовом воздействии на птицу наросты могут покрывать всю поверхность яйца (рис. 193).
Рис. 193. Пороки скорлупы: а — складчатая скорлупа; б — известковые наросты
10. Шероховатая скорлупа — поверхность её [ее] не гладкая и не блестящая, а шероховатая, как мелкий наждак. Обычно такая скорлупа очень непрочна. Форма яиц мало влияет на результаты инкубации. Только при большом отклонении индекса формы от стандартной (менее 69 и более 80%) выводимость снижается на 5-8%. Для повышения эффективности отбора яиц на инкубацию следует сочетать индекс формы с асимметрией яиц по продольной оси. Если яйца имеют индекс формы менее 69 и более 80%, но при этом заметно асимметричны, выводимость снижается на 10-15% и более. Яйца с сильно выраженной асимметрией и явно уродливые по форме следует браковать даже если нет других дефектов. Такие яйца снижают выводимость на 15% и более. Иногда встречаются яйца с нормальным индексом формы, но асимметричные по расположению наибольшего поперечного диаметра. Если этот диаметр находится на одинаковом расстоянии от полюсов (концов), то у такого яйца трудно отличить острый конец от тупого. Если же он близок к тупому, то яйцо имеет клиновидную (конусовидную) форму. У яиц с сильно выраженной овальной формой по сравнению с нормальными выводимость ниже всего на 1,4%, а у клиновидных — на 5,3%. Браковать яйца с овальной (эллипсоидной) формой нецелесообразно, если, конечно, правильно укладывать их в инкубационный лоток (пугой вверх). Иногда более 40% яиц округлой формы закладывают неправильно, что снижает выводимость. Клиновидность может служить признаком, усиливающим неправильную форму яиц по индексу или асимметрии. Поскольку аномалийность форм яиц и дефектность скорлупы в большинстве случаев являются наследуемыми признаками, предынкубационная браковка яиц особое значение имеет в прародительских и селекционных стадах кур. Инкубаторы, и в частности их лотки, устройства для их размещения и поворачивания, проектируют, исходя из представления о среднем, эталонном яйце того или иного вида птицы. Эталонные яйца кур, уток и гусей показаны на рисунке 194.
Рис. 194. Эталонные яйца: а – гуси; б – утки; с – куры
Размеры эталонных яиц получены путём [путем] статистической обработки большого числа измерений, сделанных на реальных объектах. Форма эталонных яиц аппроксимирована двумя состыкованными половинами эллипсоидов вращения с неравными продольными и равными поперечными полуосями. Основные характеристики эталонных яиц приведены в табл. 187, из которой видно, что площадь поверхности и объём [объем] куриного яйца приблизительно в 1,5 и 3 раза меньше, чем утиного и гусиного.
Такие значительные отличия в геометрических размерах создают серьёзные [серьезные] трудности при создании универсальных (для всех видов яиц) инкубационных лотков.
Удивительно простое объяснение формы яиц
Новые исследования объясняют, почему яйца птиц так различаются по форме. Статья об этом была опубликована в издании Science.
Яйцо песочника выглядит, как слеза, совы – как мячик для гольфа, а колибри – как желейная конфета. Они даже катятся по-разному – это наглядно демонстрирует визуализация, подготовленная журналом Science. За прошедшее столетие Музей зоологии позвоночных в Беркли (Калифорния) собрал тысячи яичных скорлуп 1400 видов птиц, фотографии которых даже доступны онлайн. В недавнем исследовании группа ученых из 4 стран впервые нашла убедительное объяснение этого потрясающего разнообразия.
Одного из участников проекта, эволюционного биолога Принстонского университета Мэри Стоддард давно занимал тот факт, что яйца настолько разнообразны. Хотя все они в основном выполняют одни и те же функции: питают и защищают развивающегося цыпленка. Вместе со своими коллегами она написала компьютерную программу Eggxtractor, которая распознает яйцо на любом изображении, а затем измеряет его длину, ширину и форму.
Команда использовала эти данные, чтобы определить, насколько форма яйца далека от идеальной сферической – заострена или вытянута. Всего таким образом были проанализированы почти 50 тысяч яиц.
Зная, что форма яйца определяется не самой оболочкой, а внутренней мембраной, Стоддард сотрудничала с физиками из Гарвардского университета, чтобы придумать математическую формулу, основанную на свойствах мембраны и том давлении, которое на нее оказывает развивающейся внутри птенец. Полученная расчетная модель была использована для создания десятков яичных форм с изменением жесткости мембраны и показателей давления.
«Корректировка этих данных позволяет нам генерировать все разнообразие форм яиц, которое мы наблюдаем в природе», – говорит Мэри Стоддард.
Единственное, что реальная птица просто не может создать, так это яйцо в форме воздушного шара. Палеонтолог из Боннского университета в Германии Мартин Сандер отмечает, что создание общей формулы для формы яйца – это реальное достижение нового исследования.
Кроме этого, Стоддард и ее коллеги создали семейное дерево из 1000 видов птиц, что позволило им понять: каждая группа имеет характерную форму яйца. Также это опровергло ранее предлагаемые объяснения формы яиц – тип и расположение гнезда или количество птенцов. Перечисленные факторы оказывают влияние, но совсем небольшое.
В рамках исследования команда оценивала и то, насколько играет роль летная способность вида, а именно – отношение длины крыла к ее ширине.
«Была неясная гипотеза о том, что форма яйца может быть связана с летной способностью, на которую до этого никто не обращал внимания», – говорит Стоддард.
К удивлению команды, версия подтвердилась.
Хорошие летуны, например кайры и песочники, склонны откладывать более вытянутые и асимметричные яйца, потому что долгое пребывание в воздухе требует легких, компактных тел. Между тем, пернатые, летающие мало или вовсе не парящие в воздухе, как тропические питты и трогоны, имеют более сферические яйца. По мнению Стоддард, причина заключается в том, что круглые яйца требуют более широкого таза, а тело хороших летунов – более обтекаемое с легким и меньшим скелетом.
Поведенческий эколог из Хантерского колледжа в Нью-Йорке Марк Хаубер, который не участвовал в исследовании, отмечает:
«Приятно видеть полную историю формы яйца. Это замечательно, что теперь просто взглянув на яйцо, можно будет получить общую информацию о виде птицы».