Содержание
КРЕПОСТЬ ДЛЯ ПТЕНЦА | Наука и жизнь
Птичье яйцо на первый взгляд устроено очень
просто. На самом же деле это сложный организм, над совершенным «устройством»
которого глубоко задумывались известнейшие ученые прошлого. Давайте и мы внимательно посмотрим
на это чудо природы. В яйце — тайна жизни, тайна ее осуществления.
Куриное яйцо на двенадцатый день своего развития.
Прежде чем стать яйцом, яйцеклетка в организме птицы проходит долгий путь.
При возрастании массы яйца птицы увеличивается и площадь пор в скорлупе.
Так выглядят под большим увеличением (увеличение в 20 раз) поры в скорлупе вымершего родственника страуса — мадагаскарского эпиорниса.
Поры в скорлупе разных птиц имеют разное строение и длину; чем больше длина пор, тем толще скорлупа.
Вылупляющиеся черепахи, как и все рептилии, имеют особые «яйцевые» зубы, которыми они прорезают кожистое покрытие яйца.
У птенца на клюве есть специальный яйцевой бугорок, которым он пробивает скорлупу.
Так вылупляются крокодилы.
За 21 день инкубации зародыш курицы постепенно переходит к дыханию атмосферным воздухом.
Наука и жизнь // Иллюстрации
От типа гнезда зависит испарение воды через поры скорлупы у разных птиц.
Гнездо ласточки-береговушки.
Гнездо куропатки.
Гнездо серощекой поганки.
Гнездо серой цапли.
Императорский пингвин высиживает свое яйцо прямо на лапах.
Гнездо удода в щели каменной кладки.
Гнездо полярной крачки.
Гнездо голубя.
‹
›
Открыть в полном размере
От яйцеклетки до яйца
Разобьем скорлупу куриного яйца — мы делаем
это так часто! Под скорлупой обнаруживаем плотную, как пергамент, белую
пленку. Это подскорлуповая оболочка. Под ней студенистая масса белка, сквозь
которую просвечивает желток. С желтка, собственно, и начинается яйцо.
Несозревшее яйцо представляет собой яйцеклетку,
одетую в тонкую оболочку. Развитие яйцеклетки протекает в клубке противоречивых
требований, которые постепенно сводятся к единому знаменателю и приводят
к благополучному появлению на свет полноценного живого существа. Стоит
чуть-чуть сместить равновесие, убрать один из незначительных компонентов,
ослабить одну из функций, и жизнь в яйце прекратится.
В яичнике птицы одновременно зреет несколько
яйцеклеток, покрытых оболочкой, — фолликулов. Созревают они в разное время.
Созревшая яйцеклетка, накопившая запасы желтка, прорывает оболочку фолликула
и выпадает в широкую воронку яйцевода. Там и происходит оплодотворение.
Теперь яйцу предстоит долгий путь: 24 часа оно «одевается» во все яйцевые
оболочки.
Первая оболочка — белковая. Вещество белка
выделяется особыми клетками и железами. Слой за слоем наматывается оно
на желток в длинном, «основном», отделе яйцевода. На это уходит около пяти
часов, после чего яйцо поступает в «перешеек» — наиболее узкий отдел, где
оно покрывается еще двумя оболочками — подскорлуповыми. На выходе из «перешейка»
яйцо делает первую остановку, которая длится пять
часов. Здесь яйцо набухает, всасывает в себя воду и увеличивается, достигая
своих нормальных размеров. Подскорлуповые оболочки все более растягиваются
на набухающем яйце и в конце концов плотно облекают его поверхность. Наконец
яйцо проходит в последний отдел яйцевода, в так называемую «скорлуповую
железу». Там в течение 15-16 часов формируется скорлупа. Когда сложный
процесс формирования скорлупы заканчивается (см. «Наука и жизнь» № 11,
1997 г.), яйцо покидает организм матери и начинает самостоятельную жизнь.
Зародыш, который начинает развиваться в
яйце после оплодотворения, представляет собой сложную самоорганизующуюся
систему; его развитие осуществляется по заданной программе. Эта программа
заложена в наследственном материале, передающемся из поколения в поколение.
Однако безошибочное развертывание закодированной в хромосомах информации
возможно лишь при определенных условиях, которые создаются внутри яйца.
Зародыш развивается — сплошные проблемы
Процессы, которые протекают при развитии
зародыша, можно сравнить со строительством дома или, еще лучше, крепости,
поскольку от внешнего мира зародыш отгорожен крепкой стеной — скорлупой.
При постройке дома необходимы строительный
материал и энергия. Строительным материалом зародышу служат высокомолекулярные
органические соединения — белки, углеводы и жиры. Это своего рода «руда»,
из которой растущий организм черпает строительные кирпичики, прежде всего
аминокислоты и сахара, чтобы построить из них собственные белки и углеводы.
Топливом являются те же углеводы и жиры.
Для их сжигания необходим кислород, который поступает к зародышу через
поры в скорлупе. Но и это еще не все. В процессе построения тела эмбриона
образуются «строительные шлаки» и отходы от сжигания топлива — ядовитые
для организма азотистые вещества и углекислый газ. Их необходимо удалять
из растущего организма и его непосредственного окружения. Как видим, проблем
немало. Как же они решаются?
Питательные вещества заблаговременно запасаются
в яйце: желток, по существу, — кладовая с пищевыми запасами. По мере развития
зародыша желток расходуется так активно, что от него к моменту вылупления
птенца почти ничего не остается — он, как принято говорить, рассасывается.
Итак, проблема энергии и стройматериалов решена.
А вот куда девать токсичные вещества? Хорошо
рыбам и амфибиям. Их яйцо — икринка — развивается в водной среде и отгорожено
от воды только слоем слизи и тонкой мембраной. В этом случае «шлаки» выводятся
прямо в воду и легко растворяются. Поэтому рыбы и амфибии выделяют не мочевину,
как млекопитающие, а хорошо растворимый аммиак.
А как же быть птицам (и крокодилам, и черепахам),
у которых яйцо покрыто плотной оболочкой и развивается не в воде, а на
суше? Они захоранивают отходы прямо в яйце, в особом «мусорном» мешочке,
называемом аллантоисом. Аллантоис связан с кровеносной системой зародыша
и вместе со «шлаками» остается в яйце после того, как птенец уже вылупится
и покинет яйцо. Продукты распада выделяются в сухой, плохо растворимой
форме (иначе они могли бы отравить зародыш) — это не мочевина и не аммиак,
а «сухая» мочевая кислота.
В яйцах рептилий и птиц есть и другие эмбриональные
оболочки кроме аллантоиса, в частности амнион. Эта оболочка тонкой пленкой
обрастает развивающийся зародыш, как бы включает его в себя, и заполняется
специальной жидкостью. Таким способом будущий птенец образует внутри яйца
свою собственную «водную» прослойку, которая защищает его от возможных
сотрясений и механических повреждений. Чем не ров с водой вокруг стен крепости?
Не перестаешь удивляться, как премудро все устроено в природе.
А как решается вопрос с «топливом»? Как
проникает в яйцо кислород? И как выводится из него углекислый газ? Здесь
все удивительно продумано, до мелочей. Скорлупа пронизана многочисленны
ми узкими трубочками — поровыми, или дыхательными , каналами, попросту
порами. Пор в яйце тысячи, через них и осуществляется газообмен: поступает
кислород, уходит углекислый газ. Но и это еще не все. Чтобы быстро доставить
поступающий по порам кислород к тканям растущего эмбриона, в яйце формируется
особый дыхательный орган, похожий на плаценту у млекопитающих. Это хориоаллантоис
— сложная сеть кровеносных сосудов, выстилающих яйцо изнутри.
Но остается еще одна проблема: как доставить
зародышу воду? Она необходима для его формирующихся тканей, и без нее зародыш
не может нормально развиваться. Разные животные решают эту проблему по-разному.
У змей и ящериц, например, яйца впитывают воду из почвы. При этом яйцо
увеличивается в объеме в 2-2,5 раза. Но у ящериц и змей яйца покрыты эластичной
волокнистой оболочкой, у птиц же они закованы в панцирь скорлупы. Да и
где в птичьем гнезде взять воду? Остается одно: запасти ее заранее, пока
яйцо еще находится в яйцеводе. Для этого и служит белок яйца.
Что же, теперь-то все проблемы решены?
Нет, это только кажется. Развитие зародыша протекает в клубке противоречий
и проблем. Благополучное осуществление новой жизни — воистину невероятный
процесс, скользящий по лезвию бритвы, между двумя безднами. Решение одной
проблемы тут же порождает другую. Например, поры в скорлупе позволяют зародышу
получать кислород. Но через поры же испаряется драгоценная вода. Поэтому
вода хранится в белке с «запасом», а испарение используется для особых
нужд. Благодаря такому частичному испарению воды на широком полюсе яйца
постепенно образуется свободное пространство, которое называют воздушной
камерой. К этому времени птенец переходит на активное дыхание легкими.
В «камере» же накапливается воздух, которым птенец наполняет легкие после
того, как прорвет клювом подскорлуповую оболочку. Кислород здесь еще сильно
перемешан с углекислым газом, так что собирающийся начать самостоятельную
жизнь птенец как бы постепенно привыкает к дыханию атмосферным воздухом.
Как дышит яйцо
Итак, яйцо птицы «дышит» благодаря порам
в скорлупе. Кислород поступает в яйцо, а пары воды и углекислый газ выводятся
наружу. Если пор много и поровый канал широкий, то газообмен проходит быстро.
Если поровый канал длинный, то есть скорлупа толстая, газообмен идет медленно:
чем толще скорлупа, тем медленнее, поскольку обмен затруднен вязкостью
воздуха. Поэтому в толстой скорлупе поры должны быть широкие, а в тонкой
— узкие.
Несмотря на особенности газообмена, концентрация
кислорода в крови эмбрионов самых разных птиц довольно постоянна. Таково
требование их физиологии. Следовательно, скорость, с которой поступает
в яйцо воздух, должна быть не меньше некой пороговой величины.
Казалось бы, чего проще, пусть пор будет
как можно больше и они будут как можно шире — и кислорода хватит, и углекислый
газ будет отлично выводиться. Но не будем забывать про воду. За все время
инкубации яйцо может потерять не более 15-20% воды от своего первоначального
веса, иначе эмбрион погибнет. Говоря другими словами, существует и верхний
предел для увеличения скорости газообмена. Оптимальное решение при заданном
числе пор и других их количественных характеристиках должно быть задано
уже во время формирования скорлупы.
Чем больше яйцо, тем быстрее должен поступать
в него кислород. Это связано с закономерностью: объем яйца (и масса эмбриона,
и его потребность в кислороде) растет в кубе, а площадь поверхности яйца
— только в квадрате. Величина же яйца меняется у птиц от одного грамма
у колибри до килограмма у африканского страуса — объем такого яйца около
полутора литров. А у вымерших в пятнадцатом веке мадагаскарских эпиорнисов,
родственников страусов, объем яйца достигал восьми — десяти литров!
Как справляется со всеми этими сложностями
скорлупа? Этот вопрос впервые поставил тридцать лет назад американский
профессор Герман Ран. Позднее исследования специалистов из различных лабораторий
мира подтвердили, что скорость газообмена через скорлупу (или газовая проводимость
скорлупы) действительно возрастает при
увеличении размеров яйца. Однако зависимость оказалась не прямо пропорциональной.
При десятикратном увеличении массы яйца проницаемость скорлупы для кислорода
возрастает только в 6,5 раза. При этом длина поровых каналов, то есть толщина
скорлупы, не уменьшается (это снижало бы прочность скорлупы), а тоже увеличивается,
хотя и медленнее. Зато число пор в шестисотграммовом яйце страуса-нанду
в 18 раз больше, чем в курином яйце, весящем шестьдесят граммов.
Для наглядности все эти соотношения были
представлены в виде уравнений корреляции, а также графически, в виде соответствующих
уравнений корреляционных прямых. Это не формула для точного расчета какой-то
неизвестной величины, а только представленные на языке символов некие идеальные
«правила поведения» взаимосвязанных величин, которые мы наблюдали бы на
самом деле, если бы в природе всегда выполнялись равные условия. В нашем
случае такими равными условиями являются перепад давления газов через скорлупу,
или, в конечном счете, давление водяных паров внутри гнезда.
В природе же «прочие равные условия» далеко
не всегда соблюдаются, а потому и интересующие биологов взаимосвязанные
величины ведут себя не так хорошо, как следовало бы по заданным уравнениям
корреляции. На рисунке видно, что все действительные значения газовой проводимости
скорлупы в яйцах разных видов птиц не лежат в точности на прямой. Все они,
в той или иной степени, оказываются как бы исключениями из идеального правила.
Заданная графиком идеальная взаимосвязь между массой яйца, газовой проводимостью
скорлупы и общим числом пор в скорлупе выполнялась бы в том случае, если
бы все яйца насиживались на одной и той же высоте над уровнем моря и при
одних и тех же «нормально-сухих» условиях, которые мы задаем в эксперименте.
Но этого никогда не бывает. Если птица гнездится в средней полосе России
и помещает гнездо в «нормально» продуваемом месте — на ветвях деревьев
или открыто на земле, то для скорлупы яиц этой птицы числовые отношения
будут близки к идеальному правилу. Если же яйца развиваются в более влажных
или более сухих условиях, то реальные соотношения будут заметно отличаться
от идеальных.
Например, яйца некоторых видов птиц теряют
воду несколько быстрее, чем это должно было бы быть при «нормально-сухих»
условиях. Что это значит? Да то, что яйца у таких видов насиживаются в
чрезмерно влажных условиях. Это происходит у ласточек-береговушек, зимородков,
щурок, буревестников, которые гнездятся в норах, у сорных кур, которые
откладывают яйца в растительные кучи-инкубаторы, а также у птиц, устраивающих
гнезда в дуплах. Вентиляция в норах и дуплах неважная, поэтому по мере
насиживания яиц влажность из-за испарения воды возрастает, содержание кислорода
уменьшается, а углекислого газа — увеличивается. Приходится повышать пропускную
способность «газового барьера». Проводимость скорлупы в яйцах ласточек-береговушек,
гнездящихся в норах, значительно выше, чем у ласточек-касаток, делающих
открытые гнезда, хотя размеры яиц у обоих
видов почти одинаковы.
Повышена газовая проницаемость скорлупы
и у тех птиц, что строят гнезда у самой воды или даже на плаву — на кучах
из веток, водорослей, листьев. Это гагары, поганки и лысухи.
Пользуясь уравнениями корреляции, ученые
могут заранее предвидеть особенности развития яиц какого-то вида. Это важно
в тех случаях, когда нужно разводить птиц в неволе, например в зоопарке,
или выращивать птенцов в инкубаторе. Уравнения Рана применяют и в палеонтологических
исследованиях. Вычислив объем, а по нему и первоначальную массу определенного
яйца динозавра, по уравнениям рассчитывают величину газовой проницаемости
скорлупы данного яйца, ожидаемую для «нормально -сухих»
условий. Затем, подсчитав число пор, измерив их сечение и толщину скорлупы,
вычисляют действительное значение проницаемости скорлупы данного яйца.
Сопоставив действительную величину с ожидаемой, можно установить, как отличались
условия развития яиц тех или иных динозавров от обычных условий развития
яиц в гнездах птиц. И тогда можно сделать твердое заключение, что диплодоки
и бронтозавры откадывали яйца во влажный песок, а яйца тираннозавров развивались
в гораздо более сухих условиях (см. «Наука и жизнь» № 5, 1997 г.).
Страусенок вылупляется
Птенца внутри яйца подстерегают и другие
опасности: если поры в скорлупе ничем не прикрыты сверху, то поровые каналы
работают как капилляры, и вода легко проникает по ним в яйцо. А с водой
в яйцо попадают микробы — начинается гниение. Лишь у некоторых птиц, гнездящихся
в дуплах, например у попугаев и голубей, поры ничем не прикрыты. У большинства
птиц скорлупа яйца сверху покрыта тонкой органической пленкой — кутикулой.
Воду кутикула не пропускает, а кислород и пары
воды проходят сквозь нее беспрепятственно.
Но у кутикулы есть свой враг — плесневые
грибки. Грибок пожирает «органику» кутикулы, и тонкие нити его мицелия
быстро проникают по поровым каналам в яйцо. У птиц, которые не поддерживают
чистоту в гнездах (цапли, бакланы, пеликаны), а также у тех, кто делает
гнезда на воде, в жидкой илистой грязи или в преющих кучах растительности
(так устроены плавающие гнезда чомги и других поганок, грязевые конусы
фламинго и гнезда-инкубаторы сорных кур), есть своеобразная «противоплесневая»
защита. Скорлупа у этих птиц имеет особые поверхностные наслоения неорганического
вещества, богатого карбонатом и фосфатом кальция. Такое покрытие хорошо
защищает дыхательные каналы не только от воды и плесени, но и от грязи,
которая препятствует нормальному дыханию зародыша. Воздух же это покрытие
пропускает, так как внутри оно пронизано микротрещинками.
Наконец птенец миновал все трудности развития
и готов появиться на свет. И снова перед ним проблема. Разлом скорлупы
— очень ответственное событие. Даже тонкую, но упругую волокнистую оболочку
бесскорлупового яйца рептилий прорезать непросто. Для этого у эмбрионов
ящериц и змей имеются специальные «яйцевые» зубы, сидящие, как и положено
зубам, на челюстных костях. Этими зубами змеиные детеныши прорезают кожистую
оболочку яйца, как лезвием.
У готового вылупиться птенца таких зубов
нет. Зато есть другое приспособление: яйцевый бугорок, роговой вырост на
надклювье, которым птенец разрывает подскорлуповую оболочку перед тем,
как проломить скорлупу. А вот у австралийских сорных кур никакого яйцевого
бугорка нет, их птенцы разламывают скорлупу коготками на лапах.
Оказалось, что те, кто пользуется яйцевым
бугорком, тоже делают это по-разному. Группа английских биологов, возглавляемая
профессором Р. Боодом из университета в городке Бат, обнаружила, что птенцы
одних групп птиц прокалывают многочисленные крошечные отверстия по окружности
яйца у его широкого полюса и потом, поднажав, выдавливают участок скорлупы.
Другие пробивают в скорлупе всего одно-два отверстия, и она трескается,
как фарфоровая чашка.
Все зависит от механических свойств скорлупы,
а ее свойства — от деталей внутреннего строения. От «фарфоровой» скорлупы
освободиться труднее, чем от вязкой, но у нее есть и ряд преимуществ. В
частности, «фарфоровая» скорлупа может выдержать большие статические нагрузки
— попробуйте равномерно сдавить по окружности казалось бы хрупкую хрустальную
рюмку. Разбить ее таким образом будет нелегко. То же происходит и с яйцами,
когда их в гнезде много и лежат они «кучей», одно на другом, а вес насиживающей
птицы не мал, как у многих куриных, уток и особенно у страусов. Скорлупа
яйца при насиживании может выдерживать большие нагрузки.
А как же появлялись на свет молодые эпиорнисы,
если они были замурованы внутри «капсулы» с полуторасантиметровой броней?
Такую скорлупу и руками-то разломить нелегко. Но в природе все предусмотрено.
Поровые каналы внутри скорлупы яйца эпиорниса ветвятся, причем в одной
плоскости, параллельно продольной оси
яйца. На поверхности яйца образуется цепочка узких желобков-насечек, куда
и открываются поровые каналы. Такая скорлупа легко треснет, когда птенец
надавит на нее изнутри своим яйцевым бугорком. Не так ли поступаем и мы,
когда наносим алмазным резаком насечки на поверхности стекла, облегчая
его раскол вдоль намеченной линии?
Итак, птенец вылупился. Вопреки всем проблемам
и, казалось бы, неразрешимым противоречиям. Из небытия перешел в бытие.
Началась новая жизнь. Поистине все простое в природе сложно по своему воплощению.
Задумаемся об этом, когда в очередной раз вынем из холодильника простое
куриное яйцо. Яйцо, в котором заключена тайна жизни.
Учение О Яйцах Птиц Как Часть Орнитологии 7 Букв
Решение этого кроссворда состоит из 7 букв длиной и начинается с буквы О
Ниже вы найдете правильный ответ на Учение о яйцах птиц как часть орнитологии 7 букв, если вам нужна дополнительная помощь в завершении кроссворда, продолжайте навигацию и воспользуйтесь нашей функцией поиска.
ответ на кроссворд и сканворд
Понедельник, 22 Июля 2019 Г.
ООЛОГИЯ
предыдущий
следующий
ты знаешь ответ ?
ответ:
связанные кроссворды
- Оология
- Отдел зоологии 7 букв
- Раздел зоологии, изучающий яйца животных 7 букв
- Яичная наука 7 букв
- Наука о яйцах 7 букв
похожие кроссворды
- Каша на яйцах
- Блюдо народной кухни, круто сваренная и запеченная на молоке и яйцах лапша
- Обваливание кусочков мяса в муке, яйцах и сухарях
- Вывести птенцов, сидя на яйцах 8 букв
- Курица на яйцах 7 букв
- Пятна на перепелиных яйцах 4 буквы
- Наука о яйцах 7 букв
- Мелкое насекомое, паразит в яйцах насекомых
- Курица, что на яйцах сидит 7 букв
- Ювелир, специализировавшийся на яйцах
- Пятна на птичьих яйцах 4 буквы
- Пятна на перепелиных яйцах буквы
- Наука о яйцах
- Каша на яйцах 8 букв
- (атомное учение — атомистика) учение о прерывистом, дискретном строении материи
- многобожие индийцев, учение и вера их, учение о браме
Наука О Яйцах — ответ на кроссворд и сканворд
Решение этого кроссворда состоит из 7 букв длиной и начинается с буквы О
Ниже вы найдете правильный ответ на наука о яйцах, если вам нужна дополнительная помощь в завершении кроссворда, продолжайте навигацию и воспользуйтесь нашей функцией поиска.
ответ на кроссворд и сканворд
Суббота, 31 Октября 2020 Г.
ООЛОГИЯ
предыдущий
следующий
ты знаешь ответ ?
ответ:
связанные кроссворды
- Оология
- Отдел зоологии, посвященный изучению яиц, преимущ
- птичьих
- Оология
- Яичная наука 7 букв
- Наука о яйцах 7 букв
похожие кроссворды
- Наука о яйцах 7 букв
- Каша на яйцах
- Блюдо народной кухни, круто сваренная и запеченная на молоке и яйцах лапша
- Обваливание кусочков мяса в муке, яйцах и сухарях
- Вывести птенцов, сидя на яйцах 8 букв
- Курица на яйцах 7 букв
- Учение о яйцах птиц как часть орнитологии 7 букв
- Пятна на перепелиных яйцах 4 буквы
- Мелкое насекомое, паразит в яйцах насекомых
- Курица, что на яйцах сидит 7 букв
- Ювелир, специализировавшийся на яйцах
- Пятна на птичьих яйцах 4 буквы
- Пятна на перепелиных яйцах буквы
- Каша на яйцах 8 букв
- Наука о природе; такая наука как предмет школьного преподавания 14 букв
- Наука о ревматизме
- Наука (описание элементов рельефа)
- Наука, изучающая рельеф земной коры
Фрагмент книги «Самая совершенная вещь на свете: Внутри и снаружи птичьего яйца»
На Пасху по всему миру принято раскрашивать яйца в разные цвета.
А для чего разнообразная раскраска яиц нужна самим птицам? На этот вопрос, среди других, пытается ответить орнитолог Тим Беркхед в книге «Самая совершенная вещь на свете: Внутри и снаружи птичьего яйца», которая вышла в издательстве «КоЛибри». «Афиша Daily» публикует фрагмент книги.
Если вам когда‑нибудь пришлось пересечь галечную отмель под пронзительные крики целой орды пестроносых крачек, вы должны знать, сколько внимания требуется, чтобы не наступить случайно на их гнездо с чудесно камуфлированными яйцами. Тогда вам, возможно, даже не повезло, и вы испытали ужасное ощущение от треска яйца, не выдержавшего тяжесть вашей ноги. Яйца многих птиц, гнездящихся на земле, вроде крачек, зуйков, прочих куликов и перепелов часто обладают настолько совершенным камуфляжем, что допустить такую ошибку совсем не трудно. Легко представить себе, каким способом естественный отбор совершенствовал в последовательном ряду поколений сходство между яйцами и фоном субстрата. Яйца, которые сильно отличались от него, хищники обнаруживали и поедали, так что гены, ответственные за это несоответствие, просто не передавались следующему поколению. То же самое имело место в классическом примере естественного отбора в действии, описанном для бабочки березовой пяденицы Biston betularia. На деревьях, сплошь покрытых сажей — детищем промышленной революции, отбор благоприятствовал особям, обладавшим более темной окраской крыльев и поэтому лучше замаскированным от внимания хищных птиц. Последующие исследования на березовой пяденице и на других видах бабочек выявили важный дополнительный аспект их камуфляжа: по мере того как естественный отбор поколение за поколением совершенствовал их покровительственную окраску, он благоприятствовал особям, предпочитавшим держаться на поверхностях, фон которых максимально соответствовал их собственной окраске. Это ставит вопрос о том, не выбирают ли птицы вроде крачек или куликов такие места гнездования, которые обеспечивают лучший камуфляж их кладкам. Недавние исследования на японском перепеле, яйца которого, как мы уже видели, сильно испещрены отметинами, установили, что самки, похоже, «знают» окраску собственного яйца и выбирают участок для гнездования, который обеспечивает наилучшее из возможных совпадение по цвету яиц и подложки. Этот поведенческий компонент заметно усиливает эффективность камуфляжа. Главный вопрос здесь: откуда самки перепела знают, как выглядит их собственное яйцо, — узнают ли они об этом при первой своей попытке размножения или же это врожденное знание, подобное генетически закрепленным стандартам окраски самих яиц или манеры выбора мест для размножения?
А как насчет пятен и полос на яйцах тех птиц, которые размножаются в убежищах, куда не поступает свет, — для чего нужны они? Одна группа исследователей посчитала, что нашла ответ на этот вопрос. Они обнаружили, что пятна пигмента (главным образом порфирина) размещаются, по-видимому, чаще всего на тонких участках скорлупы. Было высказано предположение, что функцией пигмента могло быть усиление прочности, компенсирующее недостаток кальция в этих частях скорлупы. Однако последующее исследование, проведенное другими орнитологами, не нашло ни малейших свидетельств в пользу этого заключения. Мы по-прежнему блуждаем в тумане, когда речь заходит о том, как объяснить значения пятен на скорлупе яиц у птиц, которые устраивают гнезда в закрытых убежищах.
Яркие расцветки некоторых яиц объясняются тем, что они эволюционировали таким образом, чтобы быть максимально заметными.
Эта идея была впервые предложена в начале 1900-х гг. Чарльзом Суиннертоном, заядлым коллекционером яиц, который не соглашался со многим из того, что говорил об окраске яиц Уоллес. Суиннертон предположил, что ярко окрашенные яйца могут иметь неприятный вкус, то есть их окраска менялась в процессе эволюции примерно так же, как у ядовитых насекомых, — чтобы хищник, увидев такую кладку, отказывался полакомиться ею. Он проверил свою идею, предлагая яйца множества разных видов птиц нескольким (прирученным) хищникам из числа млекопитающих, в том числе крысе, галаго и обыкновенному мангусту. Он также использовал в качестве объектов исследования людей и записывал их реакцию на вкус яиц. Один из его корреспондентов, г-н Г.М.Уоллис, описал, как вместо того, чтобы выдувать яйца (для получения скорлупы в коллекцию), он иногда высасывал их и обнаружил, что вкус их содержимого может быть весьма различным: «Так, у малиновки, соловья и ласточки яйца отвратительны. Но белые яйца малой выпи сладки и приятны на вкус, будто сливки». Похоже, что ручной мангуст Суиннертона также уяснил себе, что вкусными будут лишь немногие яйца. Он с жадностью поедал голубыми яйцами лесной завирушки и черного дрозда, но отвергал белые яйца крапивника и большой синицы.
Суиннертон был внимательным наблюдателем и проявил похвальную сообразительность в попытках проверить (но не доказать) свою гипотезу о неприятном вкусе броско окрашенных яиц. Он был достаточно умен, чтобы признать недостатки своих многочисленных экспериментов и тот факт, что свидетельств в пользу какой‑либо связи между окраской и съедобностью яиц очень мало.
Несмотря на заключения Суиннертона, тридцать лет спустя, в 1940-х гг., зоолог Хью Котт еще раз обратился к той же идее, что ярко окрашенные яйца могут быть неприятными на вкус. Котт был одержим мыслью о взаимосвязи между заметностью броского оперения птиц и несъедобностью не только их мяса, но и яиц. К сожалению, он оказался плохим экспериментатором, обманутым собственным энтузиазмом. Даже с учетом различий в способах, которыми продвигалась наука в те времена и сейчас, и с тем, что представляло собой «свидетельство» в 1940-е гг., исследования Котта в отношении съедобности птичьей плоти (не яиц) были некорректны, а позднее выяснилось, что они неверны. Он обнаружил, что хорошо заметные яйца были менее приятными на вкус, чем те, что обладают маскировочной окраской. Но и это исследование таило в себе изъян. Его программа исследований включала в себя предоставление частично приготовленной яичницы из яиц разных видов птиц группе людей-дегустаторов. Приготовленной? Какие же хищники хоть раз пробовали приготовленные яйца? Существовали и другие методологические недостатки. Например, Котт считал, будто яйца всех воробьинообразных птиц, в том числе голубые яйца черных дроздов, имеют маскировочную окраску. В целом же существует очень мало свидетельств в пользу того, что заметная окраска яичной скорлупы сигнализирует об их неприятном вкусе.
Естественный отбор действует такими способами, которые могут показаться нам загадочными, особенно если цель отбора неясна. Предположения относительно этой цели ограничены лишь нашим воображением, и исследователи — обычно специалисты в области экологии поведения, которые занимаются проблемами вроде адаптивного значения окраски яиц, — гордятся своими «хитроумными» гипотезами. Для объяснения броско окрашенных яиц они сформулировали три такие гипотезы.
Первая называется «гипотезой шантажа». Она предполагает, что яйца яркой окраски появились в ходе эволюции для того, чтобы принудить самцов проявлять дополнительную родительскую заботу в форме насиживания яиц либо кормления насиживающей самки для защиты яиц от хищников. Ее смысл состоит в том, что самки в процессе эволюции приобретают яйца броской окраски, которые, будучи покинутыми, привлекают хищников и ставят под угрозу попытку размножения. Чтобы не допустить этого, самцы были вынуждены насиживать какое‑то время сами, или же обеспечивать насиживающую самку достаточным количеством пищи, чтобы она с меньшей вероятностью кормилась самостоятельно и оставляла яйца без присмотра. Хммм…
Вторая идея состоит в том, что броская окраска яиц отражает качество самки и что чем ярче ее яйца, тем вероятнее, что ее партнер-самец будет вкладывать усилия в эту самку и ее кладку. А именно, суть гипотезы состоит в том, что повышенная концентрация биливердина, который обладает антиоксидантными свойствами, позволяет оценить качество самки и, возможно, ее потомства. В результате чем больше биливердина может вложить самка в окраску яйца, тем больше усилий, вероятно, проявит и ее партнер. Уже давно было известно, что куры, которые находятся в состоянии стресса, либо больны, либо страдают от обоих факторов, откладывают яйца с меньшим количеством пигмента, так что эта идея не лишена смысла. Интересно, что мухоловка-пеструшка дает нам свидетельство в пользу этой идеи: лучшие по своим качествам самки — те, у которых организм в хорошем состоянии, — откладывают яйца более интенсивного голубого цвета, а самки, откладывающие ярче окрашенные яйца, получают больше помощи от своего партнера. Другие исследователи подвергли сомнению эту идею, задавшись вопросом, насколько видны снаружи яйца у видов, гнездящихся в укрытиях, как мухоловка-пеструшка. Напротив, в тех открытых чашевидных гнездах американского странствующего дрозда, где экспериментаторы заменяли бледно-голубые яйца на ярко-голубые, самцы-хозяева этих гнезд приносили птенцам большее количеством корма, чем обладатели гнезд со светлыми яйцами. Казалось бы, эти два исследования дают нам четкое свидетельство в пользу гипотезы, о которой идет речь, но к единому мнению ученые еще не пришли. Только после того, как будут проведены соответствующие опыты на большем числе видов, и если результаты повторятся, мы сможем быть уверены, что описанная интерпретация экспериментов со странствующими дроздами была верной.
Третья идея — о том, что хорошо заметные яйца, и в частности белые, которые самки откладывают в открытые гнезда на земле, представляют собой адаптивный вариант, потому что их скорлупа в этих условиях дает эмбриону защиту от солнечной радиации и ультрафиолетового излучения, потенциальная вредоносность которых подтверждена экспериментально. Проведенное в 1970-х гг. исследование, в ходе которого яйца курицы и ацтекской чайки окрашивали в цвет хаки либо в белый и выставляли на солнце в полуденные часы, показало, что внутренняя температура яиц, окрашенных в цвет хаки, была на 3 °C выше, чем у белых. Схожий эксперимент, в котором яйца страуса с белой или кремовой естественной окраской были затемнены коричневыми мелкими пятнышками и выставлены на кенийское солнце, дал, по сути, такой же результат. Затемненные яйца были на 3,6 °C теплее, чем белые, и их внутренняя температура достигла в среднем 43,4 °C, что превышает летальный порог (42,2 °C) выживания эмбриона. Поэтому можно задаться вопросом о том, почему яйца у ацтекской чайки цвета хаки, а у страуса — белые. Ответ таков: ацтекские чайки размножаются в областях, где дневные температуры никогда не бывают такими высокими, как в Кении. Кроме того, из‑за хищничества со стороны ворон и воронов чайки редко оставляют свои яйца без присмотра, поэтому те редко подвергаются воздействию прямых солнечных лучей. В то же время страусы часто оставляют свои яйца без присмотра, но они подвергаются лишь нападениям обыкновенных стервятников, которым взрослые страусы легко могут противостоять. Таким образом, в обоих случаях между хищничеством и тепловым стрессом устанавливается подвижный компромисс. Когда речь идет о чайке, слегка преобладает опасность хищничества, и потому отбор благоприятствует темному яйцу с маскировочной окраской, тогда как у страуса больший риск представляет перегрев, и это благоприятствует присутствию в кладках очень светлых, хорошо заметных яиц.
Издатель
«КоЛибри», «Азбука-Аттикус», Москва, 2019, пер. П.Волкова
Что такое яйцо? — Телеканал «Наука»
Выдержки из передачи Александра Хабургаева «Природоведение», выходящей на телеканале «Живая Планета»
Что такое яйцо, какие особенности имеет развитие зародыша во внешней среде и как птенец общается с наседкой. Мы публикуем выдержки из передачи Александра Хабургаева «Природоведение», выходящей на телеканале «Живая Планета».
Яйца откладывают не только птицы, но и рептилии, амфибии, рыбы, членистоногие, черви и даже несколько видов млекопитающих, как хорошо известные вам утконос и ехидна. Яйцо, или ооцит, или яйцеклетка, — это женская половая клетка, из которой в результате оплодотворения или путем партеногенеза, при котором не требуется оплодотворение, развивается новый организм. Такая клетка формируется только у тех организмов, зародыши которых развиваются не в утробе матери, а во внешней среде. Это птица, высиживающая кладку в гнезде, черепаха, закапывающая ее в теплый песок, рыба, мечущая икру. У некоторых рыб и рептилий наблюдается яйцеживорождение — яйца зреют внутри яйцеводов самки. Но самые первые яйца у самых первых живых организмов появились в воде, поскольку именно там зародилась жизнь на нашей планете. Водная среда дает массу преимуществ для развития, потому что там не возникает дефицита во влаге и резких колебаний температуры.
Некоторые рыбы вынашивают икру в материнском рту, а иногда и в отцовском
При этом, конечно, разные водные животные выбрали разную тактику для выживаемости своего потомства. Например, некоторые рыбы заботливо вынашивают икру в материнском рту, а иногда и в отцовском. Потом, когда проклюнутся мальки, они при малейшей опасности так и будут прятаться в родительской пасти. Яйца рыбок цихлид — это самые обыкновенные икринки, но у некоторых рыб встречаются яйца совсем необычных форм.
Яйца кошачьей акулы имеют специальные рога, которыми цепляются за дно. Это нужно, чтобы их не вынесло течением на берег
Для развития зародыша каждое яйцо содержит развитую систему жизнеобеспечения. Там есть воздушный мешок с запасом смеси для дыхания, запас пищи в виде желтка и предусмотрен сбор выделений зародыша. Строение яйца определяется средой формирования: воздушно-наземной, водной или внутри яйцеводов. Например, основной проблемой развития потомства в воздушной среде является сохранение влаги, поэтому внешний покров яйца будет иметь скорлупу, хитиновую или кожистую оболочку.
Среди пернатых самое маленькое по соотношению с телом самки яйцо у страуса — где-то 1,5%. А самое большое — у нелетающей птицы киви, до 26% веса тела самой птицы. При таком же соотношении человеческая женщина родила бы шести-семилетнего ребенка
Если отдельные виды рыб заботятся о своих кладках, чтобы уберечь их от хищников, то птицы вынуждены оберегать яйца от переменчивой воздушной среды. Они могут строить гнезда, укутывать кладку теплым пухом и терпеливо насиживать свои яйца. Одни из них выкармливают всего лишь одного питомца, другие успевают сделать по несколько кладок за сезон, в каждой из которых по пять-шесть-семь яиц. Но в любом случае для пернатой самки вынашивание и откладка каждого яйца — процесс весьма энергозатратный. Даже если наседка сидит на яйцах, практически не вставая, и почти не двигается, она все равно тратит немало энергии на обогрев яиц, ведь существенный перепад в температуре может убить зародышей.
Все животные, которые вылупляются из яиц с более-менее твердой скорлупой, имеют специальный яйцевой зуб, которым режут оболочку
Чтобы лучше понять, сколько сил и энергии требуется от пернатой самки, насиживающей яйца в холодные весенние дни, можно провести аналогию с человеком. Допустим, девушке весом 60 кг нужно согреть своим телом шесть 40-литровых баллонов с водой хотя бы до +30 °С при собственной температуре тела +36,6 °С! Для решения этой задачи эволюция подтолкнула птиц к изобретению теплоизоляции, то есть гнезда. Кроме того, у многих птиц, например воробьиных, образуется так называемое наседное пятно. В этом месте выпадают перья и мелкие кровеносные сосуды под кожей способствуют активному теплообмену. С помощью пятна птицы не только греют кладку, но и обмениваются с яйцами питательными веществами.
Выпуски передачи можно посмотреть на YouTube-канале проекта.
На сайте могут быть использованы материалы интернет-ресурсов Facebook и Instagram, владельцем которых является компания Meta Platforms Inc., запрещённая на территории Российской Федерации
Расскажите друзьям
- Стиль жизни
Исследование: распространение капитализма привело к обнищанию населения во всем мире
Выяснилось, почему мозг китов не повреждается во время глубокого погружения
- Что было раньше
Ученые: динозавры были обречены еще до массового вымирания
- Внеземное
- Физика всего
Астрономы раскрыли новые особенности загадочных быстрых радиовсплесков в космосе
- Устройство человека
Исследование: сперматозоиды лучше плывут к яйцеклетке, когда они в группе
Иллюстрация: Ирина Лутцева
Что мы будем есть в будущем
Shutterstock
Ученые объяснили, почему рыба морской дракон выглядит так странно
Разбор скелета собаки
Сергей Каинов, Гнёздово Project
Разрубленная собака и чуть-чуть золота: в Гнездове завершены раскопки двух курганов X в.
Nouchka De Keyser et al./Science Advances, 2022
Химики выяснили, почему на натюрморте Абрахама Миньона выцвел всего один цветок
NASA/ESA/CSA, A Carter (UCSC), the ERS 1386 team, and A. Pagan (STScI)
«Джеймс Уэбб» в первый раз сфотографировал экзопланету
Хотите быть в курсе последних событий в науке?
Оставьте ваш email и подпишитесь на нашу рассылку
Ваш e-mail
Нажимая на кнопку «Подписаться», вы соглашаетесь на обработку персональных данных
Кто появился раньше — курица или яйцо?
Как ни странно, на этот знаменитый вопрос можно дать однозначный ответ — раньше появилось яйцо. Только это яйцо было совсем не куриное. Или, может быть, не совсем куриное.
Но сначала, чтобы ответ был понятнее, нужно разобраться в том, что же такое курица и что такое куриное яйцо. Казалось бы, что тут объяснять? Все это и так знают: яйца мама покупает в магазине, а курицу все дети видели на картинке или в зоопарке (а кое-кто и на воле, в деревне). Однако на самом деле вещи часто совсем не похожи на то, чем они кажутся, если на них просто посмотреть.
С яйцом тут надо быть особенно осторожным. Смотришь на него — вроде бы куриное… И вдруг — хлоп! А из него вылупляется крокодил (рис. 2). Тут может получиться опасная путаница, как в повести Булгакова «Роковые яйца» (по мне так это роман по всем главным диагностическим признакам, но тут литературоведам виднее).
А всё потому, что все яйца более-менее похожи. Не обязательно внешне: по внешнему виду можно спутать куриное яйцо с крокодильим, но никто, конечно, не спутает икринку лягушки или рыбы с куриным яйцом. Но по сути это одно и то же — оплодотворенные яйцеклетки.
Яйцеклетки по устройству в принципе похожи на обычные клетки. У них тоже есть ядро, цитоплазма и внешняя мембрана. Поверх нее почти всегда есть еще тонкая оболочка из белков. Но куриное яйцо гораздо крупнее обычной яйцеклетки и сложнее устроено. Диаметр обычной клетки — одна сотая или одна пятидесятая миллиметра. Диаметр яйцеклетки человека — около одной двадцатой миллиметра. Яйцеклетка лягушки — икринка — без оболочки имеет диаметр около одного миллиметра. Яйцеклетка курицы — это желток яйца. Ядра в ней не видно, потому что оно маленькое и прозрачное. А всё остальное, белок и скорлупа, — это сложно устроенные оболочки (рис. 3). Ими курица одевает свою яйцеклетку, чтобы защитить будущего цыпленка от высыхания, болезнетворных бактерий и прочих невзгод.
Кажется, некоторые люди до сих пор думают, что желток — это ядро яйцеклетки, белок — цитоплазма, а скорлупа — оболочка. Я как-то раз, лет пятнадцать назад, был свидетелем того, как это объяснял на уроке учитель биологии. В данном случае учитель был неправ! (Даже отчасти понятно, откуда ветер дует: геологи и географы злоупотребляют сравнением яйца с Землей: желток — ядро, белок — мантия, а скорлупа — земная кора.)
Как в ядре любой клетки, в ядре яйцеклетки содержится наследственная информация. Она записана на особых очень длинных молекулах (они называются ДНК). Что такое наследственная информация, в первом приближении можно объяснить даже тому, кто ничего не знает о молекулах. Это информация про то, как сделать из яйца курицу или человека. Информация записана буквами в одну строчку. Длина этой записи у курицы — примерно два с половиной миллиарда букв. Разных букв у всех организмов всего четыре. И из них составляются слова только из трех букв. Из таких слов состоят фразы (они называются гены). Фразы довольно длинные. В них может быть и сто слов, и тысяча. Каждая фраза, если клетка её прочтет, превращается в белок — сложную молекулу-машинку.
Именно белки сокращают наши мышцы, переносят кислород от легких, укрепляют кости и хрящи, делают для нас всякие другие вещества. И от состава белков зависит цвет наших волос и глаз, форма носа и ушей, а во многом даже черты характера и интеллект. И вообще все наши признаки, в том числе и видовые различия между курицей, крокодилом и человеком.
На самом деле «строчка» в клетках курицы порезана на 78 отрезков. Эти отрезки называются хромосомы. Клетка умеет копировать информацию — изготавливать второй экземпляр каждой хромосомы. Потом каждый отрезок очень плотно наматывается на особые катушки из белков — чтобы их легче было делить. А после этого ядро и сама клетка могут поделиться пополам.
У курицы или человека тело состоит из сотен миллиардов клеток, и все они происходят от яйцеклетки. Причем куриные клетки очень похожи на человеческие. Глядя на курицу и человека, догадаться об этом непросто! И в ядре каждой клетки у курицы и человека есть информация о целом организме.
Кажется, что сто миллиардов клеток — это очень много. Но на самом деле яйцеклетка и ее потомки могут делиться быстро — допустим, раз в час. Тогда через десять часов клеток будет уже примерно 1000 (2×2×2×2×2×2×2×2×2×2 = 1024). Через двадцать часов — миллион. Через тридцать — миллиард. Еще 5–6 часов — и нужное число достигнуто! Так что клеткам особенно можно и не спешить. Ведь на самом деле цыпленок развивается за 21 день.
Правда, если взять одну клетку курицы с ядром и посадить в питательную среду, то целую курицу таким способом не получишь (хотя с растениями этот номер проходит). Обычно клетки животных помнят, «кем они работали» в целом организме (см. Как клетки понимают, что одни должны стать волосами, другие костями, третьи мозгами и т. п.? И из какого центра им подаются команды?) и сохраняют свои свойства при размножении вне организма. Чтобы получить из обычной клетки целое животное, нужно извлечь из нее ядро и поместить его внутрь яйцеклетки (а ядро яйцеклетки убрать или разрушить). Тогда можно получить целый организм.
С курами и крокодилами этого не делают — с их яйцеклетками трудно работать. А вот с лягушками, мышами и многими другими млекопитающими уже научились.
Значит, в цитоплазме яйцеклетки есть какие-то важные вещества, которые помогают так прочитать наследственную информацию, чтобы получить целый организм. Кроме того, две копии информации в яйцеклетках не совсем обычные. Одна копия в виде набора из 39 хромосом, то есть из 39 молекул ДНК, — от курицы. Вторую копию (тоже в виде набора из 39 хромосом) дает петух. Сперматозоид петуха сливается с яйцеклеткой, пока у нее еще нет скорлупы. Потом курица одевает яйцеклетку дополнительными оболочками, откладывает яйцо и начинает его насиживать. Ядро яйцеклетки удваивает все 78 хромосом, и по 78 хромосом попадает в каждую дочернюю клетку.
Яйцеклетки есть практически у всех животных и растений. А как обстоит дело у других организмов — одноклеточных? Одноклеточные организмы, такие как амёба, внешне очень сильно отличаются от людей и куриц. Но способ записи информации и деления клеток у них почти одинаковые. Информация о строении клетки амёбы содержится в единственном ядре. При размножении сначала делится ядро, а потом клетка, и получаются две новые амёбы. А яйцеклеток и сперматозоидов у амёбы нет.
Но у многих одноклеточных организмов тоже есть яйцеклетки. «Яйца» эти внешне не очень похожи на куриные. И ведут они себя по-другому. После слияния со сперматозоидом они быстро делятся несколько раз, а потом образовавшиеся клетки разбегаются по своим делам. Так ведут себя, например, яйца одноклеточной зеленой водоросли-хламидомонады (рис. 4).
Когда-то на Земле жили только одноклеточные организмы. Значит, от каких-то из них произошли многоклеточные животные. Ученые точно не знают, где и когда жили одноклеточные, которые стали нашими предками. Вероятно, жили они на мелководье морей, а предполагаемые сроки — примерно от миллиарда до 700 миллионов лет назад. Но что удивительно — некоторые гены в их яйцах уже были почти точно такие же, как у курицы. Это известно наверняка, потому что такие гены вообще почти одинаковые у всех организмов из клеток с ядром. (Подумайте сами, за что такие гены могут отвечать.) Таким образом, «прото-прото-куриные» яйца существовали за миллиард лет до куриц.
А потом у какого-то нашего далекого предка клетки со жгутиками, образующиеся при делении яйца, перестали разбегаться. Они оставались склеенными. Можно сказать, что это был первый «цыпленок» — будущее животное. Что предположительно происходило дальше — желающие родители могут почитать вот в этой научной статье. Постепенно в таких яйцах менялись гены — какие-то терялись, какие-то удваивались, некоторые новые появлялись (как это происходит, мы разберем в другой раз). Из таких яиц выходили существа, всё больше похожие на куриц. Из яиц (икринок) начали выходить рыбы. Потом, примерно 400 миллионов лет назад, некоторые рыбы научились дышать воздухом и ходить по дну на коротких лапах. А немножко позже некоторые из них начали выползать на сушу. Постепенно они превратились в земноводных, похожих на тритонов. Яйца (икринки) они еще очень долго откладывали в воде. Наконец появились пресмыкающиеся. Они «научились» одевать яйца скорлупой и откладывать их на суше (к ним относятся и крокодилы — кстати, наиболее близкие родственники птиц из числа современных рептилий).
У пресмыкающихся так устроены ноги, что им трудно долго бегать. А уметь быстро и долго бежать бывает, конечно, очень полезно. И нашлись такие пресмыкающиеся, которые «научились» это делать. Но для этого им пришлось встать на задние лапы. Так появились динозавры.
Тут уже до птиц было совсем недалеко. Все динозавры откладывали яйца, и некоторые их насиживали. Некоторые из динозавров, видимо, вообще были очень умными, могли опекать и воспитывать своих «цыплят». Они были почти такие же умные, как куры (а куры — вопреки распространенному о них мнению — очень умные и хитрые птицы). И наконец, у некоторых таких динозавров чуть-чуть поменялись гены, и чешуя на их теле постепенно превратилась в перья. А сами динозавры (точнее, некоторые из них) вовсе не вымерли — они превратились в птиц.
Таким образом, первое настоящее яйцо животных появилось, вероятно, больше 700 миллионов лет назад, а может, и больше миллиарда. Первые яйца динозавров, уже очень похожие на куриные, появились около 225 миллионов лет назад. А первые куры — более-менее близкие родственники современных кур — появились всего 90 миллионов лет назад. Вот насколько яйцо старше! А то, что первые яйца были не куриные, — так про это в вопросе и не спрашивается…
Ответил: Сергей Глаголев
Наука о птичьих яйцах в полете
Исследователи долго размышляли над скромным яйцом. По мере того, как открываются некоторые большие головоломки, закладываются новые.
(Inside Science) — Яйца птиц имеют огромное разнообразие форм. Ученые давно задавались вопросом, что именно движет этим богатым ассортиментом. Одна из теорий заключалась в том, что яйца имели специфическую форму из-за ненадежных мест, где их откладывали.
В прошлом году исследователи выдвинули широкую эволюционную идею: форма яйца больше связана со способностью птицы летать, чем с тем, где она гнездится. Теперь в другой исследовательской работе рассматривается идея о том, что определенные яйца откладываются в форме, которая помогает им избежать перекатывания.
В новой статье, принятой в Journal of Experimental Biology , рассматривались яйца кайр, морских птиц, которые откладывают каплевидные яйца без гнезд на скалистых утесах в северных широтах недалеко от Северного полюса.
«Первоначальное хрестоматийное объяснение их грушевидной формы заключалось в том, что она ограничивает перекатывание малым радиусом», — объяснил Марк Хаубер, биолог из Иллинойского университета в Урбана-Шампейн и один из авторов новой статьи. «Если птица случайно пнет яйцо, оно не упадет со скалы».
Хаубер и его коллега Ян Хейс использовали 3D-принтер для изготовления десятков яиц различной формы, делая их более округлыми или более асимметричными, и упаковали их в силикон, похожий на желток. Исследователи катали яйца на незаконченном деревянном столе, который можно было регулировать под разными углами, отслеживая движение с помощью программного обеспечения.
Они обнаружили, что более длинные яйца и менее симметричные яйца катятся по большему радиусу, в то время как повышенная конусность (заостренный конец яйца геометрически имитирует конус) снижает катимость. Это показывает адаптивную ценность редких яиц грушевидной формы, которые откладывают кайры, сказал Хаубер. «Городская легенда о том, что делают яйца кайры, верна — они катятся по очень узкому радиусу и гораздо больше, чем яйца любой другой изученной формы».
Тим Биркхед, орнитолог из Университета Шеффилда в Великобритании, сказал, что он находит гениальность исследования в его простоте, но в то же время он неполноценен. «Было показано, что модели яиц ведут себя не так, как настоящие», — сказал Беркхед. «Настоящее яйцо — когда оно свежее — полно свежего желтка и альбумина. Это динамическая жидкостная система». По мере того, как животное внутри яйца развивается, яйцо также будет катиться по-разному.
Летающие омлеты
Кэсси Стоддард видит разнообразие форм яиц через объектив, основанный на полете. Стоддард, биолог-эволюционист из Принстонского университета в Нью-Джерси, опубликовал в журнале анализ 50 000 яиц, перепроверенных с 1400 видами птиц.0009 Наука в прошлом году.
Она обнаружила, что способность птицы летать — а не то, где она гнездится, или ее рацион, или количество яиц, которые она отложила в одном гнезде, — была лучшим показателем формы яйца. Сильные летуны с большей вероятностью откладывали асимметричные или эллиптические яйца, в то время как паршивые летуны (вспомните цыплят) чаще откладывали овальные яйца. «Птицы развили обтекаемые, гладкие тела для полета, и это повлияло на процесс формирования яйца», — объяснил Стоддард. По словам Стоддарда, форма яиц у всех птиц различается, поэтому лучше всего начать с изучения способности к полету: «Но когда вы приближаетесь к определенному семейству или виду птиц, из этого правила могут быть исключения».
Она сказала, что открытие Хаубера, заключающееся в том, что яйца с высокой конической формой реже сдвигаются с места, расширяет наше понимание факторов, определяющих форму яиц кайры.
Понимание яиц также может помочь заглянуть в глубокое прошлое земных существ.
«Яйцо — одно из самых важных эволюционных нововведений, которое позволило наземным позвоночным диверсифицироваться во многих средах обитания», — сказал Стоддард. Чтобы процветать и размножаться вдали от воды, ранние амниоты (предшественники млекопитающих, рептилий и птиц) должны были эволюция водонепроницаемых яиц и скорлупы, которые позволили бы им откладывать яйца в любом месте. Таким образом, специализированные яйца тесно связаны с историей наземных позвоночных — без них, по ее словам, жизнь на Земле, какой мы ее знаем, не существовала бы». 0003
Кроме того, понимание формы и структуры яйца может помочь птицеводам избежать вспышек болезней пищевого происхождения, таких как сальмонелла, которые могут существовать в яйцах.
При изучении формы яйца остается еще много вопросов. Хаубер задается вопросом, как поверхность яйца влияет на способность к газообмену и как форма яйца может влиять на заражение микробами. Стоддард заинтригован тем, как форма яйца могла измениться, когда динозавры обратились в бегство. Она также хочет больше узнать о механизме формирования яиц внутри птичьего тела. Частично это связано с эластичной мембраной внутри яйца.
Это также наука о воротах, привлекающая всех, кто совершает утреннюю пробежку. «Каждый может понять, насколько необычными и изменчивыми являются яйца, даже если они являются обычным явлением, — сказал Стоддард. — Это отличный пример того, как наука, движимая любопытством, может привести к интересным эволюционным открытиям».
Разгадка тайны формы яйца
Не все яйца имеют форму куриных—
теперь мы знаем, почему
Сара Креспи, Цзя Ю 22 июня 2017 г.
Каждое яйцо катится по-своему. На протяжении веков ученые задавались вопросом, почему форма яиц у разных птиц так отличается. Теперь мы думаем, что наконец разгадали тайну.
Для начала нам нужно знать, какие формы яиц вообще возможны. К счастью, любители и музеи естественной истории собирают и каталогизируют птичьи яйца уже сотни лет. Тогда какие птицы связаны с различными формами? И, наконец, как их особые черты — от привычек гнездования до размера тела — могут изменить форму их яиц с течением времени?
Сферическая
Сова
Эллиптическая
Малео
Коническая
Мурре
На 100 яиц
Извлечение данных
Ученые начали свои поиски с просмотра фотографий 49 175 птичьих яиц , собранных в гнездах, норах и колониях по всему миру за более чем 100 лет.
На каждой фотографии, предоставленной Музеем зоологии позвоночных в Беркли, есть два ключевых элемента: яйцо (или яйца) и линейка. Команда использовала специальную компьютерную программу для сканирования каждого изображения, получения размеров яиц, а затем определения полного диапазона форм яиц у птиц. Они собрали фотографии из 37 заказов птиц . Вот и все основные заказы птиц.
1400 видов
Это 14% всех 10 000 видов птиц.
Сферический
1 см
Сортировка яиц
Эллиптичность
Асимметрия
Разношерстная команда
Затем исследователи рассмотрели две особенности: асимметрию , или насколько остроконечны яйца, и эллиптичность , или насколько яйца отклоняются от идеальной сферы.
Яйца повсюду. Некоторые из них эллиптические. Некоторые несимметричны. Некоторые и то, и другое одновременно. А некоторые — например, идеальная сфера ястребиной совы — не являются ни тем, ни другим.
Крайние яйца
Ястребиная сова имеет самое круглое яйцо. Но и другие птицы не в счет. Кулики, такие как кайра и кулик, откладывают очень асимметричные яйца. Яйцо кайры также является одним из самых эллиптических.
Золотая середина
Самый распространенный вид яиц, как у изящной принии ( Prinia gracilis ) — не совсем то куриное яйцо, которое большинство из нас представляет себе, думая о форме яйца.
Эллиптический
1 см
Кейс для взлома
На протяжении многих лет любители птиц и ученые выдвигали всевозможные гипотезы относительно формы яиц, большинство из которых связаны с историей жизни птиц или окружающей средой, в которой они живут.
Размер кладки
Количество яиц в кладке может влиять на внешний вид яйца, при этом некоторые формы оптимизированы для передачи тепла.
Сохранение кальция
Сферические яйца имеют меньшую площадь поверхности, что может способствовать сохранению кальция в местах, где этот минерал встречается редко.
Фактор крена
Сферические яйца могут легко скатиться со скалы. Конические яйца, однако, катятся по узкому кругу, что делает их идеальными для птиц, гнездящихся на скалах.
В дополнение к этим теориям ученые также считали, что у ранних птенцов — тех, которые обычно подвижны и более зрелы при рождении, например уток, — были асимметричные яйца, потому что тупые концы имеют больше пор, пропускающих больше кислорода, чтобы помочь их мозгу развиваться быстрее. .
Исследователи проверили все эти теории, изучив истории жизни и эволюционные взаимоотношения птиц в новом исследовании, опубликованном в журнале Science .
Они рассмотрели множество переменных, в том числе: массу тела взрослого человека; диета; количество яиц в гнезде; тип гнезда; расположение гнезда; Окружающая среда; и что-то, называемое индексом ручного крыла (HWI), косвенным показателем летных возможностей. Высокий HWI связан с лучшими летными характеристиками.
После перебора чисел ученые нашли ссылки, которые искали: длина яйца коррелирует с размером тела птицы. Форма яйца — насколько оно асимметрично или эллиптично — относится к привычкам летать. И чем сильнее полет птицы, тем более асимметричными или эллиптическими будут ее яйца.
Степень асимметрии
Если смотреть на птиц в том же порядке, у птиц с более сильным полетом, как правило, яйца более асимметричны.
Степень эллиптичности
Если рассматривать птиц в том же порядке, то у птиц с более сильным полетом, как правило, яйца имеют более эллиптическую форму.
Конус
1 см
Создание идеального яйца
Какая связь между полетом и формой яйца? Птицы имеют обтекаемый план тела, и — особенно у более сильных летающих — их органы раздавлены и сведены к минимуму.
Чтобы получить максимальную отдачу от своих яиц (или от них), сильные летуны делают их асимметричной или эллиптической формы, которые имеют больший объем относительно их обхвата, чем идеально сферические яйца.
Что на самом деле формирует яйцо? Одним из очевидных факторов является размер яйцевода матери-птицы. Но также оказывается, что форма яйца — это баланс между двумя давлениями — со стороны содержимого внутри яйца и со стороны яйцеводов снаружи, который смягчается толщиной оболочки яйца прямо под скорлупой, а не самой скорлупой. (Забавный факт: если аккуратно снять скорлупу с мембраны, яйцо все равно сохранит свою форму).
Ученые создали модель с этими переменными, используя реальные данные о толщине мембраны. После того, как они прогнали числа, они смогли «зачать» куриное яйцо с нуля.
Тем не менее, связь между способностью летать и формой яйца имеет исключения. Например, в то время как яйца страусов, как правило, имеют сферическую форму, яйца киви имеют эллиптическую форму, хотя оба вида не летают. Нелетающие пингвины также откладывают асимметричные яйца, что исследователи связывают с их обтекаемыми формами тела, предназначенными для мощного подводного плавания.
Теперь, когда ученые, наконец, начинают понимать форму яйца, возможно, пришло время перейти к более насущным вопросам, связанным с курицей и яйцом: например, что появилось раньше?
Продюсеры: Джиа Ю, Сара Креспи Руководящие продюсеры: Альберто Куадра, Бет Ракускас Видео: Нгуен Хой Нгуен Дизайн, графика и анимация: Альберто Куадра, Гарвин Грульон3 Визуализация и веб-разработка 9007 Данные
074 Цзя Ю
Текст: Нгуен Хой Нгуен, Сара Креспи Фотография: Музей зоологии позвоночных в Беркли , Джозеф А. Тобиас, Л. Махадеван, Science , 2017 DOI:10.1126/science.aaj1945
Особая благодарность Саше Виньери, Мэри Кэсуэлл Стоддард и Музею зоологии позвоночных в Беркли
Ученые раскрыли тайну формы птичьих яиц
Предоставлено: Университет Шеффилда.
Многовековая загадка формы птичьего яйца была раскрыта учеными Шеффилдского университета в рамках одного из самых продолжительных научных исследований в своем роде.
Исследование, проведенное под руководством профессора Тима Биркхеда из Университетского факультета наук о животных и растениях, открыло причину, по которой яйца кайры имеют такую необычную форму. Эта загадка не дает покоя биологам на протяжении сотен лет.
Кайры откладывают и насиживают свое единственное яйцо на голых уступах утеса недалеко от моря, что навело ученых и любителей природы на мысль, что заостренная форма яйца эволюционировала, чтобы помочь ему катиться по дуге, таким образом удерживая его от края утеса в случае необходимости. становятся смещенными
Однако профессор Биркхед, изучающий поведение кайр, тупиков и гагарок на острове Скомер в Уэльсе в течение почти 50 лет, обнаружил, что форма яйца эволюционировала, чтобы удерживать яйцо на месте и предотвращать его от откатывания в первую очередь.
Яйцо кайры считается одним из самых красивых и необычных яиц в птичьем мире. Исторически сложилось так, что коллекционеры яиц, которые в Бемптоне на побережье Йоркшира были известны как альпинисты, взбирались на британские скалы в поисках некоторых из самых необычно окрашенных яиц кайры и продавали их музеям и богатым бизнесменам для своих коллекций. Сбор яиц теперь запрещен в Великобритании.
Это новое исследование опубликовано в Auk: Ornithological Advances , развеивает широко распространенное мнение о том, что заостренная форма яиц кайры эволюционировала, чтобы позволить яйцу катиться по дуге, и вместо этого показывает, что яйца кайры по своей природе более устойчивы на наклонных уступах, на которых часто размножаются кайры.
Профессор Биркхед сказал: «Кайры — один из самых очаровательных видов птиц, обитающих в Великобритании, однако их часто затмевает их сосед, тупик. Это в основном потому, что людям нравится, как выглядят тупики, но с точки зрения Из поведения кайры гораздо интереснее наблюдать любителям природы.0003
Предоставлено: University of Sheffield
«Помимо того, что тупики выглядят мило, они мало что делают в колонии. Напротив, наблюдение за кайрами похоже на просмотр собственной мыльной оперы природы: нескончаемая смесь супружеской привязанности, неверности и раздора. И, с точки зрения наблюдения за состоянием здоровья в океанах, вы не можете превзойти кайр, поскольку мы можем определить их численность, выживание и успешность размножения более точно, чем почти любую другую морскую птицу. , так что очень приятно осознавать, что мы, возможно, наконец-то выяснили, почему яйца кайры имеют такую форму». 0003
Помимо яиц кайры, исследования профессора Биркхеда на острове Скомер позволили получить захватывающую и беспрецедентную информацию об экологии и поведении 300 000 пар гнездящихся в регионе морских птиц, например о том, как изменение климата повлияло на их популяцию.
Недавнее исследование показало, что десятки тысяч птиц, в основном кайры и тупики, погибли из-за растущего числа штормов, обрушившихся на этот район.
Ученый из Шеффилда, ставший одним из самых известных экспертов по морским птицам в Великобритании, должен выйти на пенсию в конце этого года и теперь надеется передать свою 50-летнюю исследовательскую программу следующему поколению ученых, чтобы продолжить жизненно важный мониторинг морских птиц и того, как на них влияет изменение климата и другие изменения в морской среде.
Однако из-за сокращения правительством Уэльса финансирования проекта 50 лет наблюдения профессора Биркхеда могут быть потеряны навсегда.
Он добавил: «Популяции морских птиц во всем мире сокращаются из-за пластика, чрезмерного вылова рыбы и изменения климата. Тщательный мониторинг численности морских птиц имеет важное значение не только для птиц, но и потому, что он также обеспечивает проверку здоровья океаны. Это жизненно важно».
Начата кампания по сбору средств, чтобы помочь обеспечить будущее исследований, чтобы новая группа зоологов могла возглавить проект.
Узнать больше
Разрушитель мифов о яйцах — почему некоторые яйца имеют грушевидную форму
Дополнительная информация:
Тим Р. Биркхед и др. Пириформное яйцо обыкновенной кайры (Uria aalge) более устойчиво на наклонных поверхностях, The Auk (2018). DOI: 10.1642/AUK-18-38.1
Предоставлено
Университет Шеффилда
Цитата :
Ученые раскрывают тайну формы птичьих яиц (23 августа 2018 г.)
получено 25 сентября 2022 г.
с https://phys.org/news/2018-08-scientists-mystery-bird-eggs.html
Этот документ защищен авторским правом. Помимо любой добросовестной сделки с целью частного изучения или исследования, никакие
часть может быть воспроизведена без письменного разрешения. Контент предоставляется только в ознакомительных целях.
Почему птичьи яйца имеют яйцевидную форму?
Когда Мэри Касуэлл Стоддард начала измерять яйца птиц сотен видов, она не ожидала, что обнаружит, что большинство яиц не имеют яйцевидной формы.
Подумайте о яйце, и вы, вероятно, вызовете в воображении эллипс, который немного утолщен на одном конце — классическое куриное яйцо. Но куры — это исключение. Колибри откладывают яйца, похожие на Tic Tac, совы откладывают почти идеальные шары, а кулики откладывают яйца почти конической формы, оканчивающиеся закругленным концом. Проанализировав сотни видов, Стоддард показал, что наиболее распространенная форма, представленная ничем не примечательной певчей птицей, называемой грациозной принией, более заостренная, чем у цыпленка.
«Мы нанесли на карту форму яйца, как астрономы наносят на карту звезды, — говорит Стоддард. «И наша концепция яйца находится на периферии форм яйца».
Данные Стоддард не только заменили цыплят как платоновский идеал яичного дома, но и помогли ей разгадать загадку, над которой ученые спорили веками: почему яйца имеют именно такую форму?
Исследователи утверждают, что заостренные яйца характерны для птиц, гнездящихся на скалах, потому что они катаются по кругу и с меньшей вероятностью упадут с края. Или что асимметричные яйца легче упаковываются вместе и позволяют самкам с большими кладками эффективно насиживать свои выводки. Или что сферические яйца более прочные и менее склонны к разбиванию, или используют наименьшее количество скорлупы для данного объема, что было бы полезно для птиц, которые не могут получать достаточное количество кальция в своем рационе.
«Есть много гипотез, но нет окончательного объяснения или теории», — говорит Стоддард, биолог-эволюционист из Принстонского университета. «Это была хорошая головоломка».
Чтобы решить эту проблему, Стоддард объединился с Л. Махадеваном, биофизиком из Гарвардского университета, который изучал, среди прочего, «как колеблются листья, как скручиваются усики и как складывается мозг». Он понял, что все яйца можно описать в соответствии с двумя простыми характеристиками: насколько они асимметричны и насколько они эллиптичны. Измерьте эти характеристики, и вы сможете изобразить каждое птичье яйцо на простом графике. Они сделали это для яиц 1400 видов птиц, размеры которых Стоддард извлек из почти 50 000 фотографий. Именно полученный график выявил левопольную природу куриных яиц.
«Только один фактор хорошо коррелировал с формой яйца — способность птицы летать».
Помимо измерения яиц, команда также собрала огромное количество данных для своих 1400 видов птиц, включая массу тела, количество кладок, рацион, расположение гнезд, скорость их роста, климат, в котором они живут, и многое другое. Некоторые из этих факторов могут объяснить яйцо размера — более крупные птицы с меньшими кладками, как правило, имеют более длинные яйца — но, к удивлению команды, ни один из этих факторов не объясняет форму яйца 9. 0010 . Это означало, что многие из существующих гипотез о форме яйца на самом деле не подтверждаются, когда вы изучаете большое количество яиц. Например, птицы, гнездящиеся на скалах, не имеют яиц с заострением выше среднего.
На самом деле только один фактор хорошо коррелировал с формой яйца: способность птицы летать. Вы можете измерить это, измерив птичье крыло. Кончики крыльев самых опытных аэронавтов длиннее костей рук. И, как обнаружила команда Стоддарда, у этих хороших летунов также чаще бывают асимметричные и эллиптические яйца. «Меня это очень удивило, — говорит она.
Вы можете видеть эту закономерность у всех птиц в целом, и даже у близкородственных групп. Колибри отлично летают, но их ближайшие родственники — стрижи — еще лучше, и хотя яйца колибри симметричны, яйца стрижей заострены, больше похожи на кедровые орешки, чем на Tic Tac. Совы, как правило, имеют сферические яйца, но у лучших летающих среди них, таких как сипухи, яйца более эллиптические, чем у их родственников.
Пингвины — исключения, подтверждающие правило. Они могут быть нелетающими, но они плавают, по существу летая под водой, поэтому их яйца скорее заострены, чем симметричны; на них, вероятно, повлияли те же эволюционные силы, которые создают асимметричные яйца у сильных летающих в воздухе.
Эти силы неочевидны, но они связаны с тем, как строятся яйца. Это начинается, когда неоплодотворенная яйцеклетка добавляется к шарику желтка и направляется вниз по яйцеводу птицы — длинному каналу, который Стоддард описывает как «растягивающуюся трубку, похожую на носок или колготки». Во время своего путешествия он оплодотворяется спермой, окружен белой и покрытой двумя мембранами. Мембраны накачиваются жидкостью, как надуваемый воздушный шар, и, наконец, окружены оболочкой. Как ни странно, важнее не оболочка, а мембраны. Если растворить скорлупу в кислоте, голое яйцо все равно сохранит свою первоначальную форму.
«Думаю, их ответ удивил бы большинство из нас. Это гипотеза, о которой большинство орнитологов, вероятно, даже не слышали».
Итак, что формирует мембраны?
Птицы сталкиваются с проблемой упаковки. По мере того, как они становятся лучшими летчиками, их внутренние органы становятся более плотными, чтобы упорядочить их тела. Их яйцеводы сужаются, что ограничивает ширину яйца. Для лучших летчиков этот предел особенно строг. И они, кажется, обошли это, развив более длинные и заостренные яйца, которые могут сохранять тот же объем, не становясь при этом шире.
Дело не в том, что заостренное яйцо дает адаптивное преимущество летающей самке. Вместо этого Стоддард считает, что длинные заостренные яйца являются случайным следствием обтекаемой формы тела. Полет сужает яйцевод, что меняет тип яйца, которое может отложить птица. Возможно, не случайно, что единственными динозаврами, которые, как известно, откладывали заостренные яйца, были манираптораны — маленькие пернатые охотники, такие как Velociraptor , которые в конечном итоге дали начало птицам. «Похоже, что асимметрия возникла одновременно с полетом на двигателе», — говорит Стоддард.
«Почему мы об этом не подумали?» — спрашивает Тим Биркхед, орнитолог из Шеффилдского университета, который когда-то написал книгу о птичьих яйцах под названием The Most Perfect Thing . «Идея о том, что женская анатомия может определять форму яйца, является старой, но это исследование гениально раскрыло ее и выявило некоторые интересные закономерности».
«На данный момент это чисто гипотетически, — говорит Стоддард. «Мы действительно не знаем, что происходит в яйцеводе». Но Махадеван и его ученик И Хоу Йонг нашли некоторые подсказки, создав компьютерную модель, имитирующую путешествие яйца по этому каналу. Они обнаружили, что особенно важны два свойства: давление, действующее на яйцо в яйцеводе, и то, как толщина оболочек меняется от одного конца к другому. Если бы команда изменила эти две переменные, они могли бы имитировать яйца любой формы, встречающиеся в природе.
«Это должно вдохновить на массовый расцвет исследований, проверяющих, работает ли природа так, как они предсказывают», — говорит Клэр Споттисвуд из Кембриджского университета. «Примечательно, что такая интуитивно знакомая черта, как форма яйца, так плохо изучена. Если вы откроете учебник, вы получите кучу анекдотов. Они предприняли очень тщательную и тщательную попытку определить эволюционное давление, действующее на форму яйца, и я думаю, что их ответ удивит большинство из нас».
Почему птичьи яйца имеют разную форму? Посмотрите на крылья
Наука|Почему птичьи яйца имеют разную форму? Look to the Wings
Реклама
Продолжить чтение основной истории
Трилобиты
Коллекция птичьи яйца разной формы и размера. Исследование показало, что в глобальном масштабе одним из лучших предикторов формы яйца является способность к полету. Автор фото… Гарвардский музей сравнительной зоологии
У сов сферические, у колибри эллиптические, у куликов заостренные.
У всех птичьих яиц одна и та же функция — защищать и питать растущего птенца. Но они приходят в блестящем множестве форм. Это разнообразие веками озадачивало биологов. Теперь, в самом всестороннем на сегодняшний день исследовании форм яиц, опубликованном в четверг в журнале Science, группа ученых, кажется, нашла ответ.
Исследователи каталогизировали естественные вариации формы яиц у 1400 видов птиц, создали математическую модель для объяснения этих вариаций, а затем искали связь между формой яйца и многими ключевыми чертами птиц. Авторы обнаружили, что в глобальном масштабе одним из лучших предикторов формы яйца является способность к полету, при этом сильные летуны склонны откладывать длинные или заостренные яйца.
«Эта работа примечательна тем, что в ней создана чудесная единая теория разнообразия форм яиц, которые мы наблюдаем в природе», — сказала Клэр Споттисвуд, эколог птиц из Кембриджского и Кейптаунского университетов, не участвовавшая в исследовании. исследовательская работа.
Яйца чайки, в том числе птенец, который вот-вот вылупится. Кредит… M.C. Stoddard
В новом исследовании авторы провели многоэтапное исследование, объединив биологию, информатику, математику и физику. Сначала они написали компьютерную программу под названием Eggxtractor — кто сказал, что у ученых нет чувства юмора? — классифицирующие яйца на основе их эллиптичности и асимметрии. Эллиптические яйца имеют вытянутую форму и круглые с обоих концов, как огурцы, а асимметричные яйца заострены на одном конце, как манго.
С помощью Eggxtractor исследователи отобрали около 50 000 яиц, представляющих все основные отряды птиц, из базы данных цифровых изображений Музея зоологии позвоночных в Беркли, Калифорния. эллиптические, очень заостренные, почти все между ними», — сказала Мэри Касвелл Стоддард, доцент экологии и эволюционной биологии Принстонского университета и ведущий автор исследования.
Затем исследователи попытались ответить, как яйца могут приобретать различные формы. Вместо того, чтобы смотреть на скорлупу, как можно было бы ожидать, они сосредоточились на оболочке яйца (пленке, которую вы видите, чистя сваренное вкрутую яйцо), которая имеет важное значение для формы яйца.
Мэри Касвелл Стоддард из Принстонского университета, ведущий автор исследования, в ходе которого изучалась форма яиц у 1400 видов птиц. Фото… Дениз Эпплуайт
Ученые определили два параметра, которые могут влиять на форму яйца: различия в составе мембраны и различия в давление на мембрану до вылупления яйца.
Настроив эти два параметра, «мы смогли полностью восстановить весь диапазон наблюдаемых форм птичьих яиц» — хорошая проверка модели, сказал Л. Махадеван, профессор прикладной математики, биологии и физики Гарвардского университета и автор исследования.
Наконец, исследователи выяснили, почему формы яиц могут быть такими поразительно разнообразными. Одна популярная гипотеза была сосредоточена на расположении гнезда: считалось, что птицы, гнездящиеся на скалах, откладывают заостренные яйца, так что, если яйца ударятся, они будут вращаться по кругу, а не скатываться со скалы. Другой предположил, что птицы откладывают яйца в форме, которая лучше всего упаковывается в кладки разного размера.
Но когда авторы связали форму яйца с этими и другими переменными, они были удивлены, обнаружив, что ни одна из них не соответствует глобальному масштабу (хотя они все же могут играть важную роль в меньших масштабах). Вместо этого форма яйца сильно коррелировала с показателем формы крыла, называемым индексом руки-крыла, который отражает способность к полету.
Так что же связывает полет с формой яйца? Как правило, птицы хотят упаковать в свои яйца как можно больше питательных веществ. Но для того, чтобы летать, они должны иметь гладкие тела, а это означает, что их яйца не могут быть слишком широкими.
Обыкновенные кайры, например, быстро и мощно летают и имеют асимметричные яйца, как и кулики, которые мигрируют на большие расстояния.
Яйцо обыкновенной кайры. Кредит… Гарвардский музей сравнительной зоологии Яйцо наименьшего кулика. Кредит… Гарвардский музей сравнительной зоологии
Странствующие альбатросы — одни из самых дальнобойных летательных аппаратов — известно, что некоторые из них совершают кругосветное плавание вокруг Антарктического океана три раза в год — и имеют яйца эллиптической формы.
Яйцо странствующего альбатроса. Кредит… Гарвардский музей сравнительной зоологии
Восточные визжащие совы редко выходят за пределы своей небольшой территории, где они, как правило, летают короткими маломощными планами и имеют почти сферические яйца.
Яйцо восточной визжащей совы. Кредит… Гарвардский музей сравнительной зоологии
«Возможно, в процессе эволюции птицы наткнулись на это очень естественное геометрическое решение, заключающееся в увеличении эллиптичности и асимметрии их яиц», — сказал д-р Махадеван, поскольку это позволяет увеличить объем без увеличения обхвата. Это объяснение требует дальнейших исследований, добавил он.
В конечном счете, это исследование показывает, что «мы можем бросить вызов старым предположениям», — сказал доктор Стоддард. «В чем-то таком знакомом и обычном, как птичье яйцо, мы все еще открываем новые истины».
яиц и птиц – Наука дома – Изобретатели завтрашнего дня
Вопрос недели: Какие существа откладывают яйца? (Мы хотим, чтобы дети действительно понимали, что это не просто птицы!)
С яйцами можно делать так много интересных вещей. Ниже вы найдете инженерное задание — испытание с падением яиц; научная деятельность — сортировка, изготовление голых яиц и обнаружение того, что вылупляется из яиц; поделки – изготовление бумажного существа, вылупляющегося из яйца, яичных шейкеров, пластиковых яичных животных с гнездами или крашеных яиц; двигательные активности – яичный рулет, башни для балансировки яиц и танец цыплят; мероприятия на свежем воздухе – охота за яйцами и метание яиц; сенсорная активность – ледяные яйца; идеи закусок; научно-популярные и художественные книги; и игра из 20 вопросов.
Испытание на падение яйца
Конечная цель состоит в том, чтобы создать контейнер, в который они могут положить сырое яйцо и бросить его с высоты нескольких футов, не разбив яйцо. Для контейнеров мы предлагаем пакеты с застежкой-молнией размером в кварту и множество мягких упаковочных материалов. (У меня есть более подробная информация о вызове падения яйца здесь.) Дети сначала используют тестовое яйцо — пластиковое яйцо с резиновым прыгающим мячом внутри. Затем, в случае успеха, они превращаются в сваренное вкрутую яйцо. Затем до сырого яйца. Это большая инженерная задача, требующая большого количества практики тестирования, настройки и повторного тестирования.
Сортировка
Я создал PDF-файл с фотографиями, взятыми с сайта ZooBorns (у меня нет авторских прав на эти изображения), и распечатал их так, чтобы на обороте каждой картинки было либо яйцо, либо яйцо с обведите/перечеркните его. Рассортируйте их на две кучки – «Вылупившиеся из яйца» и «Живорожденные (не вылупившиеся из яйца)».
Приготовление яиц без покрытия
Если вы поместите сырое яйцо в уксус и оставите его замачиваться на два-три дня, уксус растворит яичную скорлупу, оставив вам «голое яйцо» – странное слегка упругое, яйцо без скорлупы. Узнайте больше о том, как сделать голые яйца.
В этом примере видео вы можете увидеть, как выглядит голое яйцо.
Исследование
Если у вас есть пластиковые яйца, и у вас есть пластиковые животные, вы можете устроить забавное занятие, которое понравится малышам на начальных этапах. Заполните пластиковые яйца различными животными, которые вылупляются из яиц, включая насекомых, земноводных, рыб и рептилий.
Сделать инкубатора
Это бесплатное задание для печати. (Или, если у вас нет принтера, их легко нарисовать от руки.) Дети выбирают животное, вырезают его и раскрашивают. Затем вырезают бумажное яйцо, разрезают его пополам, соединяют половинки вместе с помощью бред (бумажная застежка). Нанесите полоску клея вдоль нижнего края нижней половины яйца и приклейте его к картону. Получается «карман», в который можно засунуть животное. Верхняя половина открывается и закрывается, чтобы показать или спрятать животное. (Источники идей: 1, 2, 3)
Инструменты для взбивания яиц
Пластиковые яйца можно наполнять сушеными бобами, рисом, макаронами и т. д. Заклейте их лентой васи или малярным скотчем или используйте пистолет для горячего клея, чтобы заклеить их. Украсьте маркерами или маленькими наклейками из пенопласта.
Пластиковые яйца животных и гнезда
Подготовьте пластиковые яйца, войлок, клей, перья и глазки. Они делают любое животное, которое хотят, в идеале вылупившееся из яйца, для изучения науки, но на самом деле вы можете позволить им делать все, что они хотят.
Сделайте гнездо для яичного животного, взяв бумажный пакет для ланча, оторвав несколько дюймов от него и закатав верх вниз. Наполните его измельченной бумагой или другим мягким материалом, чтобы вложить в него яйцо.
Художественный процесс: желатиновые яйца
Приготовьте прозрачный желатин в формочках в форме яйца (или любой другой формы). Потушите пипетками жидкую акварельную краску. Дети вставляют пипетку, чтобы сделать отверстие, немного вытягивают ее, затем брызгают краской. Идеи из: www.two-daloo.com/sensory-art-play-colorful-gelatin-castles/ и http://myiearlychildhoodreflections.blogspot.com/2012/01/why-is-there-gelatin-in-sensory-table. html
Раскрашивание яиц
Мы не делаем этого в класс, потому что мы светский класс с людьми из самых разных этнических и религиозных слоев, и эта деятельность очень тесно связана с Пасхой. Тем не менее, есть МНОГО отличных способов покрасить яйца, и их очень интересно исследовать. Если вы когда-нибудь готовите яйца вкрутую, вы можете их украсить! Вы можете мраморировать их кремом для бритья, пасхальными яйцами с расплавленным мелком, яйцами, окрашенными в папиросную бумагу, яйцами, устойчивыми к воску, и многим другим.
Вы также можете сделать пакеты с застежкой-молнией из цветного риса, в которые можно добавить яйцо, и дети будут раздавливать яйцо в рисе, пока оно не станет окрашенным – даже малыши могут делать это, не создавая беспорядка! После того, как мы это сделали, я высушил цветной рис, и именно его мы использовали в наших шейкерах.
Вы можете использовать пипетки, чтобы капать жидкую акварель на яйца. Положите яйца на металлическую сушилку, чтобы краска стекала, а не скапливалась под ней (и поставьте сушилку на противень или поднос, чтобы собирать излишки краски!) Смешайте 3 части акварели с одной частью уксуса (чтобы усилить цвет). -стойкость краски). Используйте пипетки, чтобы закапать его. Они сохнут 15-30 минут.
Egg Roll Race
Используя картонные желоба, скатите по желобу мячик или скатите вниз сваренное вкрутую яйцо, скатите вниз «шаткие яйца». Что дальше катится? Какие ролики самые гладкие? (Источник идеи.)
Для этого мы сделали шаткие яйца: откройте пластиковое пасхальное яйцо, вклейте внутрь один небольшой камень, заклейте. Детям постарше и взрослым они показались интересными, потому что они крутились неожиданным образом. Например, с одним, независимо от того, в каком положении вы его установите, он будет всплывать на одном конце. (как Weeble.)
Забавно, но маленьких детей это совершенно не интересует — они не понимают, как «должны» кататься яйца, поэтому они не замечают, что яйца ведут себя странно!
Для более активной двигательной игры вы также можете разложить ложки для игры «Перенеси яйцо в ложке».
Башни для балансировки яиц
У Frugal Fun появилась забавная идея: возьмите картонную коробку, вставьте в нее крепкие соломинки, дюбели или карандаши, стоящие вертикально, и поставьте на нее набор пластиковых яиц (мне нравится использовать яйца разных размеров — на картинке , вы заметите маленькое оранжевое яйцо, спрятанное под большим красным «яйцом с плоским дном»). Дети пытаются сложить на каждый карандаш как можно больше яиц.
Включите музыку и попросите детей исполнить классический танец: сделайте рукой «клюв» и заставьте ее «заговорить» 4 раза. Взмахнуть руками, как крыльями, четыре раза, четыре раза покачать задницей, четыре раза хлопнуть в ладоши. (см. движения здесь)
Вы могли бы легко заняться охотой за яйцами. Дети ОБОЖАЮТ охотиться за яйцами. Обычно они с удовольствием делают это снова и снова, столько раз, сколько вы хотите спрятать яйца. Узнайте больше о радостях охоты за яйцами и обо всем, чему дети учатся, занимаясь этим.
Подбросьте яйца во дворе. Два человека стоят на расстоянии около 3 футов друг от друга. Берем яйцо, аккуратно переходим от одного к другому. Сделайте шаг назад, аккуратно подбросьте и поймайте. Сделайте еще один шаг назад, подбросьте и поймайте и так далее. Если вы играете на траве и у вас есть собака, которая с удовольствием убирает сырое яйцо, вы можете играть с сырым яйцом. Если вам приходится играть на твердой поверхности или вы не хотите убирать слизь, вы можете использовать яйца, сваренные вкрутую.
Ледяные яйца
Наполните воздушные шары водой. Заморозить. Затем срежьте шарики, и они станут похожи на ледяные яйца. Потушить с солью и подкрашенной водой, чтобы растопить их. Вариант: перед заморозкой добавьте внутрь шариков маленьких пластиковых животных (которые вылупятся из яиц) — они будут заперты во льду, а потом дети с удовольствием будут их освобождать.
Каждый раз, когда вы работаете с яйцами на кухне, самое время изучить науку о яйцах: поговорить о скорлупе, показать яичный белок и яичный желток, рассказать о том, как меняется яйцо во время приготовления, и так далее.
Я думаю, печенье безе было бы отличной закуской. Узнайте больше: www.livescience.com/44419-egg-science-experiments.html
Приготовление домашнего майонеза с яйцом — это также увлекательный опыт изучения эмульсии.
Если вы выполните поиск в Интернете, вы найдете множество способов, которыми родители и учителя переделывают пластиковые яйца для сопоставления шаблонов яиц смешивания и сочетания, изготовления пластиковых яиц семейства слов – http://mamateaches. com/word-family -яйца/. Мне кажется, я видел математические задачи на яйцах, и вы могли бы соединить половинки 9.0431 игрушечные яйца , чтобы выражения их лиц совпадали.
Скажи: Закричи, как петух. (Ворона) Шуметь как курица. (Клак) Шуметь как цыпленок. (Пип) Шумит, как невылупившееся яйцо. (Тишина) Хорошо! И теперь вы готовы слушать! (Из набора Storytime Planners .)
Песня: I’m a little chick — мелодия I’m a Little Teapot.
Вдохновлено 3 песнями на http://jeninthelibrary.com/tag/eggs/
Я маленький цыпленок, (пригнись в яйце) Готов к вылуплению,
Клюет мою скорлупу, (Клюющее движение) Клюй, клюй, царапай! (царапающее движение)
Когда я взломаю его, я выпрыгну. (Всплывающее окно)
Я расправлю крылья (руки под мышками и взмахом рукой) И пи-пи, пи-пи.
Песня: I Love Eggs (Мелодия: Frere Jacques) – (из: Storytime Source Page) Я люблю яйца, я люблю яйца. Ням, ням, ням; Ням, ням, ням. Омлет, вареный или жареный, как я ни пробовал. Ням, ням, ням; Ням, ням, ням
Песня: Если вам нравится яичница-болтунья (Мелодия: Happy & You Know It) ( Storytime Source Page ) Если вам нравится яичница-болтунья, хлопайте в ладоши Если вам нравится яичница-болтунья, хлопайте в ладоши Да, они вкусные и желтые Так что вы будете счастливым парнем Если вам нравится яичница-болтунья, хлопайте в ладоши. Если вам нравятся жареные яйца, прыгайте высоко… Если вы хотите бекон с яйцами, покачивайте ногами… Если вместо этого вы хотите тост, кивните головой (Ммм-хм)…
Поднимите заслонку: я распечатал плакат с десятью картинками и покрыл каждую картинку заметкой, а затем поделился этим стихотворением, адаптированным из стихотворения, которое, по словам Джен в библиотеке, взято из Избранное для дошкольников автора Дайан Бриггс. Я изменил несколько стихов, потому что хотел включить больше нептичьих яйцекладущих животных.
Десять маленьких яиц / И что мы видим / Они вот-вот треснут / «Боже мой», — сказала Наседка.
Первое яйцо треснуло. И что мы видим? Это пушистый маленький утенок смотрит на меня. 905:03 Второе яйцо треснуло. И что мы видим? Это хорошенькая малиновка смотрит на меня.
Третье яйцо треснуло И что мы видим Это длинношеий страус Глядит на меня.
Треснет четвертое яйцо И что мы видим Это голодная гусеница Глядит на меня.
Пятое яйцо треснуло И что мы видим Оранжево-белая рыба-клоун Глядит на меня.
Шестое яйцо треснуло И что мы видим Это шустрый аллигатор Глядит на меня.
Седьмое яйцо треснуло, И что мы видим? Это головастик вертлявый Смотрит на меня.
Восьмое яйцо треснуло И что мы видим? Это утконос Смотрит на меня.
Разбивается девятое яйцо И что мы видим Это маленький зеленый динозавр Смотрит на меня.
Десятое яйцо треснуло И что мы видим Это маленький желтый цыпленок Глядит на меня.
«Мой малыш!» — сказала наседка, счастливая настолько, насколько это возможно.
«Мама!» сказал цыпленок. — Ты познакомился со всеми моими сестрами и братьями? «Какая!» — взвизгнула Курица-матушка. — Боже мой!
(Мой постер здесь… некоторые из этих изображений защищены авторским правом, поэтому вам следует рассмотреть возможность создания собственного плаката. Размер этого плаката 11 x 17, что является оптимальным, потому что изображения очень легко наклеить на стикер стандартного размера, без наложения друг на друга. Размер этого плаката 8,5 x 11, на случай, если это все, что вы можете распечатать, но вам, вероятно, придется наклеить стикеры в обратном порядке, начиная с 10-го и заканчивая номером 1, чтобы вы могли их раскрыть. по порядку)
О разных животных, которые откладывают яйца.
- Угадай, что растет внутри этого яйца – (YouTube или YouTube1) «Их мать переползла с моря на сушу, чтобы зарыть эти мягкие яйца в песок. Угадайте, что растет внутри этих яиц? Морские черепахи!» На страницах раскрытия также есть абзац с подробной информацией об этом существе, который 5-7-летние дети могут с удовольствием прочитать после круга. Возраст 4 – 7 лет.
- Что вылупится? (YouTube, YouTube с позами йоги) «Желе, покачивайся. Что вылупится? Волнистый, волнистый головастик.
- Учительница из моего класса порекомендовала книгу «Поднимите крышку» под названием «Что-то грядет». Вот чтение на ютубе.
- Яйцо тихое . (YouTube) Великолепные натуралистичные иллюстрации! Иллюстрирует не менее 100 различных яиц, в основном в натуральную величину, включая птиц, рыб, насекомых и земноводных. Заканчивается иллюстрациями многих существ, вылупляющихся из яиц. «Яйцо молчит. Он сидит там, под перьями своей матери… на ногах отца… погребенный под песком. Тепло. Уютный. Яйцо разноцветное…» Красиво и познавательно. Картинки подходят для любого возраста — текст лучше всего подходит для детей от 5 до 8 лет.
- Куры не единственные. (YouTube) «Куры не единственные. Большинство змей откладывают яйца, и ящерицы тоже, и крокодилы, и черепахи, и вымершие динозавры, но они тоже были рептилиями».
Художественная литература Электронные книги:
Прочтите одну из многих замечательных книг о том, как кто-то нашел яйцо с таинственным обитателем и о процессе ожидания, пока оно вылупится, или другие глупые истории о яйцах — их много! Некоторые варианты:
- Странное яйцо. (YouTube) Все остальные птицы отложили яйца, кроме Утки. (Внимательный читатель заметит, что это утка-самец по окраске.) Утка находит очень большое яйцо, которое считает своим, и ждет, пока оно вылупится. Это очень весело читать вслух, и графический дизайн действительно интересный.
- Птенец, который не вылупится. (YouTube) В гнезде 6 яиц. вылупляются 5 цыплят. Другое яйцо совершает долгий перекат через скотный двор, мимо пруда, над канавой, и за ним гонится множество животных. Тогда он наконец вылупится. Глупая книга, которая понравится детям в возрасте от 3 до 6 лет. В конце есть идея для поделки.
- Корова, несущая яйцо. (YouTube) Корова Марджори не чувствует себя особенной, потому что она не умеет кататься на велосипеде и стоять на руках, как все другие коровы. Куры прячут рядом с ней пятнистое яйцо и говорят, что она снесла яйцо. Все удивлены. В конце концов из яйца вылупляется цыпленок… это говорит МУУ!!
- Необыкновенное яйцо. (YouTube) Слишком длинно для круга, если у вас есть дети младше 5 лет, но это забавная история об авантюрной и любопытной лягушке, которая находит яйцо. Другие лягушки заявляют, что это куриное яйцо, и продолжают называть его цыпленком даже после того, как животное вылупится, у него будет четыре ноги и оно очень хорошо плавает. Они продолжают думать, что это цыпленок, даже когда его настоящая мать называет его своим «милым маленьким аллигатором». Эта книга смутит детей до четырех лет, когда они увидят изображения аллигатора, которого все называют цыпленком. Пяти-шестилетний ребенок понимает абсурд.
Еще больше развлечений!
- Яичные жеоды: используйте каменную соль, морскую соль или буру и яичную скорлупу, чтобы провести эти красивые научные эксперименты, которые мы провели с нашими экспериментами по кристаллизации.
- Для инженерного класса вы можете использовать яичную скорлупу в качестве купола и ставить на нее тяжелые предметы, чтобы показать, насколько они прочны: www.science-sparks.com/2011/09/01/how-strong-is-an-eggshell/
- Вы можете ходить по яичной скорлупе: http://www. stevespanglerscience.com/lab/experiments/walking-on-eggshells/
- Можно предложить детям строить гнезда из веток, глины и т. д. (или пластилина и палочек от эскимо)
- Раковина или поплавок для яиц: положите сваренное вкрутую яйцо в воду. Он тонет. Добавьте в воду много соли — она всплывет: http://www.planet-science.com/categories/under-11s/chemistry-chaos/2012/01/can-you-make-an-egg-float.aspx
Вы думаете о животном, а дети угадывают, о чем вы думаете. (Прочитайте этот пост, чтобы узнать все о том, чему дети учатся, играя в угадайку, и о том, как начать учить этому самых маленьких.) Мы использовали наши плакаты с классификацией животных, чтобы предложить лучшие вопросы, которые следует задавать в первую очередь: вылупляется ли оно из яйца или рождается живым? Сколько у него ног? Какая у него кожа? Может ли он жить в воде? Это может летать?
Яйцо Пустяки – в основном для взрослых : Я только что узнал кое-что интересное о том, как вылупляются птицы. Распространенная история заключается в том, что цыплята вылупляются, потому что у них заканчивается еда и им не хватает места в яйце. Вот что происходит на самом деле (написано Джой Берри): «Птенец, который вот-вот вылупится, не голодает. Он полнее, чем когда-либо. Птенец только что полностью всосал желток своим брюшком, и этот желток — это все, что ему нужно в течение 2 — 3 дней после того, как он полностью вылупится. Эта полнота увеличивает общую массу тела цыпленка, но она никогда не бывает слишком большой для яйца. На самом деле он развивается только примерно на 75-80% вместимости яйца, потому что само яйцо имеет встроенную дополнительную часть, комнату, которая не открывается до конца инкубации. Это воздушный мешок, и тело цыпленка становится достаточно большим, когда он поглощает желток, чтобы отрезать эту оболочку своим прекрасно развитым яичным зубом (острая маленькая точка на клюве, которая исчезает после вылупления), а затем он начинает дышать воздухом, который есть у яйца. всасывается через оболочку в это пространство. Это еще больше раздувает. По мере того, как он «вдохновляется» вдыханием воздуха и заполнением легких, он становится больше, и у него также появляется место, чтобы оттолкнуться от дна раковины. И этот воздух, которым он дышит, означает, что он впервые может делать что-то еще… PEEP. Высота воздушного мешка означает, что он может начать клевать внутреннюю часть раковины, протыкая крошечное отверстие для воздуха (больше свежего воздуха!), а затем застегивая молнию по всему периметру. Когда происходит этот процесс, мама, он и другие цыплята разговаривают друг с другом на протяжении всего вывода, внутри и снаружи скорлупы. В его тяжелой работе часто помогают наседки, а иногда и самки, выклевывающие отверстия, чтобы сделать его больше, «разговаривая» друг с другом и подбадривая их». После того, как я узнал об этом, я также нашел эту замечательную статью о том, как животные дышат внутри яиц, и как их хориоаллантоисная мембрана и аллантоис связаны с пуповиной млекопитающих и плацентой… проверить это: www.