Почему у уток яйца более округлой формы чем у курообразных
Почему птичьи яйца такие разные: ученые раскрыли загадку формы яиц
Эволюционный биолог Принстонского университета Мэри Стоддард давно интересуется яйцами, и ее всего удивляло их разнообразие. Почему яйца такие разные, если у всех у них одна и та же задача — защищать развивающегося цыпленка? К счастью, за прошедшее столетие Музей Зоологии позвоночных в Беркли, Калифорния, собрал тысячи скорлупок от 1400 видов птиц и поместил в выложил их фотографии на сайт.
Стоддард и ее коллеги писали компьютерную программу Eggxtractor, которая определяет яйцо на любом изображении и измеряет его длину, ширину и форму. Команда использовала эти данные, чтобы определить, насколько далеко от идеальной сферической формы находится каждое из 50 000 яиц — то есть, измерила степень их выпуклости. Некоторые из яиц заостренные, некоторые имеют удлиненную форму, иногда эти качества в той или иной степени сочетаются. Но оказалось, что формы «воздушного шара» — короткой и заостренной с одного конца — нет ни у кого.
Зная, что форма яйца определяется не самой оболочкой, а мембраной внутри, Стоддард работал с физиком Гарвардского университета Л. Махадеваном и его учеником Э. Хоу Юн, чтобы придумать математическую модель, основанную на свойствах мембраны и характере развития зародыша внутри. Затем они протестировали получившуюся модель, создавая десятки форм яиц с помощью изменения жесткости мембраны и давления жидкости. «Корректировка эти параметров позволила нам создавать все те формы яиц, которые мы наблюдаем в дикой природе», поясняет Мэри. Но вышеописанного яйца в форме воздушного шара не получилось создать и с помощью модели.
Ученые выяснили, от чего зависит форма яйца птиц
МОСКВА, 23 июн – РИА Новости. Форма и размеры яйца всех птиц, как выяснили ученые, зависит от одного параметра – как хорошо они умеют летать и как много они это делают, говорится в статье, опубликованной в журнале Science.
«Вопреки классическим представлениям о том, что управляет формой яйца, мы обнаружили, что на его размеры и очертания в первую очередь влияет способность летать. К примеру, птицы, которые хорошо летают, откладывают асимметричные или эллиптические яйца. Вдобавок, мы обнаружили, что мембрана яйца, а не его твердая оболочка, определяет его форму и порождает то многообразие яиц, которые можно увидеть в природе», — рассказывает Мэри Касвелл (Mary Caswell) из Принстонского университета (США).
К такому выводу ученые пришли, изучив больше 50 тысяч фотографий яиц примерно 1400 видов птиц, живущих на всех континентах Земли и занимающих все возможные экологические ниши. Для анализа столь большого числа фотографий ученые создали специальную компьютерную программу, которая измеряла «округлость» яиц, их размеры, раскраску и другие параметры, и сопоставляла их с особенностями анатомии пернатых.
Эта программа, как рассказывают биологи, учитывала то, как формируются яйца внутри организма птиц, и пыталась вычислить, какие структурные элементы яйца – его желток, белок, скорлупа и пленка – больше всего определяли его форму.
Как показали эти замеры, яйца птиц действительно очень разнообразны – по словам ученых, на Земле существует практически непрерывный набор яиц самых различных размеров, от очень маленьких и до очень больших, имеющих как круглую, так и вытянутую форму, полностью симметричных или очень асимметричных.
К большой неожиданности исследователей, главным индикатором формы яйца была не скорлупа или другие «тяжелые» его части, а мембрана – тонкая пленка, разделяющая скорлупу и белок. Как обнаружили Касвелл и ее коллеги, толщина пленки заметным образом различается для кончиков яйца и его середины, и эти различия в толщине фактически определяют то, как оно растет и вытягивается в эллипс или шар.
Устройство пленки, в свою очередь, определял другой неожиданный параметр – способность птиц летать. Как объясняют ученые, хорошо летающие птицы обладают достаточно «сплюснутым» телом с хорошей аэродинамикой, и это налагает особые ограничения на форму яйцеводов, внутри которых «растут» яйца. Благодаря этому яйца хорошо летающих птиц обладают вытянутой формой, часто сильно асимметричной по сравнению с яйцами нелетающих или плохо летающих пернатых.
Подобная зависимость между формой яйца и способностью к полету, как отмечают Касвелл и ее коллеги, могла быть характерна и для пернатых динозавров, вокруг жизни которых палеонтологи сегодня ведут ожесточенные споры. Возможно, что открытие яиц этих древних ящеров и сопоставление их формы с яйцами других гигантов мезозоя и современных птиц даст нам ответ на «вечный» вопрос палеонтологии – могли ли они летать или нет.
Почему у птиц разные яйца
Округлая или вытянутая форма яйца зависит от того, любит ли птица летать.
Птичьи яйца трудно с чем-то перепутать, однако внешний вид у них все-таки весьма разнообразен. И если с окраской все более-менее понятно – цвет скорлупы делает яйца незаметными, кроме того, от окраски часто зависит, как быстро яйцо будет остывать без родителей – то с формой такой ясности уже нет.
А по форме яйца у разных видов могут отличаться довольно сильно, например, у куликов яйца с одного конца довольно сильно сужаются, так что становятся похожи на грушу, у сов яйца шарообразные и напоминают теннисные мячи, а у колибри они в форме фасолины. Функция у всех яиц одна – защищать и питать птенца во время его эмбрионального развития; значит, разнообразие форм возникло по какой-то посторонней причине.
Мэри Стоддарт (Mary Stoddard) из Принстонского университета и Лакшминараянан Махадеван (Lakshminarayanan Mahadevan) из Гарварда вместе с коллегами из других научных центров проанализировали геометрическую форму у почти 50 000 яиц, принадлежащих 1400 видам пернатых. Исследователи даже разработали специальную программу, с помощью которой можно было точно определить, насколько то или иное яйцо отличается от идеального шара.
Яйца, как мы сказали, бывают очень разные, сильно вытянутые, не сильно вытянутые, с заостренным концом и т. д., и различные геометрические особенности по-разному комбинируются друг с другом. Однако, как оказалось, на свете нет яиц, который были бы короткие и заостренные – то есть ни одна птица не откладывает яйца, похожие на воздушный шар.
Форма яйца на самом деле зависит не от скорлупы самой по себе, а от мягкой мембраны – подскорлуповой оболочки, которая сначала и заключает в себе все содержимое яйца; скорлупа появляется позже, когда яйцо уже сформировалось. В мембране есть участки более толстые и менее толстые, где-то она растягивается сильнее, где-то слабее – и все для того, чтобы быть достаточно прочной, чтобы выдержать давление изнутри яйца, когда оно растет и набухает в половых путях птицы. Как показали расчеты, для этого подходят самые разные геометрические формы. Однако в теории выходило, что одним из таких решений вполне могла быть и форма воздушного шара, между тем, как мы сказали, в природе таких яиц нет.
Тогда исследователи попробовали сравнить яйца с поведением птиц. Среди тысячи видов, которых выбрали для анализа, удалось выделить несколько групп с яйцами схожей формы. Однако не было никакой связи между формой и типом гнезда, или выбором места для гнездования, или количеством яиц в кладке (хотя и то, и другое, и третье раньше часто выдвигали в качестве объяснения разнообразия яичной геометрии). Совпадение обнаружилось в другом: оказалось, что форма яиц часто соответствует параметрам крыла, соотношению его длины и ширины.
Длина и ширина крыла определяют характер полета – иными словами, геометрия яиц зависела от того, как птица летает. У тех, кто летает хорошо и много времени проводит в воздухе (вроде альбатросов и колибри), яйца вытянутые и асимметричные; если же птицы поднимаются в воздух неохотно, много времени проводят на земле или перелетая на небольшие расстояния с куста на куст и с дерева на дерево (как, например, африканские питты и трогоны), то их яйца будут более округлыми. Чтобы спокойно отложить округлое яйцо, нужен широкий яйцевод и широкий таз, но если мы хотим быстро летать и маневрировать в полете, тело должно быть легким и вытянутым, и широкий таз тут совсем не к месту. (Надо полагать, то же относится к птицам, которые много плавают и ныряют – им ведь тоже нужна узкая, обтекаемая форма тела.)
То есть разнообразные комбинации вытянутости и остроконечности – это все результаты попыток соединить необходимость узкого яйцевода с необходимостью снабдить яйцо достаточным объемом питательных веществ. Сочетание же шарообразной формы с острым концом (как у пресловутого воздушного шара) оказывается бессмысленным – остроконечность дает преимущество только в том случае, если яйцо будет еще и вытянутым; если же птица летает мало и потому может позволить себе шарообразные яйца, то острый конец тут будет просто невыгоден, потому что уменьшит объем яйца.
Результаты исследований опубликованы в Science.
От чего зависит форма яиц
Геометрия птичьих яиц зависит от того, где их откладывают и высиживают.
Птичьи яйца довольно сильно отличаются по форме: например, у куликов яйца с одного конца довольно сильно сужаются, так что становятся похожи на грушу, у сов яйца шарообразные и напоминают теннисные мячи, а у колибри они в форме фасолины. Функция у всех яиц одна – защищать и питать птенца во время его эмбрионального развития; значит, разнообразие форм зависит не от «внутренностей» яиц, а от какой-то внешней причины.
Год назад мы писали про статью в журнале Science, в которой говорилось, что форма яиц зависит от того, любит ли птица летать. Авторы статьи пришли к выводу, что у тех, кто летает хорошо и много времени проводит в воздухе (вроде альбатросов и колибри), яйца вытянутые и асимметричные; если же птицы поднимаются в воздух неохотно, много времени проводят на земле или перелетая на небольшие расстояния с куста на куст и с дерева на дерево (как, например, африканские питты и трогоны), то их яйца будут более округлыми.
Чтобы спокойно отложить округлое яйцо, нужен широкий яйцевод и широкий таз, но если мы хотим быстро летать и маневрировать в полете, тело должно быть легким и вытянутым, и широкий таз тут совсем не к месту. То есть разнообразные комбинации вытянутости и остроконечности – это все результаты попыток соединить необходимость узкого яйцевода с необходимостью снабдить яйцо достаточным объемом питательных веществ.
Однако такое объяснение подходит лишь частично: по словам Тима Биркхеда (Tim R. Birkhead) из Университета Шеффилда, различия в манере полета соответствуют лишь 4% различий в форме яиц. Эти 4% вполне достоверны – авторы работы в Science изучили огромную массу материала (50 тыс. яиц от 1400 видов птиц), но что делать с остальными 96% различий? И хотя в той статье утверждалось, что нет никакой связи между формой яиц и типом гнезда, или выбором места для гнездования, или количеством яиц в кладке, Биркхед и его коллеги полагают, что эти факторы – надо сказать довольно очевидные – на форму яиц все же влияют.
Для сравнения исследователи взяли яйцо кайры и яйцо гагарки. У кайр яйца сильно вытянутые и эллиптические, и притом асимметричные – сами птицы гнездятся на узких каменистых выступах многонаселенными колониями, так что можно предположить, что такая форма яиц помогает сохранить их в целости и сохранности: они никуда со скалы не скатятся, даже если их кто-нибудь толкнет. У гагарок форма яиц похожа, но они у них не так сильно сужаются и больше напоминают правильный эллипс. Гагарки откладывают их не так, как кайры: они тщательнее выбирают место для кладки, и гагарочьи яйца лежат обычно либо в скальном углублении, либо окружены небольшими камнями.
В статье в журнале The Auk говорится, что у яиц кайр больше шансов уцелеть, если они начнут скатываться по какому-нибудь ступенчатому уклону. И эксперименты на настоящих скалах, и опыты в лаборатории показали, что гагарочьи яйца, которые не так сильно сужаются к концу, быстрее скатываются с наклонной уступчатой поверхности; напротив, яйца кайр дольше разгоняются и вообще склонны замедлятся в таком опасном движении вниз. Иными словами, если толкнуть яйцо гагарки, оно сразу начнет катиться, тогда как яйцо кайры прямо так сразу никуда не покатится; из-за своей вытянутой асимметричной формы оно плотнее контактирует с поверхностью, на которой лежит. Так что кайры могут, не особо беспокоясь, откладывать свои яйца на самом краю скал безо всяких дополнительных предосторожностей.
В другой статье, опубликованной в журнале Ibis, Биркхед с коллегами пишут о том же – о взаимосвязи формы яиц и места высиживания. В этой работе сравнивали тридцать видов птиц, которые живут в похожих условиях, но не приходятся друг другу близкими родственниками, от кайр до пингвинов. В итоге оказалось, что геометрические различия в яйцах на две трети зависят от того, где именно их откладывают и насиживают.
Наконец, не так давно Journal of Experimental Biology опубликовал статью исследователей из Иллинойсского университета в Урбане-Шампейне и Городского университета Нью-Йорка, которые проанализировали форму нескольких сотен яиц от 11 видов птиц. Авторы работы создали модель, которая предсказывала, как будет скатываться яйцо той или иной формы по наклонной плоскости. В соответствии с моделью несколько искусственных яиц (с силиконовым наполнением внутри) напечатали на 3D-принтере – и эти искусственные яйца катились так, как предсказывала модель: асимметричные заостренные и вытянутые яйца на ступенчатом скате начинали описывать круги и останавливались.
Собственно, то, что вытянутые асимметричные яйца будут вести себя именно так, можно догадаться интуитивно. Удивительно же то, что в той прошлогодней статье в Science «фактор гнезда» назвали несущественным по сравнению с «фактором полета». Однако в том случае анализировали огромное число видов с самой разной экологией, от морских птиц до сов, от куликов до колибри.
Вероятно, при таком широком сравнении на первое место действительно выходит «фактор полета». Но если сравнивать птиц, схожих по образу жизни, которые гнездятся примерно в одинаковых местах (как живущие на скалах кайры и гагары), то тут форма яиц будет зависеть уже от других, более очевидных вещей.
Яйца с хвостом, двойным желтком и другие аномалии: что они означают
Странные формы яйца могут быть предупредительными знаками об изменениях в здоровье птицы, но чаще всего говорят о нестабильной работе репродуктивной системы конкретной курицы
Для начала вспомним, как работает репродуктивная система курицы, которая состоит из яичника и яйцевода. Яичник содержит все яйцеклетки, которые он когда-либо будет иметь, и начинает преобразовывать яйцеклетки в яичные желтки, когда яйцеклетка становится зрелой.
При правильных условиях освещения гормоны стимулируют яйцеклетку к превращению в желтки.
Желтки высвобождаются из яичника в яйцевод, когда достигают нужного размера и движутся по яйцеводу, приобретая белки, мембраны, цвет (если есть) и оболочку. Для яйца требуется приблизительно 25 часов, чтобы завершить добавление яичного белка, оболочек и скорлупы. Вскоре после того, как яйцо отложено, процесс начинается снова.
Яйца могут быть фертильными и инфертильными, то есть оплодотворенными или нет. Что же касается странностей, то вот самые распространенные.
Двойные желтки
Обычно появляются у молодых кур, когда репродуктивная система еще не настроилась и выделение желтка происходит неправильно: два желтка движутся по яйцеводу вместе.
Кроме того, некоторые куры генетически предрасположены к откладыванию яиц с двумя желтками.
Нет желтка
Явление, известное как «петушиное яйцо», также характерно для неустановившейся репродуктивной системы молодой птицы.
Впрочем, яйца без желтка могут быть и у взрослых несушек, когда кусок ткани из репродуктивного тракта высвобождается, обманывая репродуктивные железы курицы. И они обрабатывают его как желток, создавая из него яйцо.
Яйца с кровью
Когда небольшое количество крови из яичника соединяется с желтком по репродуктивному тракту, в яйце появляется пятно крови.
Это обычно происходит у старых кур, которые имеют дефицит витамина А.
Резиновые и деформированные яйца
Вместо твердой внешней части у этих яиц полностью отсутствует скорлупа, и они имеют только мягкую мембрану, в которой содержится желток и белки. Слабая скорлупа говорит о дефиците кальция, фосфора или витамина D, а также в целом о несбалансированном рационе или стрессе. Причинами резинового яйца могут быть вши, кишечные паразиты и даже процесс естественной линьки.
Гофрированные (сморщенные) яйца означают дефицит меди.
Деформированные яйца – это всегда сигнал для птицевода обратить внимание на здоровье птицы, так как они могут быть вызваны инфекционным бронхитом, обратите на это внимание!
А вы когда-нибудь видели яйцо с хвостом?
Такое происходит, когда яйцо застревает в яйцеводе, и обзаводится вот таким придатком. Если бы владелец птицы жил в средние века, то отправился бы прямиком на костер за колдовство и знакомство с нечистой силой.
О цвете яиц
Все скорлупки изначально белые. У окрашенных яиц пигмент добавляется в скорлупу немного позже в процессе формирования.
Яичные скорлупки содержат пигментный протопорфирин (побочный продукт гемоглобина), который находится только на поверхности скорлупы. Коричневый пигмент применяется при образовании последнего слоя яйца, он довольно легко стирается и не окрашивает внутреннюю поверхность.
Синие и зеленые яйца получаются за счет пигмента ооцианина (побочный продукт образования желчи). Цвет наносится на ранней стадии формирования оболочки и пронизывает всю.
Синюю окраску нельзя стереть. Некоторые породы естественным образом производят синие яйца, например, арауканы.
Белые яичные скорлупы, как очевидно, вообще не имеют пигмента.
Неравномерная, полосатая, пятнистая или крапчатая окраска скорлупы является результатом неравномерного распределения пигмента при прохождении яйцеклетки через яйцевод.
Вывод. Держите своих кур в комфортных условиях без стресса. При дефиците кальция добавьте в рацион толченые раковины ракушки, скорлупу яиц или известняк.
Правильное кормление и отсутствие болезней позволит репродуктивной системе животного работать без сбоев.
Если курица постоянно откладывает причудливые яйца без объективных причин, возможно, причина в наследственности.
Если нет никаких признаков болезни, а птица просто откладывает случайное странное яйцо, беспокоится не стоит.