Яйца различных видов птиц различаются по весу, окраске, форме и степени симметрии. Однако большинство их имеют овальную, слегка вытянутую форму с одним более тупым и другим — более острым концом.
Колибри высиживают эллиптические яйца, совы — круглые, а ржанки — каплевидные, заостренные с одного конца. Причина, по которой яйца птиц имеют разную форму, интересовала ученых с давних времен.
Этим вопросом задавался даже греческий философ Аристотель, который ошибочно считал, что яйца, внутри которых развиваются птенцы мужского пола, имеют более заостренный конец.
Ответ на этот вопрос удалось наконец получить ученым из Принстонского университета, которые провели титаническую работу по изучению яиц и пришли к выводу, что форма яиц зависит от способности птиц отдельного вида к полету.
Согласно одному из традиционных объяснений, вытянутая форма яиц может мешать им скатываться из гнезд и позволяет проще проходить через клоаку.
«В отличие от классической гипотезы мы обнаружили, что полет может влиять на форму яиц. Птицы, которые хорошо летают, откладывают асимметричные или эллиптичные яйца. Вдобавок мы предположили, что мягкая мембрана яиц, а не их твердая скорлупа отвечает за все разнообразие их форм, которое мы наблюдаем в природе», — пояснила Мэри Касвелл, автор исследования, опубликованного в журнале Science.
Чтобы понять причину формирования яиц разной формы у разных птиц, международная команда ученых провела многошаговое междисциплинарное исследование с применением методов компьютерного моделирования и сравнительной биологии.
Для начала они изучили фотографии порядка 50 тыс. разнообразных яиц, принадлежащих 1400 различных видам птиц, живущим ныне и уже вымершим. Образцы были отобраны со всего земного шара и хранятся в базе данных Музея зоологии позвоночных в Беркли, Калифорния. Все они собирались натуралистами в течение XIX и XX века.
Чтобы формализовать описание различных форм яиц, ученые ввели всего два параметра — эллиптичность и степень асимметрии (отличие тупого конца от острого). Используя высокопроизводительные средства обработки изображений, а также описательные данные из той же коллекции, ученые смогли составить «карту» различных форм птичьих яиц. Так, самые асимметричные яйца оказались у песочника-крошки, наиболее эллиптические — у птичек малео с острова Сулавеси, которые откладывают их в нагретый солнцем песок или вулканический грунт.
Карта помогла заметить, что птицы, имеющие крылья, позволяющие им совершать эффективный с точки зрения аэродинамики полет и улетать далеко от гнезда, имеют более вытянутые и острые яйца.
«Вариации между размером и формой яиц у различных видов птиц не являются просто случайными, а связаны с различиями в экологии, в частности — способности каждого вида к уверенному и изящному полету», — пояснил соавтор Йозеф Тобиас из имперского колледжа Лондона.
Ученые считают, что яйца более вытянутой формы появляются у птиц, имеющих более гладкое, «аэродинамическое» тело, предназначенное к эффективному полету. Пингвины, которые не летают, но тоже имеют вытянутые яйца, — скорее исключение, подтверждающее правило, поскольку их тело имеет также обтекаемые формы для наименьшего сопротивления при плавании.
Те же птицы, что проводят много времени на земле, часто имеют более круглые яйца, для которых требуется более широкий яйцевод.