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新研究中揭露惊人发现:蛋的形状和鸟类的飞行能力一起演化

苏拉威西冢雉(Indonesian maleo, Macrocephalon maleo)的蛋是罕见的长椭圆型。 PHOTOGRAPH BY IRA BLOCK

苏拉威西冢雉(Indonesian maleo, Macrocephalon maleo)的蛋是罕见的长椭圆型。 PHOTOGRAPH BY IRA BLOCK, NATIONAL GEOGRAPHIC CREATIVE

这幅静物影像呈现了各式各样的鸟蛋。鸟蛋的大小和外型变化多端。 PHOTOGRAPH BY FRANS LANTING, NATIONAL GEOGRAPHIC

这幅静物影像呈现了各式各样的鸟蛋。鸟蛋的大小和外型变化多端。 PHOTOGRAPH BY FRANS LANTING, NATIONAL GEOGRAPHIC CREATIVE

已灭绝的象鸟蛋(左)与现代的鸵鸟蛋,和雷根糖大小的蜂鸟蛋相比。 PHOTOGRAPH BY FRANS LANTING, NATIONAL GEOGRAPHIC

已灭绝的象鸟蛋(左)与现代的鸵鸟蛋,和雷根糖大小的蜂鸟蛋相比。 PHOTOGRAPH BY FRANS LANTING, NATIONAL GEOGRAPHIC CREATIVE

海鸽(common murre)是北美地区的一种海鸟,它们的蛋一端特别尖。 PHOTOGRAPH BY FRANS LANTING, NATIONAL GEOG

海鸽(common murre)是北美地区的一种海鸟,它们的蛋一端特别尖。 PHOTOGRAPH BY FRANS LANTING, NATIONAL GEOGRAPHIC CREATIVE

内布拉斯加州立大学博物馆内的鸟蛋搜藏,清楚展现了各种鸟蛋大异其趣的外型。 PHOTOGRAPH BY JOEL SARTORE, NATIONAL GEOGRA

内布拉斯加州立大学博物馆内的鸟蛋搜藏,清楚展现了各种鸟蛋大异其趣的外型。 PHOTOGRAPH BY JOEL SARTORE, NATIONAL GEOGRAPHIC CREATIVE

(36500365uux.cn报道)据美国国家地理(撰文:Hannah Lang 编译:钟慧元):史上第一次,科学家仔细研究了鸟蛋外形差异如何产生,并有了意外的发现。

苏拉威西冢雉的蛋呈长椭圆形,看起来可能很像马铃薯,但这种鸟一点其实也不懒散。

这种头上有硬盔的鸟类,几乎是一从蛋里孵出来就会飞了。

科学家多年来一直在思考,为什么不同种类的鸟,蛋的形状也会不同。有些学者推论,蛋的形状能保护蛋、让蛋坚固不易破裂,或是能妥贴地放在鸟巢里。亚里斯多德还曾经(错误地)主张,尖长的蛋是母的,比较圆的则是公的。

但一直都没有人进行整体研究来测试这些想法,玛莉‧史达德(Mary Stoddard)和同事则对这些说法心存疑窦。

「大家都注意到鸟的演化使鸟蛋有多采多姿、差异很大的外形——有圆滚滚的猫头鹰蛋,也有尖尖的鹬蛋。」普林斯顿的生态学家史达德说。

史达德的团队在一项新研究中揭露了一项惊人的发现:蛋的形状是和鸟类的飞行能力一起演化的。

展翅高飞

首先,科学家必须设法按照鸟蛋的外形来分类。他们关注在两个重点上:鸟蛋的不对称及椭圆率(椭圆的程度)。

这个团队想到以数学公式来描述分属1400种鸟类、总数将近5万颗的鸟蛋,把鸟蛋的形状标记在图表上。

谁的蛋最椭圆?冢雉的。而最不椭圆的鹬鸟蛋,也荣获最不对称的鸟蛋头衔,因为鹬鸟蛋的其中一端非常尖。这项研究的成果已发表在2017年6月23日的《科学》期刊。

研究人员接着进一步探索,鸟若是产下形状相近的蛋,它们的食性、鸟巢和解剖构造是否也相近。

举例来说,他们分析了鸟类的手翼指数(hand-wing index),这是一个描述鸟类飞行方式与效率的公式(译注:手翼指数是指翅宽和翅长的差异程度,指数越大、翅膀就越细长)。他们也分析了鸟类从出生地点开始迁徙飞行的能力。

结果显示,手翼指数较高的鸟类——也就是效率最好、因此也最会飞的鸟——产下的蛋是最不对称、最椭圆的。

「这发现令我们很震撼,鸟蛋形状差异的最佳解释之一竟然是鸟类的飞行能力。」史达德说。

「目前所有关于鸟蛋外形差异的假说中,这种理论起飞的时间还没有很长。」

恐龙线索

这项发现可能代表,当鸟类的身体持续演化成更适合飞行,蛋的形状可能也跟着一起演化了。

史达德并不知道为什么某些形状跟飞行能力较佳有关,但她怀疑,这可能是也与蛋壳膜(egg membrane)的性质有关,因为蛋壳膜比蛋壳更会影响蛋的形状。

就拿冢雉来说吧,它们已经演化成飞行高手,所以它们的蛋可能也跟着演化出这种长椭圆的外型,以配合它们能随时拔地起飞的流线体型。

研究人员也发现,即使是两足站立的兽足类肉食性恐龙——也就是鸟类的祖先──也是产下尖头蛋。

「这项资讯对于我们目前仅有的片面了解来说,真的非常有用。」剑桥大学的演化生物学家克莱儿‧史巴提伍(Claire Spottiswoode)说,这份研究报告的总结就是由她撰写。

「而且很令人振奋,因为这也启发了许多新疑问。」

企鹅是例外

根据研究团队的理论,或许有人会认为所有不会飞的鸟类都应该生出浑圆、对称的蛋。像鸵鸟蛋就是圆滚滚的。

然而,企鹅却和善于飞行的鸟类一样,生的是尖头蛋。他们目前的假说是,企鹅演化出的算是高强的水中飞行能力,史达德说。

「因为它们是游泳高手,所以影响飞行高手鸟蛋形状的演化过程,可能也会影响像企鹅这样的游泳高手。」




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