比“先有雞還是先有蛋”更蛋疼的問題！

說到鳥蛋，我們首先想到的第一個問題或許是：“先有雞還是先有蛋？”（如上圖）第一個問題很容易回答，從進(jìn)化的角度來看那肯定是先有蛋再有雞（簡單來說：鳥蛋的本質(zhì)是羊膜卵，首先出現(xiàn)在爬行動物中，比如海龜、蜥蜴和蛇，但是出現(xiàn)蛋這種構(gòu)造的時候，鳥類還沒有從它們的“近親”恐龍那里分化出來吶）。緊接著大家留意到的可能是另外一個問題：“鳥蛋為什么會有不同的形狀？”（見下圖）。

這個問題一直讓很多科學(xué)家們著迷，因為鳥蛋的大小、形狀和花紋確實(shí)令人眼花繚亂，包括幾乎對稱的球體和更細(xì)長、圓錐形的形狀。有研究通過測量各種鳥類的蛋，收集橢圓率和不對稱比例的參數(shù)進(jìn)行比較，發(fā)現(xiàn)大多數(shù)鳥類的蛋都是橢圓形略不對稱的（沒錯，梨形！注意下圖密集的橙色點(diǎn)）。

關(guān)于這個問題的解釋有很多種，曾經(jīng)一篇刊載在《實(shí)驗生物學(xué)》雜志（Journal of Experimental Biology）上的文章，觀察了一種生活在北極附近峭壁上卻不筑巢的崖海鴉（Uria aalge），它們的卵是梨形的。而這篇文章的作者之一，美國伊利諾伊大學(xué)香檳分校的生物學(xué)家馬克·豪伯（Mark Hauber） 解釋說：“梨形結(jié)構(gòu)會限制蛋的滾動范圍，如果一只親鳥不小心踢了一枚蛋，這枚蛋也不會從懸崖上掉下來?！?/p>

還有人認(rèn)為環(huán)境選擇同樣可以塑造鳥蛋的形狀。比如，某些蛋的形狀能夠有助于在鳥巢中放下更多枚蛋，并且讓空氣流通，氧氣能夠在雛鳥發(fā)育過程中更為有效地通過蛋殼上的氣孔進(jìn)入蛋內(nèi)。

去年，普林斯頓大學(xué)（Princeton University）的進(jìn)化生物學(xué)家瑪麗·卡西·斯托達(dá)德（Mary Cassie Stoddard）牽頭的一項研究，從鳥類家族的1400個物種中挑選了50000個鳥蛋進(jìn)行研究。提出了一個聞所未聞的新觀點(diǎn)：飛行能力越強(qiáng)的鳥類蛋越“瘦”？（如下圖）而這一消息也登上了各種生物網(wǎng)站的頭條。斯托達(dá)德解釋說：“善于飛行的鳥演化出了流線型的身體，這影響了它們蛋的形成過程。”

然而，有研究人員對這一新觀點(diǎn)持懷疑態(tài)度。英國謝菲爾德大學(xué)（University of Sheffield）的進(jìn)化生物學(xué)家蒂姆·伯克黑德（Tim Birkhead）說，這一發(fā)現(xiàn)“挑起了爭議”，提出了問題，他研究了幾十年的鳥類，并與數(shù)學(xué)家一起工作了數(shù)年，想出了測量鳥蛋形狀更好的方法。研究發(fā)現(xiàn)，飛行能力僅僅解釋了鳥蛋4%的種間差異。提出這一理論的斯托達(dá)德解釋說，雖然比例較低，但對于經(jīng)典的大數(shù)據(jù)復(fù)雜研究，這一結(jié)論仍然很重要。而這一比例對于伯克黑德和他的團(tuán)隊來說是一個好消息，這促使他們加強(qiáng)了對另一種解釋的深入研究。

近期，伯克黑德的研究團(tuán)隊指出：鳥蛋的孵化條件（包括巢的位置和鳥類如何孵化它們的卵），在解釋鳥蛋形狀的演化方面比“飛行能力”更重要。今年八月底，伯克黑德在第二屆歐洲和北美進(jìn)化生物學(xué)聯(lián)合大會上發(fā)表了演講，著重于研究崖海鴉，一種在英國被稱作海鸚鵡的鳥。自19世紀(jì)40年代以來，它的蛋因其色彩和圖案美麗且變化多端而備受鳥蛋收集者的垂涎（如下圖，均為崖海鴉的卵）。

研究這種鳥類的伊利諾伊大學(xué)的行為生態(tài)學(xué)家馬克·豪伯解釋說：“崖海鴉梨形的蛋屬于形狀比較極端的類型，因為它的蛋最不對稱，而且橢圓率最高”。而這種鳥類以每平方米70個個體的密度在狹窄的巖壁上筑巢，直接在巖壁上產(chǎn)下一枚約重100g帶有藍(lán)色斑點(diǎn)的卵（如上圖）。

在訪問其中一個巢區(qū)時，伯克黑德教授對鳥蛋的形狀可能在防止鳥卵因為意外滑落使得親鳥喪失它們后代方面的作用感到震驚。為了測試這個想法，他準(zhǔn)備了兩種鳥蛋，一個崖海鴉的蛋（梨形）和一個它的親緣物種——刀嘴海雀（Alca torda）的橢圓形蛋 。他把這兩種蛋放在懸崖的不同地方，然后觀察哪一種鳥的蛋在崖壁上更不容易滾落。

事實(shí)證明，崖海鴉的蛋比刀嘴海雀的蛋更穩(wěn)定，特別是在陡峭的坡面上。當(dāng)他們在實(shí)驗室里測試這個想法時，伯克黑德教授的團(tuán)隊得到了類似的結(jié)果。他們計算了崖海鴉和刀嘴海雀蛋需要多長時間才能從陡峭的坡面上滑落下來。當(dāng)然，在這個實(shí)驗里，科學(xué)家們用砂紙覆蓋在坡面上以模仿懸崖的粗糙表面。

總的來說，鳥蛋越尖（由最寬和最窄部分之間的距離越遠(yuǎn)），它在平面上去抑制滾動的作用更明顯，伯克黑德教授在8月的會議上和他的論文里面指出了這個發(fā)現(xiàn)。這種形狀不會減慢滾動的蛋; 相反，他強(qiáng)調(diào)的是，這種形狀首先使蛋不會開始滾動。伯克黑德教授補(bǔ)充說，蛋通過“躺”在它的長軸上，一個崖海鴉蛋與更多的地面接觸，因此更有可能留在陡峭的崖壁平面上，即使是親鳥轉(zhuǎn)換位置并暫時停止用足趾來控制住鳥蛋?！皩τ谘潞ｘf來說，鳥蛋的形狀允許它們可以停在在那些陡峭的山坡上，”科林斯堡科羅拉多州立大學(xué)的進(jìn)化生物學(xué)家福特·科林斯說（Fort Collins）說，他沒有參與這項研究工作。

在另外一項研究中（如上圖），伯克黑德教授和他的同事評估了30個鳥類物種的蛋形和巢址之間的關(guān)系，包括崖海鴉的近緣物種（海雀等種類）和企鵝，它們的蛋有各種各樣的形狀和大小。他們還評估了鳥蛋和窩卵數(shù)大小對蛋形狀的潛在作用，胚胎發(fā)育模式以及父母在巢孵蛋時的姿勢。他們得出結(jié)論，巢址解釋了三分之二的鳥蛋形狀變異，盡管親鳥的孵化姿勢也發(fā)揮了作用，他們的這項研究發(fā)表在英國的鳥類雜志Ibis上。

與此同時，在紐約城市大學(xué)，豪伯教授和紐約亨特學(xué)院的研究生黑斯（Ian Hays）也在評估鳥蛋形狀對崖海鴉及其近緣物種鳥蛋的保護(hù)作用。他們首先設(shè)計了一種精確評估鳥蛋形狀復(fù)雜性方面的方法，例如曲率和尖銳度的變化。然后他們根據(jù)來自11個物種的380個真實(shí)鳥蛋設(shè)計了模型蛋，包括崖海鴉和刀嘴海雀 - 所有這些都填充了硅質(zhì)的“蛋黃”。最后，使用3D打印機(jī)，他們制作了27個各種形狀的鳥蛋并進(jìn)行了測試它們?nèi)绾卧诓煌盖统潭鹊男逼律弦苿印?/p>

在相當(dāng)平坦的斜坡上，偏圓錐形蛋不太可能直線滾動。因此，在陡峭的山坡上，一只梨形滾動的蛋更有可能在原地打轉(zhuǎn)并最終停留在懸崖壁上（如上動圖），豪伯教授和黑斯的研究結(jié)果發(fā)表在“實(shí)驗生物學(xué)雜志（Journal of Experimental Biology）”上。相比之下，細(xì)長的蛋在陡峭的斜坡上相對容易滾動，更對稱的蛋也是如此?！笆褂?D打印的鳥蛋是一個好主意，”伯克黑德教授說。然而，他有點(diǎn)懷疑使用3D模型是否真的可以模仿鳥卵的運(yùn)動。

兩組研究似乎得出了相同的結(jié)論：“對于鳥蛋形狀而言，保持在原位置的重要性是比“飛行能力”更可靠的解釋”，馬薩諸塞州南哈德利曼荷蓮女子學(xué)院（Mount Holyoke College）的進(jìn)化生物學(xué)家帕特里夏·布蕾楠博士（Patricia Brennan）評論說。她并沒有參與這些研究工作。 “鳥蛋的形狀對于蛋的穩(wěn)定性是至關(guān)重要的，它決定了鳥蛋之所以不會從懸崖上掉下來?！?/p>

斯托達(dá)德博士在其研究中使用了更多的鳥蛋樣本，以證實(shí)了她的結(jié)論。然而，“像崖海鴉及其近緣物種這樣較少的物種，可能并不總是遵循鳥蛋在全球鳥類范圍內(nèi)所展現(xiàn)的規(guī)律”。布蕾楠對斯托達(dá)德博士的研究這樣評價。面對不同研究結(jié)果的爭議，斯托達(dá)德博士認(rèn)為： “鳥卵的形狀進(jìn)化在幾個世紀(jì)以來一直是個未能解決的難題”。但從目前不同研究的爭議來看，這個問題仍未能完美地解決?！罢l知道呢？也許明年我們就可以解決這個問題了”，斯托達(dá)德博士躊躇滿志地說。

參考文獻(xiàn)略

文章來源：推鳥

編輯：Pierre