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.