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


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, NATIONAL GEOGRAPHIC CREATIVE

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


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

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


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

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


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

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


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
()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 。」