鸟卵形状的演化根据卵的形状能看出鸟善不善

写在前面:前段时间出差任务比较多,业余时间基本上也都在赶着翻译书,好久没有更新内容,深感愧疚。6月23日,《Science》上发表了一篇鸟卵形状形成的论文,读了一下觉得挺有意思,研究组的组会上也学习分享了一下,这里就把这篇论文的研究内容和发现和大家一起分享,顺带分享一下我自己的想法。

鸟卵是什么形状的?椭圆形。或许很多人都会这样答道,毕竟我们生活中常见到的鸡蛋、鸭蛋或者鹌鹑蛋基本上都是这个形状。当然,即使是像我这样在野外研究鸟类繁殖的人士,平时见到的鸟蛋基本上也都是椭圆形的,而且是不规则的椭圆,即一头尖一头钝。但是,这个世界有着如此复杂的多样性,鸟卵的形状也不例外。例如一些猫头鹰的卵就如同一个高尔夫球一样,是个圆球;而在悬崖上筑巢繁殖的一些海鸟,产的卵则尖的如同一个圆锥体;而几维鸟和蜂鸟产的卵就接近一个标准的椭圆,没有明显的钝端和尖端。

(这是酒红朱雀的卵,大部分常见的鸟卵都是这样形状,拍摄于甘肃莲花山)

(领角鸮的卵,确实比较接近于一个圆球,拍摄于云南哀牢山)

Why?鸟卵的形状为什么会有那么大的差异?概括性的解释是这些鸟卵的形状是不同鸟类生活史特征的一种适应性结果,换句话说就是每种鸟类为了适应各自的生存环境,有了不同的生活方式并且有了与之相适应的卵的形状(这个说法几乎可以用来解释各种生物的特征或者一些习性,其实等于没说)。当然,也有很多具体的假说来解释鸟卵的形状差异。例如,一些在悬崖上筑巢的鸟,所产的卵大多为圆锥形,这种形状的卵可以防止滚动时掉落悬崖;卵的形状可能和窝卵数有关,可能有助于提高孵化效率;卵的形状可能和鸟类的饮食以及发育模式等有关;也有假说认为鸟类适应飞行的一些身体结构的变化也影响了鸟卵的形状,例如骨盆、下腹部以及输卵管的大小。每种假说似乎都能自圆其说,但如果没有验证的话,假说就永远是假说,并没有太实际的意义。以往的一些验证性工作往往局限于一些小的类群或者样本量非常小,也没有考虑鸟卵的形态学数据以及相关的生活史参数。

(自Science网站)

6月23日,著名学术杂志《Science》上的一篇封面论文Avianeggshape:Form,function,andevolution则从大的分类尺度上,结合了鸟卵的形态数据,鸟类的生活史参数以及环境因素,对这一问题进行了探讨。来自普林斯顿大学、新加坡南洋理工大学,以色列海法大学,英国布里斯托大学,伦敦帝国学院以及哈佛大学的研究人员,通过对35个现存目和两个灭绝目的多种鸟类,枚卵的测量,进行了形态学的分析,利用这些数据提取了两个量化形态学差异的指标(椭圆程度和不对称程度);同时还建立了一个机械学模型来阐释卵的形状在输卵管里的形成原因;最后,研究人员引入了系统发育树,在更广的类群尺度上,结合了物种的关键生活史特征和环境参数,来探讨与卵的形状演变有关的影响因素。

(余种卵在二维界面上的呈现,在作者原图基础上添加了鸟类图片,图片来自HBWAlive)

在文中,作者们引入了一个参数HWI(Hand-wingIndex)来代表鸟类的飞行能力,HWI的计算公式为HWI=(最长的初级飞羽末端到第一次级飞羽末端的距离)/翅长(翼角到初级飞羽末端的距离),这个指数是在收翅状态下测量的。HWI指数越高则说明翅膀越狭长,飞行速度或者能力越高,例如雨燕、鸻鹬类、鸥类等。HWI指数越低则说明翅膀接近椭圆形,飞行速度或者能力越弱,例如鸡形目鸟类,以及麻雀等一些不迁徙的雀形目鸟类。

(几种代表性的翅型



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