Размеры животных. Почему они так важны - Шмидт-Ниельсен К.
Скачать (прямая ссылка):
Яйцо колибри может весить менее 0,3 г, а яйцо страуса — свыше 1 кг, в 3000 раз больше. Масса же птиц, откладывающих эти яйца, различается в 30 ООО раз — от Згу колибри до 100 кг у страуса. Самая крупная птица, которая когда-либо жила на Земле, — слоновая птица (эпиорнис) с Мадагаскара — достигала в высоту, по-видимому, 3 м и имела массу свыше 500 кг (Feduccia, 1980). Ее гигантское яйцо весило около 10кг, т. е. в 10 раз больше, чем яйцо страуса, и в 30 000 раз больше, чем яйцо колибри.
Всем нам знакомы куриные яйца. Только что отложенное яйцо весит около 60 г, и если его держать в тепле, переворачивая время от времени, при подходящей влажности, то через 21 сут, когда масса яйца уменьшится до 51 г, из него вылупится цыпленок. За это время яйцо поглотит 6 л кислорода (рис. 4.1) и выделит 4,5 л двуокиси углерода. Оно также потеряет некоторое количество воды в виде водяного пара, что уменьшит его общую массу на 9 г, или на 15% его первона-
Рис. 4.1. В только что отложенном курином яйце есть все необходимое для формирования полностью развитого цыпленка, за исключением кислорода. В течение 21 сут инкубации яйцо поглощает 6 л кислорода, выделяет 4,5 л двуокиси углерода и
11 л водяного пара. Только что отложенное яйцо весит 60 г; непосредственно перед вылуплением оно весит 51 г, вылупившийся цыпленок — 39 г.
чальиой массы. Вылупившийся цыпленок весит 39 г, остальное приходится на скорлупу и подскорлуповые оболочки; общие затраты энергии, необходимой для того, чтобы из оплодотворенного яйца развился цыпленок, составляют около 30 ккал. Это почти третья часть первоначального запаса энергии в 100 ккал.
Куриное яйцо — хорошо известный пример. А что можно сказать относительно яиц, которые гораздо меньше или гораздо больше? Мы можем рассматривать вопросы размеров и масштаба исходя из двух точек зрения: размеров птицы, которая отложила яйцо, или размеров самого яйца. Оба подхода дают интересную информацию.
Условия, которые должны выполняться
Каковы требования к яйцу? Прежде всего оно должно быть механически достаточно прочным, чтобы удерживать жидкое содержимое, выдерживать вес курицы при насиживании и не разбиваться, когда его переворачивают в гнезде. Вместе с тем скорлупа должна быть достаточно тонкой, чтобы цыпленок смог разломать ее и выйти из яйца в конце периода инкубации, поскольку родители при этом никакой помощи не оказывают.
Далее, скорлупа должна обеспечивать поступление кислорода внутрь и выход двуокиси углерода наружу. Материал твердой скорлупы — углекислый кальций (карбонат кальция) — непроницаем для газов, поэтому газообмен происходит через поры в скорлупе. Твердая скорлупа обычного куриного яйца цронизана 10 тысячами пор, диаметр каждой из которых составляет около 17 мкм. Однако испарение воды из яйца не должно превышать определенных пределов, строго соответствующих времени инкубации. Эти противоположные требования, очевидно, успешно выполняются, поскольку существуют самые разнообразные вариации в количестве и размерах пор, кото-
Энергия Кислород
~ 30 ккал 6 л (8,6 г)
Водяной пар Двуокись углерода
11 л (8,8 г) 4,5 л (8,8 г)
рые отвечают потребностям развития яиц, различающихся по массе в 30 ООО раз.
На множество вопросов, возникающих при изучении яйца птицы, ответили профессор Гермаи Ран (Hermann Rahn) и его сотрудники из Университета в Буффало, которые провели большую серию тщательных исследований и изучили обширную литературу. Большая часть того, о чем говорится ниже, основана на данных, полученных Раном, на более раннюю весьма обширную и ценную литературу будет сделано лишь несколько ссылок.
Размеры яйца и размеры птицы
Ран и его сотрудники опубликовали обзор, основанный на данных о размерах яиц 800 видов птиц; эти результаты были получены наиболее выдающимися орнитологами мира. При обработке данных Ран с сотрудниками пользовались методом, предложенным Хаксли (Huxley, 1927). Этот метод заключается в построении графиков зависимости массы яйца от массы тела. График строится в логарифмическом масштабе. Линии регрессии для разных отрядов и семейств характеризуются одинаковым наклоном, составляющим в среднем 0,675. Однако коэффициенты пропорциональности (они находятся как пересечения линий регрессии с ординатой при массе тела, равной единице) различны в каждой группе.
В связи с последним положением возникает трудный вопрос, на который невозможно ответить, основываясь лишь иа теоретических предпосылках: правильно ли считать наклон линии регрессии, равный 0,67 и вычисленный для разных групп, характерным для птиц в целом, или следует собрать все измеренные яйца в одну большую серию и вычислить этот коэффициент для всех птиц? Если сделать это, то общее уравнение регрессии для массы яйца (ЛГЯйца, г) на массу тела (Мт, г) будет следующим:
Мяйца = 0,277МТ0»770. (1)
Почему же наклон получается другим? Это различие легко объяснить. Для каждой группы птиц линия регрессии охватывает область разнообразных размеров, и хотя линии параллельны, у мелких птиц наблюдается тенденция к более низкому коэффициенту (возможно, из-за большего размера кладки), а у больших птиц, напротив, к более высокому коэффициенту. Это поворачивает всю линию против часовой стрелки, увеличивая тем самым ее наклон.
