Изследователи от университета в Кент откриха универсална математическа формула, която може да опише всяко птиче яйце, което съществува в природата, нещо, което никога досега не е постигнато.
Формата на яйцето отдавна привлича вниманието на математици, инженери и биолози от аналитична гледна точка.
Формата е високо оценена заради еволюцията си, тъй като е достатъчно голяма, за да инкубира ембрион, достатъчно малка, за да излезе от тялото по най-ефективния начин, вместо да се търкаля, след като е положена, структурно достатъчно здрава, за да понесе тежестта и да роди 10,500 XNUMX видове, оцелели от динозаврите. Яйцето се нарича „перфектната форма“.
Анализът на всички форми на яйцето използва четири геометрични форми: сфера, елипсоид, яйцевидна и крушовидна (конична) форма с математическа формула на крушовидна форма, която все още не е изведена.
Обичайното възприемане на „яйцевидна“ форма е овална, със заострен край и тъп край, и най-широката точка, най-близо до тъпия край, донякъде като кокоше яйце. Нещата обаче могат да бъдат много по-прости (както в случая на сферични яйца, наблюдавани при сови, например) или много по-сложни (както в случая с крушовидни яйца, наблюдавани при катерици, бекасини и два от най-големите видове пингвини) . Данните показват, че формата на яйцето се определя преди образуването на черупката и от подлежащите мембрани.
Защо яйцето е еволюционно оформено по този начин е изненадващо слабо разбрано. Тоест, въпреки че има някои предишни изследвания за развитието на яйцевидната форма, ние не знаем точно как е възникнал този процес. В този контекст най-голямо внимание в това проучване е привлечено към крушовидни яйца (включени в това проучване, за да направят формулата универсална). При обикновените бекаси формата на круша е адаптивна черта, която гарантира, че четирите яйца (неизменно) „прилягат заедно“ в гнездото (със заострени ръбове навътре), за да се осигури максимална инкубационна зона под майката.
Изследователите въвеждат допълнителна функция във формулата с форма на яйце, като разработват математически модел, който да пасне на напълно нова геометрична форма, характеризираща се като последен етап от еволюцията на сферичния елипсоид, който е приложим към всяка геометрия на яйцето.
Тази нова универсална математическа формула за формата на яйцето се основава на четири параметъра: дължина на яйцето, максимална ширина, изместване на вертикалната ос и една четвърт от диаметъра на яйцето.
Тази дълго търсена универсална формула е значителна стъпка в разбирането не само на формата на самото яйце, но и как и защо се е развило, като по този начин прави възможни широко разпространени биологични и технологични приложения.
Математическите описания на всички основни форми на яйца вече са намерили приложение в изследванията на храните, машиностроенето, селското стопанство, биологията, архитектурата и аеронавтиката. Като пример тази формула може да се приложи при инженерната конструкция на тънкостенни яйцевидни съдове, които трябва да са по-здрави от типичните сферични.
Тази нова формула е важен пробив с много приложения, включително:
1. Компетентно научно описание на биологичен обект.
Сега, когато едно яйце може да бъде описано с математическа формула, работата в областта на биологичната таксономия, оптимизирането на технологичните параметри, инкубацията на яйцата и подбора на домашни птици ще бъде значително опростена.
2. Точно и просто определяне на физическите характеристики на биологичен обект.
Външните свойства на яйцето са жизненоважни за изследователи и инженери, които разработват технологии за инкубиране, обработка, съхранение и сортиране на яйца. Има нужда от прост процес на идентификация, използващ обема на яйцето, площта, радиуса на кривината и други показатели, за да опишат контурите на яйцето, предоставени от тази формула.
3. Бъдещо инженерство, вдъхновено от биологията.
Яйцето е естествена биологична система, изследвана за проектиране на инженерни системи и най-новите технологии. Геометричната фигура с форма на яйце е възприета в архитектурата, като покрива на Лондонското сити и небостъргача Mary X, и строителството, тъй като може да издържа на максимални натоварвания с минимален разход на материал, към които тази формула вече може лесно да се приложи .
„Биологичните еволюционни процеси, като образуването на яйца, трябва да се изучават за математическо описание като основа за изследвания в еволюционната биология, както е показано от тази формула. Тази универсална формула може да се приложи в ключови дисциплини, особено в хранително-вкусовата промишленост, и ще послужи като тласък за по-нататъшни изследвания, вдъхновени от яйцето като обект на изследване“, каза водещият автор на изследването Дарън Грифин. Професор по генетика в университета в Кент.
Справка: „Яйце и математика: представяне на универсална формула за форма на яйце“ от Валерий Г. Нарушин, Майкъл Н. Романов и Дарън К. Гриф, 23 август 2021 г., Анали на Нюйоркската академия на науките.
DOI: 10.1111 / няс.14680
Източник: Перфектната форма? Изследванията най-накрая разкриват древно универсално уравнение за формата на яйце – УНИВЕРСИТЕТ В КЕНТ
Снимка: Изображения на яйца от четирите основни форми на следните видове птици: (А) щраус, кръгъл; (B) ему, елипсовидна; (C) пойни птици, яйцевидни; (D) орел, яйцевиден; и (E) къри, крушовидна форма; с техните теоретични контури (в десните графики). Изображенията на яйцата са взети от Wikimedia Commons. Кредит: Дарън Гриф и др.
