Forscher der University of Kent haben eine universelle mathematische Formel entdeckt, die jedes in der Natur vorkommende Vogelei beschreiben kann, was noch nie zuvor erreicht wurde.
Die Form des Eies hat aus analytischer Sicht seit langem die Aufmerksamkeit von Mathematikern, Ingenieuren und Biologen auf sich gezogen.
Die Form wurde für ihre Entwicklung hoch geschätzt, da sie groß genug ist, um einen Embryo zu inkubieren, klein genug, um auf die effizienteste Weise aus dem Körper zu kommen, anstatt sich einmal zu rollen, strukturell stark genug, um die Last zu tragen und 10,500 zu gebären Arten, die die Dinosaurier überlebt haben. Das Ei wird als „perfekte Form“ bezeichnet.
Die Analyse aller Eiformen verwendet vier geometrische Formen: eine Kugel, ein Ellipsoid, eine eiförmige und eine birnenförmige (konische) Form mit einer mathematischen Formel der Birnenform, die noch abgeleitet werden muss.
Die übliche Wahrnehmung einer „eiförmigen“ Form ist oval, mit einem spitzen Ende und einem stumpfen Ende und der breitesten Stelle, die dem stumpfen Ende am nächsten liegt, ähnlich wie bei einem Hühnerei. Die Dinge können jedoch viel einfacher sein (wie im Fall von kugelförmigen Eiern, die zum Beispiel bei Eulen zu sehen sind) oder viel komplexer (wie im Fall von birnenförmigen Eiern, die bei Eichhörnchen, Schnepfen und zwei der größten Pinguinarten zu sehen sind). . Die Daten zeigen, dass die Form des Eies vor der Bildung der Schale und durch die darunter liegenden Membranen bestimmt wird.
Warum das Ei evolutionär so geformt ist, ist überraschend wenig verstanden. Das heißt, obwohl es einige frühere Untersuchungen zur Entwicklung der Eiform gibt, wissen wir nicht genau, wie dieser Prozess zustande kam. In diesem Zusammenhang gilt die größte Aufmerksamkeit in dieser Studie birnenförmigen Eiern (in dieser Studie enthalten, um die Formel universell zu machen). Bei Bekassinen ist die Birnenform ein adaptives Merkmal, das dafür sorgt, dass die vier Eier (ausnahmslos) im Nest „zusammenpassen“ (mit den spitzen Kanten nach innen), um eine maximale Brutfläche unter der Mutter zu gewährleisten.
Die Forscher führen ein zusätzliches Merkmal in die eiförmige Formel ein, indem sie ein mathematisches Modell entwickeln, um eine völlig neue geometrische Form anzupassen, die als letzte Stufe in der Entwicklung des sphärischen Ellipsoids bezeichnet wird, das auf jede Eigeometrie anwendbar ist.
Diese neue universelle mathematische Formel für die Eiform basiert auf vier Parametern: Eilänge, maximale Breite, vertikaler Achsversatz und ein Viertel des Eidurchmessers.
Diese lang gesuchte universelle Formel ist ein bedeutender Schritt, um nicht nur die Form des Eies selbst zu verstehen, sondern auch, wie und warum es sich entwickelt hat, und somit weitreichende biologische und technologische Anwendungen möglich zu machen.
Mathematische Beschreibungen aller Hauptformen von Eiern haben bereits Anwendung in der Lebensmittelforschung, im Maschinenbau, in der Landwirtschaft, Biologie, Architektur und Luftfahrt gefunden. Als Beispiel kann diese Formel auf die technische Konstruktion von dünnwandigen eiförmigen Gefäßen angewendet werden, die stärker sein müssen als typische kugelförmige Gefäße.
Diese neue Formel ist ein wichtiger Durchbruch mit vielen Anwendungen, darunter:
1. Kompetente wissenschaftliche Beschreibung eines biologischen Objekts.
Jetzt, da ein Ei durch eine mathematische Formel beschrieben werden kann, wird die Arbeit im Bereich der biologischen Taxonomie, der Optimierung technologischer Parameter, der Inkubation von Eiern und der Auswahl von Geflügel stark vereinfacht.
2. Genaue und einfache Bestimmung der physikalischen Eigenschaften eines biologischen Objekts.
Die äußeren Eigenschaften des Eies sind entscheidend für Forscher und Ingenieure, die Technologien zum Ausbrüten, Verarbeiten, Lagern und Sortieren von Eiern entwickeln. Es besteht Bedarf an einem einfachen Identifizierungsprozess, der das Eivolumen, die Fläche, den Krümmungsradius und andere Indikatoren verwendet, um die durch diese Formel bereitgestellten Konturen des Eis zu beschreiben.
3. Von der Biologie inspiriertes Future Engineering.
Das Ei ist ein natürliches biologisches System, das für das Design von technischen Systemen und den neuesten Technologien untersucht wurde. Die eiförmige geometrische Figur wurde in der Architektur, wie dem Dach der City of London und dem Wolkenkratzer Mary X, und im Bauwesen übernommen, da sie maximalen Belastungen bei minimalem Materialverbrauch standhält, auf die diese Formel jetzt problemlos angewendet werden kann .
„Biologische Evolutionsprozesse wie die Eibildung müssen für eine mathematische Beschreibung als Grundlage für evolutionsbiologische Forschung untersucht werden, wie diese Formel zeigt. Diese universelle Formel kann in Schlüsseldisziplinen, insbesondere in der Lebensmittelindustrie, angewendet werden und wird als Anstoß für weitere Forschungen dienen, die vom Studienobjekt Ei inspiriert sind“, sagte der Hauptautor der Studie, Darren Griffin. Professor für Genetik an der University of Kent.
Referenz: „Ei und Mathematik: Einführung einer universellen Formel für die Eiform“ von Valeriy G. Narushin, Michael N. Romanov und Darren K. Grif fi n, 23. August 2021, Annals of the New York Academy of Sciences.
DOI: 10.1111 / nyas.14680
Quelle: Die perfekte Form? Forschung enthüllt schließlich uralte universelle Gleichung für die Form eines Eies – UNIVERSITÄT KENT
Bild: Abbildungen von Eiern der vier Hauptformen der folgenden Vogelarten: (A) Strauß, rund; (B) Emu, elliptisch; (C) Singvögel, eiförmig; (D) Adler, eiförmig; und (E) Curry, birnenförmig; mit ihren theoretischen Konturen (in den rechten Grafiken). Die Bilder der Eier stammen von Wikimedia Commons. Bildnachweis: Darren Grif et al.
