A Kenti Egyetem kutatói egy univerzális matematikai képletet fedeztek fel, amely leírhatja a természetben létező bármely madártojást, amit korábban soha nem sikerült elérni.
A tojás alakja analitikai szempontból régóta felkeltette a matematikusok, mérnökök és biológusok figyelmét.
A formát nagyra értékelték fejlődése miatt, mivel elég nagy ahhoz, hogy egy embriót inkubáljon, elég kicsi ahhoz, hogy a leghatékonyabb módon jöjjön ki a testből, nem pedig lerakás után, szerkezetileg elég erős ahhoz, hogy elbírja a terhet és 10,500 XNUMX születést szüljön. fajok, amelyek túlélték a dinoszauruszokat. A tojást „tökéletes alaknak” nevezik.
Az összes tojásforma elemzése négy geometriai alakzatot használ: egy gömböt, egy ellipszoidot, egy tojás alakút és egy körte alakú (kúpos) formát, a körte alakú alakzat matematikai képletével, amelyet még le kell vezetni.
A „tojás alakú” forma szokásos felfogása ovális, hegyes és tompa végű, és a tompa véghez legközelebb eső legszélesebb pont, kissé tyúktojásszerű. A dolgok azonban sokkal egyszerűbbek (mint például a baglyoknál látható gömb alakú tojások esetében) vagy sokkal összetettebbek (mint a mókusoknál, szalonoknál és a két legnagyobb pingvinfajnál látható körte alakú tojások esetében) . Az adatok azt mutatják, hogy a tojás alakját a héj kialakulása előtt és az alatta lévő membránok határozzák meg.
Meglepően kevéssé érthető, hogy a tojás evolúciósan miért ilyen alakú. Vagyis bár vannak korábbi kutatások a tojásforma kialakulásával kapcsolatban, nem tudjuk pontosan, hogyan jött létre ez a folyamat. Ebben az összefüggésben a legtöbb figyelmet ebben a tanulmányban a körte alakú tojások kapják (amelyek a képlet univerzálissá tétele érdekében szerepelnek ebben a tanulmányban). A közönséges szalonoknál a körteforma olyan alkalmazkodó tulajdonság, amely biztosítja, hogy a négy tojás (mindig) „összeilleszkedjen” a fészekben (hegyes élekkel befelé), így biztosítva a maximális inkubációs területet az anya alatt.
A kutatók egy további funkciót vezetnek be a tojás alakú képletbe egy matematikai modell kifejlesztésével, amely egy teljesen új geometriai alakzathoz illeszkedik, amelyet a gömb alakú ellipszoid fejlődésének utolsó szakaszaként jellemeznek, és amely bármilyen tojásgeometriára alkalmazható.
Ez az új univerzális matematikai képlet a tojás alakjára négy paraméteren alapul: tojás hossza, maximális szélessége, függőleges tengelyeltolás és a tojás átmérőjének negyede.
Ez a régóta keresett univerzális képlet jelentős lépést jelent nemcsak magának a tojásnak a formájának megértésében, hanem annak megértésében is, hogyan és miért alakult ki, így lehetővé válik a széles körű biológiai és technológiai alkalmazások.
A tojások összes főbb formájának matematikai leírását már alkalmazták az élelmiszerkutatásban, a gépészetben, a mezőgazdaságban, a biológiában, az építészetben és a repülésben. Példaként, ez a képlet alkalmazható vékony falú, tojás alakú edények mérnöki felépítésére, amelyeknek erősebbnek kell lenniük, mint a tipikus gömb alakúak.
Ez az új formula fontos áttörést jelent számos alkalmazásban, többek között:
1. Egy biológiai objektum hozzáértő tudományos leírása.
Most, hogy egy tojás leírható matematikai képlettel, nagyban leegyszerűsödik a biológiai taxonómia, a technológiai paraméterek optimalizálása, a tojások keltetése és a baromfi kiválasztása terén végzett munka.
2. Egy biológiai objektum fizikai jellemzőinek pontos és egyszerű meghatározása.
A tojás külső tulajdonságai létfontosságúak azon kutatók és mérnökök számára, akik technológiát fejlesztenek a tojások inkubálására, feldolgozására, tárolására és válogatására. Szükség van egy egyszerű azonosítási eljárásra, amely a tojás térfogatát, területét, görbületi sugarát és egyéb mutatókat használja a tojás kontúrjainak leírására, amelyet ez a képlet biztosít.
3. A biológia által ihletett jövő mérnöki tervezése.
A tojás egy természetes biológiai rendszer, amelyet mérnöki rendszerek és a legújabb technológiák tervezésére tanulmányoznak. A tojás alakú geometriai figurát átvették az építészetben, így a londoni City és a Mary X felhőkarcoló tetején, valamint az építőiparban, mivel minimális anyagfelhasználás mellett maximális terhelést is elbír, amelyre ma már könnyen alkalmazható ez a képlet .
„A biológiai evolúciós folyamatokat, például a peteképződést, matematikai leírás céljából tanulmányozni kell, mint az evolúcióbiológiai kutatások alapját, amint azt ez a képlet is mutatja. Ez az univerzális képlet kulcsfontosságú tudományágakban, különösen az élelmiszeriparban alkalmazható, és lendületet ad a további kutatásokhoz, amelyeket a tojás mint vizsgálati tárgy ihletett” – mondta Darren Griffin, a tanulmány vezető szerzője. Genetika professzor a Kenti Egyetemen.
Hivatkozás: Valeriy G. Narushin, Michael N. Romanov és Darren K. Grif „Tojás és matematika: egy univerzális képlet bevezetése a tojás alakjához” fi n, 23. augusztus 2021., Annals of the New York Academy of Sciences.
DOI: 10.1111 / nyas.14680
Forrás: The Perfect Shape? A kutatás végül feltárta a tojás formájának ősi univerzális egyenletét – KENT EGYETEM
Kép: A következő madárfajok négy fő alakjának tojásairól készült képek: (A) strucc, kerek; (B) emu, elliptikus; (C) énekesmadarak, tojásdad; (D) sas, tojásdad; és (E) curry, körte alakú; elméleti körvonalaikkal (a jobb oldali grafikonokon). A tojásokról készült képek a Wikimedia Commonsból származnak. Köszönetnyilvánítás: Darren Grif et n et al.
