14. mája 2021
Tvar vajíčka

Prečo má vajíčko tvar vajíčka?

Veľa vecí sa v prírode na seba podobá. Napríklad melón, oko a Slnko majú podobný tvar. Tvar je podobný, no príčina je rôzna. Melón sa snaží vtesnať čo najviac objemu do čo najmenšej plochy zelenej kôry. Oko sa potrebuje otáčať do rôznych smerov. Atómy v Slnku sa snažia znížiť svoju gravitačnú energiu. Matematika nám odhaľuje, že optimálnym tvarom na každú z týchto požiadaviek je práve guľa. Univerzálnosť geometrie má matematický pôvod.

Symetria je bežnou – aj keď nie nevyhnutnou – súčasťou optimálnych riešení. Najkratšia spojnica dvoch bodov je rovná čiara, najmenšie povrchové napätie má guľatá kvapka, najlepšie rozdelenie pravdepodobností pri hre kameň-papier-nožnice je rovnomerné. Symetria je jedným z najužitočnejších nástrojov fyziky, mnohé úlohy by sme bez nej nedokázali vyriešiť. Symetria je cestou k jednoduchosti.

Po takomto úvode by sa mohol text ubrať do polí časticovej fyziky. Fyzikálne zákony majú tiež svoju symetriu, ktorá je však v niektorých prípadoch narušená; obe tieto skutočnosti majú nesmierne zaujímavé dôsledky. My sa však vydáme iným smerom. O dosť iným. Pozrieme sa na otázku, prečo vajíčka nie sú dokonale symetrické, teda prečo nemajú tvar dokonalej gule.

Možno ste počuli, že ich tvar im poskytuje pevnosť – zopár vajíčok unesie váhu celého človeka. Neguľatý tvar vajíčok zas môže brániť tomu, aby sa neskotúľali z hniezda; zároveň ich však vták dokázal ľahko zniesť. Odpoveď však podľa výskumu súvisí s niečím iným – s telom vtáka, v ktorom vznikajú.

Neguľatosť vtáčích vajíčok charakterizujú dve hodnoty: eliptickosť a asymetria. Eliptickosť hovorí o ich natiahnutí, teda ako veľmi sa líši šírka a výška. Asymetria zas hovorí o rozdiele hornej a dolnej strany, teda inými slovami, či je jeden koniec vajíčka špicatejší, ako druhý. Výskum publikovaný v Science sa pozrel na tieto dve vlastnosti pri 1400 rôznych druhov vtákov.

Porovnanie tvarov vajíčok, stoddard et al/Science.

Porovnanie tvarov vajíčok, stoddard et al/Science.



Analýza ukázala, že eliptickosť ide s asymetriou ruka v ruke. Jeden extrém tvoria vajíčka sovky kobcovitej, ktoré sú takmer guľaté. Na opačnej strane sú až kužeľovité vajíčka alky tenkozobej. S čím súvisí to, či vták znáša guľaté alebo čapaté vajíčka? Analýza ukázala, že poloha vajíčka na ‘grafe čapatosti’ súvisí s náročnosťou letov, ktoré vták robí. Napríklad vták, ktorého telo je evolúciou vykresané tak, aby efektívne znášalo dlhé migračné lety, bude mať natiahnutejšie vajíčko – aby lepšie pasovalo.

Prečo má teda vajíčko tvar vajíčka? Univerzálna odpoveď neexistuje, rovnako, ako neexistuje univerzálny tvar vajíčka. V každom prípade ide o evolučný kompromis medzi samotným vajíčkom a telom vtáka, v ktorom vzniká – hlavne, čo sa týka jeho letových vlastností.

[Samuel]

Popularizačný článok
https://www.sciencealert.com/researchers-have-discovered-why-bird-eggs-are-egg-shaped

Odborný článok
https://science.sciencemag.org/content/356/6344/1249

Pridaj komentár