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為什麼蛋殼上的氣孔很重要?與雞蛋新不新鮮有關

2018-11-05 16:42新樂園 文/摘自《世界上最完美的物件:鳥蛋》

【文、圖/選自新樂園《世界上最完美的物件:鳥蛋》,作者柏克海德】

鳥蛋剛生下來時,內外兩層卵殼膜之間會隔出一個氣室。而當蛋離開母體冷卻之後,蛋的內...
鳥蛋剛生下來時,內外兩層卵殼膜之間會隔出一個氣室。而當蛋離開母體冷卻之後,蛋的內容物會收縮,這時候空氣會從氣孔鑽進蛋內,累積在這個鈍端的透鏡型空間之中。如果把蛋拿起來對著強光看,你就能看到氣室。 圖/ingimage

鳥類的胚胎在蛋裡發育時,會因為代謝高油脂的蛋黃而產生大量代謝水。如果這些水不能順利排除,胚胎就會因此溺死。蛋殼上的氣孔能讓水以水蒸氣的方式逸出蛋外,於是隨著胚胎逐漸發育,蛋的重量也逐漸變輕。有趣的是,雖然不同鳥類的蛋尺寸差異很大(最小的蛋只有零點三克,最大的則重達九公斤),孵育時間相差甚遠(從十天到八十天都有),蛋黃占全蛋的體積比也有很大差別(從百分之十四至六十七);但因胚胎發育而減少的水分重量卻幾乎永遠都是鳥蛋產下時初始總重的百分之十五。水蒸氣在胚胎發育時不斷散失的過程,可以確保胚胎體內的水含量從下蛋到孵化期間都保持相同比例。換句話說,鳥蛋剛產下時的含水量在天擇的過程中逐漸調整為適合的數值,讓體內的水分完全符合胚胎發育的需要。天擇調整水分的方式是改變蛋殼上的氣孔面積,讓所有胚胎發育時產生的水都能排出蛋外。鳥蛋排除水分的過程同時也會在蛋中製造出一塊空腔,這塊空腔稱為氣室,位於鳥蛋鈍端,體積大約占全蛋的百分之十五,讓胚胎在孵化前擁有足夠的空氣可以使用。

鳥蛋剛生下來時,內外兩層卵殼膜之間會隔出一個氣室。而當蛋離開母體冷卻之後,蛋的內容物會收縮,這時候空氣會從氣孔鑽進蛋內,累積在這個鈍端的透鏡型空間之中。如果把蛋拿起來對著強光看,你就能看到氣室。此外剝開的水煮蛋,蛋白扁平那端,也正是氣室所在(氣室會把蛋白往下壓平)。第一個探討氣室功能的人是十七世紀的威廉.哈維,他破除了當時認為從氣室位置可以看出胚胎性別的錯誤認知。氣室能告訴我們的不是胚胎性別,而是蛋的新舊程度:胚胎發育的過程中,氣室會越變越大,所以只要把蛋丟進水中就能知道蛋的新鮮程度或者幼雛的發育階段。會沉下去的蛋非常新鮮(幾乎沒有氣室),浮起來的蛋就有年紀了(氣室變得夠大)。

我們知道不同氣壓下的氣體行為會有差異,所以在不同海拔繁殖的鳥類氣孔大小與氣孔數量(合稱有效氣孔面積,effective pore area)應該也會不同。具體地說,產卵海拔越高,從蛋內逸出的氣體應該會越少。比較不同海拔鳥蛋的結果的確如此,產卵海拔越高的鳥類,蛋上的氣孔就越小,數量也越少。也許我們會認為這個現象是演化造成的,認為不同地區的鳥類演化時適應了當地環境,讓鳥蛋的有效氣孔面積因海拔而改變,原理和南北極或極端氣候裡面,動物會演化出小耳朵一樣。但其實這不太可能,因為雞蛋的有效氣孔面積也會因為飼養海拔而改變。如果要找到氣孔改變的真正原因,最好的方法當然是讓同一群鳥兒在不同海拔生蛋,比較氣孔的差異。於是研究者又找了雞來做實驗,結果發現雞蛋殼上氣孔的大小與數量,真的會因為身處的海拔差異而改變。這顯示鳥類可以偵測身處的海拔,而且會在產蛋生理上做出相應的變化。在一九七〇年代,一位很重要的鳥蛋與蛋殼研究者赫曼.芮恩(Hermann Rahn)與研究夥伴一同發現了這個現象,而它正是鳥類適應環境的能力中,最重要的性質之一。只要想一下這背後可能需要怎樣的機制,就會讓人深感神奇:鳥兒必須先偵測到氣壓,然後以某種方法將資訊從腦傳到製造蛋殼的子宮,讓殼上的氣孔符合需求——天啊,真是太不可思議了!

.書名:世界上最完美的物件:鳥蛋.作者:柏克海德.譯者:劉維人.出版...
.書名:世界上最完美的物件:鳥蛋
.作者:柏克海德
.譯者:劉維人
.出版社:新樂園
.出版日期:2018/05/03
除此之外,氣孔還能讓即將發育完成的胚胎感知到外在世界(至少能讓牠們感覺到外面的聲音與氣味)。雞的實驗顯示,蛋內的幼雛會啄破氣室,而且在破殼而出之前就能辨別不同種的氣味,胚胎此時如果暴露在某種氣味下,破殼之後就會偏好該種氣味的食物。我自己覺得這個實驗有點異想天開,研究者的詮釋也有點怪,很難想像孵蛋的親鳥身上沾染了一堆食物的氣味 。比較可能的解釋是蛋中的胚胎感知到孵蛋親鳥的氣味,破殼後這些氣味與其他訊息(例如鳴聲)就成了幼雛追隨成鳥,藉此得到照顧的線索。我想崖海鴉可能就有這種現象,但這猜測目前為止還未經驗證。

雞蛋
蛋白
蛋黃

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