Vogelsoorten die minder vliegen leggen rondere eieren

Vogeleieren variëren van ellipsvormig bij kolibries tot rond bij uilen en alle vormen die daar tussenin liggen. Elk vogelei kan gekarakteriseerd worden door twee maten: een maat die aangeeft hoe elliptisch een ei is, en een maat die aangeeft hoe asymmetrische een ei is. Sterk elliptisch gevormde eieren hebben de vorm van een zeppelin. Sterk asymmetrische eieren lijken op een regendruppel: aan de ene kant een scherpere punt dan aan de andere kant.

Al eeuwenlang zijn mensen gefascineerd door de vorm van vogeleieren. De Griekse filosoof Aristoteles schreef er al over. De Amerikaanse strijder tegen de slavernij Thomas Wentworth Higginson noemde het vogelei zelfs “het meest perfecte ding in het universum”.

Nieuwe inzichten in eierevolutie

Ook biologen vragen zich al lang af waarom en hoe in de evolutie zulke verschillende vormen zijn ontstaan. Tot nu toe was de meest aangehangen hypothese dat de vorm van het ei wordt bepaald door een combinatie van het aantal eieren in een enkele leg, de locatie van het nest en het dieet van de betreffende vogelsoort. Wat dat laatste betreft: hoe meer calcium een vogel binnen krijgt hoe groter het oppervlak van de schil kan worden.

Nieuw onderzoek dat biologie, natuurkunde en informatica combineert, komt echter tot een andere conclusie. Een internationale groep onderzoekers gebruikte als basis de online beschikbare foto’s van vijftigduizend eieren van 1400 vogelsoorten. De eieren zijn eind 19e, begin 20e eeuw verzameld en liggen nu in de collectie van The Museum of Vertebrate Zoology in Berkeley (VS).

Elliptisch en asymmetrisch

Ze lieten een computerprogramma berekenen hoe elliptisch en hoe asymmetrisch al die eieren zijn. Vervolgens lieten ze het programma berekenen hoe sterk de vorm van een ei samenhangt met allerlei mogelijke verklaringen voor die vorm: nesttype, nestlocatie, aantal eieren per leg, dieet en ook hoe goed een vogelsoort kan vliegen. Voor dit laatste maten ze de aerodynamica van de vleugels.

De enige factor die door alle vogelsoorten heen samenhing met de vorm van het ei, bleek de aerodynamica van de vleugels te zijn. Hoe gestroomlijnder een vogelsoort vliegt, hoe meer asymmetrisch en elliptisch zijn eieren. De gierzwaluw vliegt veel, snel en efficiënt. Daarvoor moet hij gestroomlijnd zijn en op een of andere manier heeft dat tot gevolg dat hij elliptische eieren legt. Spechten in een tropisch regenwoud verblijven veel in de boom en vliegen weinig. Zij leggen veel rondere eieren.

Gestroomlijnd lichaam

Als verklaring voeren de onderzoekers aan dat voor veel en efficiënt vliegen een gestroomlijnd lichaam nodig is, en dat het evolutionaire proces dat streeft naar een gestroomlijnd lichaam automatisch de buikholte en het bekken vernauwt. Dat leidt tot meer asymmetrische en elliptische eieren.

De onderzoekers hebben voor deze theorie ook een biomechanisch rekenmodel opgesteld. Daaruit blijkt dat de vorm van het vogelei in mechanische zin niet wordt beperkt door de harde buitenschil, zoals velen denken, maar door het flexibele membraan binnenin de harde schil. Wanneer ze eieren een paar dagen lang in azijnzuur legden, loste de harde schil langzaam op maar bleek het flexibele membraan het ei daarna nog steeds in zijn oorspronkelijke vorm te houden.

Uitzonderingen op de regel

Het al dan niet goed kunnen vliegen mag dan een belangrijk deel zijn van de verklaring van de vorm van een vogelei, het is niet de enige verklaring. Er blijven uitzonderingen op de nieuwe regel. De uil is een goede vlieger, maar legt toch ronde eieren. De kiwi is een loopvogel, en legt geen ronde maar ovalen eieren. Ecologische factoren spelen ook mee bij het verklaren van de variaties in de vorm van vogeleieren binnen families van vogelsoorten.

Mary Caswell Stoddard et al. Avian egg shape: Form, function, and evolution. Science, 23 juni 2017

Dit artikel werd verzorgd door de wetenschapsredactie van De Kennis van Nu (NTR)