Gdy uczyłem ornitologii, było kilka pytań, które moi studenci niezmiennie zadawali w pewnym momencie podczas semestru akademickiego. Jedno z nich brzmiało: dlaczego jaja robinii są niebieskie?
Nawet Karol Darwin zastanawiał się nad ewolucyjnymi przyczynami tego, że skorupki jaj ptaków mają kolor od białego do ciemnozielononiebieskiego. Ponieważ jest to tak proste i oczywiste pytanie do rozważenia, można by pomyśleć, że ktoś już dawno temu odkrył przyczynę. I rzeczywiście, istnieje wiele hipotez, które wyjaśniają pigmentację skorupek jaj – najbardziej powszechnie akceptowane są albo kamuflaż, albo ochrona przed światłem słonecznym.
Kamuflaż zapewniany przez matowe, cętkowane skorupki jaj jest oczywiście najważniejszym czynnikiem napędzającym ewolucję kolorów i wzorów skorupek jaj, zwłaszcza u ptaków, które gnieżdżą się na, lub blisko, ziemi.
Ale kamuflaż nie wyjaśnia, dlaczego inne ptaki „jaja miałby jasne, zwykłe kolory, takie jak unspeckled biały lub intensywne błękity i zielonkawe-niebieski – ponieważ te kolory mogą uczynić jaja łatwe do zauważenia, zwłaszcza gdy są one w open-cup gniazda. Tak więc, gładkie, jasne kolory skorupek jaj muszą koniecznie wynikać z innego rodzaju ewolucyjnych nacisków niż kamuflaż przed głodnymi drapieżnikami. Inną powszechnie akceptowaną hipotezą jest to, że zwykłe jaja unspeckled może być najlepszym kompromisem dla przetrwania ekspozycji na słońce.
Aby wyjaśnić interakcje między pigmentami skorupki jajka i światłem słonecznym, David Lahti, adiunkt biologii na City University of New York, i Dan Ardia, adiunkt biologii w Franklin & Marshall College, zespół podjął się bliżej przyjrzeć.
Centralne pytania skupiły się na ustaleniu, czy pigmentacja skorupki jajka może pomóc jajku utrzymać równowagę między dwoma przeciwstawnymi i potencjalnie szkodliwymi skutkami światła słonecznego: transmisja światła (w tym UV) przez białą lub jasną skorupkę jajka i szybkie przegrzanie jajka z ciemniejszą (zielonkawo-niebieską) skorupką.
Ponieważ wiejski ptak tkacz, Ploceus cucullatus, produkuje jaja w zakresie stałych kolorów, od białego do średnio zielonkawo-niebieskiego, możliwe było dokonanie bezpośrednich porównań ilościowych dla różnych kolorów skorupek jaj produkowanych przez ten gatunek w kontrolowanym środowisku świetlnym.
Badacze przetestowali cztery składniki hipotezy światła słonecznego:
- szkodliwe promieniowanie ultrafioletowe (UV) może przenikać przez skorupki jaj ptaków
- promieniowanie podczerwone (IR) przy naturalnych natężeniach może ogrzewać wnętrze jaj
- intensywniejsze ubarwienie jaj zmniejsza przepuszczalność światła. („pigment jak parasol”)
- intensywniejsze ubarwienie jaja zwiększa absorpcję światła przez skorupkę i ogrzewa wnętrze jaja („efekt ciemnego samochodu”)
Badacze zmierzyli trzy losy światła widzialnego padającego na jajo ptaka, i porównali te losy dla białego jajka z tymi dla zielonkawo-niebieskiego jajka, i stwierdzili, że kolor skorupki jajka ma wpływ na współczynnik odbicia (R; lewa kolumna), absorbancję (A; środkowa kolumna) i transmitancję (T; prawa kolumna) światła słonecznego (rysunek 4):
Dodatkowe eksperymenty ujawniły, że tak jak naukowcy przewidywali, ciemniejsze (zielonkawo-niebieskie) skorupki jaj lepiej chronią wnętrze jaja (gdzie rozwija się cenny zarodek) przed światłem, w tym niebezpiecznym, niszczącym DNA promieniowaniem UV. Ale w tym samym czasie, ciemniejsze pigmenty pozwalały jajom absorbować więcej światła, co powodowało ich szybsze nagrzewanie się – a przegrzanie może przyspieszyć rozwój embrionu, co z kolei prowadzi do szeregu innych problemów.
Więc zasadniczo, w środowiskach z umiarkowanym poziomem światła, jak las, gdzie amerykańskie robinie zazwyczaj gniazdują, jaja ptaków będą ewoluować w kierunku bycia ciemnym, aby chronić zarodek przed słońcem, podczas gdy gniazda w jaśniejszych środowiskach, takich jak otwarte tereny parkowe, półpustynne i jałowe regiony, niebezpieczeństwa szybkiego przegrzania sprzyjają białym lub jaśniejszym kolorowym skorupkom jaj.
Te ustalenia są przydatne do przewidywania rodzajów środowisk, że ptaki gniazda w, ale może również wyjaśnić, dlaczego niektóre gatunki ptaków, jak wieś tkacz, produkować jaja z różnych kolorów, od białego do ciemnego zielonkawo-niebieski.
.