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把3D印表機「下的蛋」放進鳥窩,會被鳥媽媽發現嗎?

除了製作模型和零件,3D印表機還可以有很多其他有趣的用途。有一組研究人員就利用3D印表機製作了「人造鳥蛋」,並把它用在了鳥類研究上。

3D列印鳥蛋。圖片來源:Hunter College

用假鳥蛋進行研究

幾十年來,研究者們一直嘗試利用石膏、木材及其它材料來手工製作「人造鳥蛋」,並把這些假鳥蛋用在鳥類「巢寄生」現象的研究上。所謂「巢寄生」現象,就是作為寄主的鳥類不搭建自己的巢來孵仔,而是通常將蛋(寄生卵)產在作為宿主的其他鳥類的巢中,由宿主代其孵化和育雛

正在飼餵大杜鵑(寄主)幼鳥的蘆葦鶯(Eurasian reed warbler,宿主)。圖片來源:Per Harald Olsen/Wikipedia

在一些鳥類之間,這種寄生關係引發了進化「軍備競賽」——宿主識別寄生卵的能力逐漸提升,它們能通過其大小形狀顏色花紋等識別並拒絕寄生的鳥蛋;同時,寄主鳥產的蛋也會變得與宿主鳥的蛋越來越相像。為了研究「卵拒絕」行為及「卵識別」的機制,鳥類學家一直致力於進行這樣的實驗——製作人造鳥蛋放入宿主鳥巢中,並觀察宿主的反應

另闢蹊徑3D列印蛋

但是,這種傳統的「手工造蛋」方法有很大的局限性。用傳統方法通過塑料、木材、石膏等材料製作假蛋,不但製作過程耗時,而且容易產生人為誤差,使實驗缺乏說服力。此外,其他研究人員也很難重複這一實驗來檢驗它的結果。

這項研究卻另闢蹊徑,開創了利用3D印表機製造鳥蛋的新方法。為了克服傳統方法的缺點,研究人員用計算機創建了褐頭牛鸝(Brown-headed Cowbird,北美的一種寄主鳥)所產鳥蛋的數字模型,並用3D列印技術將其「列印」了出來。有趣的是,這樣「列印」出來的蛋是內部中空的,之後在其中灌入水或膠體,這樣就能夠較為精確地模仿鳥蛋的重量及熱力學特性了。

求偶中的褐頭牛鸝(左雌右雄)。圖片來源:Jmalik/Wikipedia

隨心定製的人造蛋

研究者用米色模仿寄主褐頭牛鸝蛋的顏色,並用藍綠色模仿宿主美國知更鳥(American robins)蛋的顏色。製造完畢後,這些3D列印的鳥蛋被放入宿主巢中,觀察六天,記錄宿主產生怎樣的反應。

美國知更鳥雄鳥。圖片來源:Dakota Lynch/Wikipedia

結果宿主100%接受了的藍綠色的人造鳥蛋,而拒絕了79%的米色的人造蛋。這些3D列印鳥蛋得出了與以往類似的實驗結果,而且它們還有很多突出的優點。此外,實驗中所使用的鳥蛋數字模型還可以共享,讓更多研究人員也能方便地進行重複驗證。

放在鳥巢中的3D列印蛋。圖片來源:peerj.com

3D列印技術已經給基礎科學及醫學領域帶來了巨大的變化。而如今,它又走進了野生鳥類的世界。在未來,它還能有哪些意想不到的應用呢?(如果你也可以用3D列印進行研究,你會有些哪些好點子呢?歡迎到後台留言與我們分享你的腦洞~)

知識點八年級生物上

鳥通過產卵繁殖後代,卵表面有堅硬的卵殼,起保護作用。

原文來自果殼網,略有刪改

編輯:窗敲雨、栗子先生

果殼少年

ID:guokr_junior

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