科學(xué)家借助3D打印鳥(niǎo)蛋研究鳥(niǎo)類(lèi)行為
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多年來(lái),研究人員們一直對(duì)鳥(niǎo)類(lèi)世界中一個(gè)著名的現(xiàn)象——鳩占鵲巢——十分著迷,所謂鳩占鵲巢,正式的叫法為巢寄生,即指有的鳥(niǎo)類(lèi)自己沒(méi)有巢穴,而將自己的蛋偷偷下到別的鳥(niǎo)類(lèi)的巢里。但是,如今很多鳥(niǎo)類(lèi)已經(jīng)發(fā)展出了一套專(zhuān)門(mén)的機(jī)制來(lái)保護(hù)自己,通過(guò)各種手段來(lái)對(duì)自己的鳥(niǎo)蛋進(jìn)行標(biāo)記,比如鳥(niǎo)蛋的形狀、表面的圖案斑點(diǎn)等。目前科學(xué)家們著力研究的是這些動(dòng)物到底是如何識(shí)別和拒絕這些假鳥(niǎo)蛋的。
以前,科學(xué)家們使用木材和石膏來(lái)仿制鳥(niǎo)蛋一便于研究鳥(niǎo)類(lèi)的此類(lèi)行為。但是后來(lái),這種人造鳥(niǎo)蛋被認(rèn)為是無(wú)效的,因?yàn)槭褂脗鹘y(tǒng)材料十分費(fèi)時(shí),而且容易出現(xiàn)許多人為的錯(cuò)誤,也難以復(fù)制。
如今,在3D打印技術(shù)的幫助下,科學(xué)家們采用了全新的研究方法,他們?yōu)樽仡^牛鸝——一種常見(jiàn)的巢寄生鳥(niǎo)——的鳥(niǎo)蛋制作了數(shù)字模型,然后將這種鳥(niǎo)蛋3D打印出來(lái),并在這種蛋的內(nèi)部加注水或凝膠以模仿真蛋的重量和熱力學(xué)屬性,達(dá)到與真蛋一模一樣的效果。
在最近發(fā)表的論文《使用3D打印的鳥(niǎo)蛋檢驗(yàn)野鳥(niǎo)的蛋拒絕行為(Using 3D printed eggs to examine the egg-rejection behavious of wild birds)》中,文章作者PeerJ總結(jié)了3D打印對(duì)于研究鳥(niǎo)類(lèi)此種行為的好處。
“3D打印技術(shù)不容易出現(xiàn)人為錯(cuò)誤,并可以精確控制一個(gè)或數(shù)個(gè)鳥(niǎo)蛋的各種性狀,比如形狀、重量和紋理等,和紋理。因此,它可以既消除在大規(guī)模制造相同刺激鳥(niǎo)蛋時(shí)出現(xiàn)不必要的變性,而且可以通過(guò)設(shè)置參數(shù)控制鳥(niǎo)蛋的變化。最后,數(shù)字化的3D模型可以很容易地在網(wǎng)上分享,供其它研究者使用。”
研究人員使用了Blender Foundation的開(kāi)源3D圖形軟件,根據(jù)一張照片設(shè)計(jì)出鳥(niǎo)蛋的3D模型,然后使用一臺(tái)Makerbot Replicator 2X 3D打印機(jī)將其打印出來(lái),這些鳥(niǎo)蛋一般長(zhǎng)19-24.4毫米,寬14.4-18.1毫米,其形狀與真正的鳥(niǎo)蛋一致。研究人員3D打印了四種不同蛋殼厚度的假鳥(niǎo)蛋,打印設(shè)置0.3-0.2毫米的層厚度,填充率為0%。在打印完成后研究人員用注射器將水注入鳥(niǎo)蛋內(nèi)部,然后用丙酮溶解的ABS將整個(gè)鳥(niǎo)蛋密封,最后將其打磨光滑并涂上與鳥(niǎo)蛋類(lèi)似的顏色,棕頭牛鸝的蛋為米色,而知更鳥(niǎo)的蛋為青綠色。
當(dāng)這些假鳥(niǎo)蛋制作好之后,科學(xué)家們將其放到知更鳥(niǎo)的巢里監(jiān)控6天。結(jié)果顯示,知更鳥(niǎo)100%接受了藍(lán)綠色的但,但米色的仿棕頭牛鸝鳥(niǎo)蛋則有79%被拒絕。這個(gè)結(jié)果與傳統(tǒng)上使用石膏制成的假鳥(niǎo)蛋獲得的結(jié)果一致,但是作者提醒我們,3D打印鳥(niǎo)蛋具有具有屬性穩(wěn)定、便于前后比照研究的優(yōu)點(diǎn),此外數(shù)字建模也方便研究人員們共享。
(審核編輯: 智匯張瑜)
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