Биологи объяснили механические свойства яичной скорлупы
Биологи изучили наноструктуру и химический состав скорлупы куриных яиц и показали, как они влияют на ее механические свойства. Оказалось, что из-за наличия неоднородной системы наногранул в скорлупе, которая определяется концентрацией белка остеопонтина и меняется в процессе инкубации, скорлупу пробить изнутри легче, чем снаружи, в тот момент, когда птенец уже готов к вылуплению, пишут ученые в Science Advances.
Известно, что яичная скорлупа по мере взросления находящегося внутри нее эмбриона постепенно становится менее прочной, а также то, что пробить изнутри ее немного проще, чем снаружи. Это помогает скорлупе защищать развивающийся эмбрион от внешних опасностей, в то же время позволяя птенцу относительно легко вылупиться из яйца. Основной компонент скорлупы (около 95 процентов) — это неорганическая карбонатная фаза (как правило, кальцит), но помимо нее в скорлупе также присутствуют органические белковые элементы (в первую очередь на основе остеопонтина) с неоднородной структурой.
Считается, что именно эта неоднородность определяет механические свойства скорлупы, однако точная связь состава оболочки, ее наноструктуры и механических свойств до настоящего дня оставалась неизученной.
Группа биологов из Канады, США, Германии и Испании под руководством Марка Макки (Marc D. McKee) из Университета Макгилл изучила, как именно в яичной скорлупе распределены органические и неорганические компоненты, какую структуру они образуют и как это отражается на механических свойствах оболочки. Для этого авторы работы исследовали скорлупу яйца домашней курицы (Gallus gallus) с помощью атомно-силовой и электронной микроскопии, а также рентгеновской томографии.
Оказалось, что определяет механические свойства скорлупы белковый компонент остепонтин. Он неравномерно распределен по скорлупе, что приводит к формированию в ней наногранул. Ученые обнаружили, что всего по толщине скорлупы можно выделить, как минимум, пять слоев с различным средним размером наноструктур — от 30 до 75 нанометров, и этот размер увеличивается от внешних слоев оболочки к внутренним.
Именно размер гранул определяет механические свойства оболочки яйца: ее твердость и модуль упругости, которые по толщине скорлупы могут отличаться более чем в два раза. Так, самыми твердыми (с твердостью более четырех гигапаскалей) оказались наружные слои скорлупы, а максимальный модуль упругости (65 гигапаскалей) — характерен для поверхностных слоев (как снаружи, так и изнутри), тогда как в сердцевине скорлупы он немного ниже.
Кроме того, ученые обнаружили, что в процессе развития эмбриона при инкубации размер гранул в скорлупе также меняется. За счет постепенного увеличения концентрации остеопонтина гранулы становятся все меньше, делая скорлупу менее прочной, так что к моменту вылупления птенец уже может самостоятельно пробить ее клювом изнутри. При этом, помимо механических свойств, остеопонтин меняет и растворимость кальцита в физиологической среде внутри яйца, таким образом минерал в процессе развития эмбриона становится источником кальция для скелета.
По словам ученых, аналогичная структура скорлупы с наногранулами различного размера (от 50 до 100 нанометров) характерна не только для куриных яиц, но и для яиц других птиц, в частности гуся (Anser anser) и цесарки (Numidia meleagris).
Авторы работы показали, что остеопонтин можно использовать и для управления механическими свойствами искусственных неорганических материалов на основе карбонатных минералов. Оказалось, что изменяя концентрацию остеопонтина в материале, можно управлять размером нем гранул: так, если чистый минерал кристаллизуется в единственную монокристаллическую фазу, то при увеличении концентрации образуется структура, содержащая микрогранулы разного размера.
Фрагменты скорлупы яиц часто становятся одним из важных объектов при археологических и палеонтологических исследованиях. Например, именно анализ окаменевшей скорлупы страусиных яиц возрастом 3,8 миллиона лет помог определить последовательность самых древних на данный момент пептидов. Кроме того, по найденным фрагментам скорлупы гениорниса удалось установить, что одной из причин его вымирания стали австралийские аборигены. А химический анализ скорлупы яиц динозавров палеонтологи используют для изучения древних рептилий, в частности именно с помощью него были получены данные о температуре их тела.
Александр Дубов
Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl+Enter.
Яичная скорлупа — ваш незаменимый помощник на даче. Удобрение. Раскислитель почвы. Способы использования. Фото — Ботаничка
Все чаще садоводы и огородники при выращивании овощей и фруктов ищут замену минеральным удобрениям. Сложная экология и участившиеся аллергические заболевания заставляют владельцев приусадебных участков использовать естественные способы повышения плодородия почвы. И действительно, природа сама способна позаботиться о себе, а потому имеет целый арсенал средств, которые при умелом обращении повысят урожай и улучшат вкус плодов. Ценнейший источник необходимых для плодородия элементов – яичная скорлупа. О том, в чём её польза, а также о способах применения яичной скорлупы в саду и на грядках и пойдёт речь в этой статье.
Яичная скорлупа — ваш незаменимый помощник на дачеЯичная скорлупа — химический состав
Основной химический элемент яичной скорлупы – карбонат кальция.
Основной, но не единственный. Помимо кальция, в скорлупе содержатся различные органические вещества, фосфор, фтор, медь, железо и многие другие элементы (всего 27).
Очень часто скорлупу используют как источник натурального кальция. И не зря, ведь это вещество прошло синтез в организме птицы, в результате чего и получился на выходе неорганический кальций. Поэтому использование яичной скорлупы в качестве источника кальция, гораздо предпочтительнее, чем мела.
Подготовка яичной скорлупы для использования в саду и в огороде
Для использования в качестве удобрения лучше всего подойдёт скорлупа от яиц домашней птицы. У кур, выращенных на воле и получающих не только полноценное питание, но и солнечные ванны, яйца, а значит и скорлупа, имеют полный набор питательных элементов.
Скорлупа яиц фабричных кур хоть и будет немного беднее, но тоже вполне сгодится для использования на грядках. Также предпочтительнее скорлупа от сырых яиц, ведь во время варки часть ценных веществ распадается.
И ещё один нюанс – коричневая скорлупа по содержанию микроэлементов, чуть богаче белой.
Скорлупу перед применением нужно промыть и просушить. Особенно это касается сырых яиц, причём, промывая, нужно удалить внутреннюю плёнку. Для просушивания не обязательно использовать нагревательные приборы – в течение недели скорлупа благополучно высохнет при обычной комнатной температуре.
Чтобы использовать яичную скорлупу в качестве удобрения, необходимо превратить её в порошок. Чем мельче получится смолоть скорлупу, тем лучше – только в таком виде она быстрее отдаст почве все свои полезные свойства. Измельчать скорлупу можно разными способами – в ступке, блэндере, мясорубке, кофемолке или с помощью скалки, прокатывая скорлупки между двумя слоями клеёнки. Полученный мелкий порошок до использования лучше хранить в стеклянной банке с плотной крышкой.
Чтобы использовать яичную скорлупу в качестве удобрения, необходимо превратить её в порошок. © aljamilaИспользование яичной скорлупы на даче
Яичную скорлупу в виде порошка вносят в лунки при высадке рассады в грунт.
В подготовленную лунку высыпают горсть яичной скорлупы, распыляя по стенкам. Очень хорошо реагируют на такую заправку помидоры и болгарский перец. При дефиците кальция многие сорта этих растений подвержены вершинной гнили.
Оценят добавление в грунт яичной скорлупы и все виды капусты, баклажаны и дыня. При посеве лука, шпината, салата и свёклы порошком посыпают бороздки на грядках.
Не все огородные культуры любят щелочную почву, а так как яичная скорлупа, подобно мелу, раскисляет грунт, то не стоит вносить порошок под бобовые, землянику, огурцы, кабачки и другие тыквенные.
Скорлупа в борьбе с вредителями и болезнями
Яичная скорлупа не только обогащает почву полезными элементами, но и помогает в борьбе с вредителями и болезнями. Порошок из скорлупы, внесенный при посадке капусты, предотвращает появление такой неприятной болезни, как кила.
Опытные огородники используют крупномолотую скорлупу в борьбе со слизнями. Для этого порошок с крупными фракциями смешивают с древесной золой 1/1 и посыпают междурядья.
Это становится непреодолимой преградой не только для слизней, но и для других почвенных вредителей.
При пикировке рассады искушенные огородники опудривают сеянцы порошком из скорлупы. Такая мера предохраняет растения от появления чёрной ножки.
Крупные кусочки скорлупы, уложенные в лунку при посадке, служат защитой растений от медведки и кротов.
Другие способы использования яичной скорлупы для здоровья растений
Настой из яичной скорлупы для подкормки рассады и комнатных растений
Для подкормки рассады и комнатных растений часто используют настой из яичной скорлупы. Для приготовления жидкой подкормки 5 ст. ложек порошка из яичной скорлупы заливают 1 л кипящей воды. Смесь остужают и настаивают в тёмном месте 5 дней, периодически встряхивая ёмкость. В процессе настаивания может появиться неприятный запах сероводорода, но тут уж ничего не поделаешь – яйца они такие.
Полученным настоем можно поливать рассаду овощей, цветов и комнатные растения. Подкормки проводят 1 раз в месяц, чередуя с другими видами удобрений.
Дренаж из яичной скорлупы
Цветоводы-любители используют яичную скорлупу в качестве дренажа. Для этого при посадке или пересадке комнатных растений на дно горшка укладывают слой яичной скорлупы. Для этих целей скорлупу не измельчают, а просто ломают на крупные фракции, размером 1,5–2 см.
Яичную скорлупу можно с успехом использовать для выращивания рассады. © athomeinyourlifeЁмкости для рассады
В последнее время многие используют скорлупу от яиц для выращивания рассады. Чтобы получились стаканчики, сырые яйца не разбивают пополам, а аккуратно снимают часть скорлупы с их кончика, в виде крышечки. Яйцо выливают, а скорлупу промывают и высушивают. Высушенные скорлупки устанавливают в контейнер и наполняют почвой, в которую и производят посев.
Скорлупа удобна для дальнейшего использования – подросшую рассаду можно высаживать в горшочки или в открытый грунт вместе со скорлупой. Достаточно её лишь немного помять, чтобы корни могли расти без лишних препятствий.
Раскисление почвы яичной скорлупой
Для раскисления и удобрения почвы 1 раз в 2-3 года (зависит от кислотности почвы) порошок из яичной скорлупы рассыпают по грядкам под осеннюю перекопку из расчёта 1 стакан на 1 м2. Процесс высвобождения питательных веществ дело не быстрое, поэтому такие мероприятия проводят загодя.
Все методы раскисления почвы смотрите в материале Кислотность почвы — как определить и раскислить.
Улучшение структуры почвы
Порошок крупного помола, помимо повышения плодородия, улучшит структуру почвы. Так как процесс разложения скорлупы длительный, то ее эффект, как разрыхлителя, почвы будет действовать несколько лет.
Приготовление компоста
Для обогащения компоста толчёную скорлупу закладывают в компостные кучи.
Дорогие читатели! Яичная скорлупа — наш незаменимый и бесплатный помощник на участке. Заготовить её несложно, а пользы она принесёт немало. Удобрение, разрыхлитель почвы, средство для борьбы с вредителями – основные способы применения скорлупы.
Если вы используете ее для повышения плодородия почвы, поделитесь своим опытом в комментариях к статье.
Наука о яйцах: Анатомия яйца
Наука о яйцах: Анатомия яйца | Эксплораториум
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Воздушная камера обычно находится между
наружная и внутренняя мембраны на большем конце яйца, и
это объясняет кратер, который вы часто видите в конце
сваренное вкрутую яйцо. Воздушная камера увеличивается по мере взросления яйца.
Как маленькие якоря, они прикрепляют оболочку желтка.
к оболочке, выстилающей яичную скорлупу. Чем заметнее они
есть, тем свежее яйцо.
Желток
цвет варьируется от легкого оттенка желтого до великолепного
темно-оранжевый, в зависимости от корма и породы курицы.
© Эксплораториум — Политика использования — Политика конфиденциальности
Из чего состоит яичная скорлупа? Labmate Online
Яичная скорлупа может показаться достаточно простой концепцией, но если копнуть немного глубже, она может оказаться одним из лучших творений природы.
Пока эмбрион развивается, скорлупа действует как защитный барьер, хотя в конечном итоге она должна быть достаточно хрупкой, чтобы цыпленок мог вырваться на свободу. Секрет в сложной наноструктуре, которая позволяет оболочке служить обеим целям. Теперь новые исследования позволили глубже взглянуть на то, как структура яичной скорлупы активно меняется по мере инкубации и созревания эмбрионов.
Как правило, куриная яичная скорлупа на 95% состоит из карбоната кальция. Остальные 5% состоят из сотен различных белков, влияющих на кристаллизацию карбоната кальция. Именно этот идеально сбалансированный коктейль позволяет минеральным кристаллам и белкам формировать яичную скорлупу, устойчивую к растрескиванию, а затем использовать наноразмерные корректировки, чтобы изменить гибкость и позволить цыпленку вырваться на свободу, когда он будет готов вылупиться.
Результаты были опубликованы в Интернете в журнале Science Advances, где исследователи объяснили, как они использовали пучок ионов для разрезания яичной скорлупы на ультратонкие поперечные срезы.
Затем они использовали комбинацию электронной микроскопии и методов визуализации с высоким разрешением для анализа раковин и наблюдения за белками, нарушающими процесс кристаллизации карбоната кальция.
Во время защитной фазы кристаллы смещаются, чтобы создать более упругую оболочку. Это означает, что вместо того, чтобы распространяться, трещины должны идти зигзагом через асимметричные кристаллы, чтобы вызвать повреждение. Исследования показывают, что неправильный рисунок вызван остеопонтином, ключевым белком, создающим раковину, который нарушает образование кристаллов карбоната кальция, создавая более прочную оболочку.
Кроме того, команда обнаружила, что хотя скорлупа куриных яиц имеет толщину всего в треть миллиметра, наноразмерная структура существенно различается. Внутренние слои состоят из меньшего количества остеопонтина и, следовательно, имеют более гладкие кристаллы карбоната кальция, а также способность кормить цыпленка. Напротив, внешние слои содержат больше остеопонтина, что делает их более прочными и устойчивыми к растрескиванию.