假设你需要确定十大生物设计是什么。它们是什么呢?我知道我的一个候选人肯定是鸟蛋。

在我们的世界里有很多不同种类的下蛋，我发现它们都很迷人，无论是哪一类动物，昆虫、鱼、鸟、爬行动物、两栖动物还是哺乳动物(是的，鸭嘴兽和针鼹都是哺乳动物和下蛋)。不过，我个人最喜欢吃鸟蛋。至于它的代表，谁能抗拒最大的鸟蛋，鸵鸟蛋呢?

为什么是鸵鸟蛋?还有那优雅的形状，那么原始而独特;当一个人试图不使用“egg”或源自拉丁词根“ovum”(oval, ovoid等)的术语来描述它时，尤其明显。同样，也很难列出它的组成部分和特性。

还有一些与鸵鸟有关的令人高兴的统计数字:最大的活鸟，最快的两足奔跑，以重量计最厚的蛋壳(20%)，世界上最大的单细胞(胚胎)，相对于鸟的大小最小的蛋，世界上最大的单蛋煎蛋卷，相当于大约24个鸡蛋。

然而，对我来说最重要的是，它的结构代表了在一个统一的形式中解决看似不可调和的目的矛盾。它从未停止激励。

你希望以下内容在你的下一个设计概要中是怎样的?“一种薄材料以1:100的厚度/半径比完全包围和密封所包含的体积，没有任何额外的外部或内部固体支撑的平滑的曲线梯度。它必须从外部抗裂，但从内部易碎。它必须在流体介质中不表现出明显的阻力，但必须抵抗无意的滚动。它必须封闭细菌、灰尘和水，但允许空气进入和二氧化碳排出。它必须缓解温度的大幅波动。”对了，它还得承受一只240磅的雄性鸵鸟坐在上面所产生的压力。

这要求有点高，你说呢?我们甚至还没有具体说明原料和生产方法。让我们来看看鸡蛋是如何解决其中一些问题的，首先是它那非凡的薄包层。外壳由水、蛋白质、脂肪、钾和氨基酸组成，如果你通过扫描电子显微镜看一个部分，你会发现它确实有明显的特征。

外层是蛋白质层，称为角质层。角质层覆盖在数千个漏斗状孔的表面，这些孔穿透了矿物外壳。在硬壳的内部是另一层双层膜，进一步保护胚胎，并允许它通过壳呼吸。内膜囊中的血管为胚胎提供氧气并带走二氧化碳。最后，在胚胎本身的蛋白中有抗菌化合物。

蛋白，或蛋清，也有其他功能。蛋黄提供蛋白质、脂肪、维生素和矿物质，而蛋黄则提供小鸡发育所必需的水分。然而，在储存和分配这些水的同时，它也在硬壳和胚胎之间起到减震缓冲的作用。我们都很熟悉它的明胶性质。

这些特性的结果是:“……液体不能被压缩，只能被置换，是一种弹性物质。”当胚胎被有力的冲击推到外壳上时，液体必须流过外壳并将破坏性的能量转化为热量。在鸡蛋较厚的一端(与重心相同的一端)安装一个气垫，进一步提高了鸡蛋的减震效果。在下落的物体中，重心移动到可能的最低点，所以在卵子中，胚胎落在气垫上。鸡蛋中的气穴还有另一个机械功能。它可以防止温度波动使外壳开裂。《生命是如何学会生活的》

再次注意，静态形状(卵形)，在主导力(重力)作用下，是如何对环境中的威胁变化(下落)做出立即反应的。这就是快速部署!为什么不让最初的破坏力量推动你的安全措施到位呢?为什么不选择结构而不是能量作为这个机制的输入呢?

就像在鲍鱼壳在美国，我们看到灵活的蛋白质和坚硬的矿物质交替层结合，以保持耐久性:复合材料。我们也看到挡板和膜被用来被动地捕捉和过滤。较大的水分子被这些膜挡在外面，而较小的氧气和二氧化碳则可以通过。

外壳的大体形状对保护很重要。弧形、无缝的结构将冲击力分散到整个结构中，就像我们建筑的穹顶分散材料的压缩重量一样。试着用一只手打破鸡蛋而不用大拇指。没那么容易!它是你的拇指的点负荷或搅拌碗的边缘，最终裂纹的情况。同样，正是鸟喙的点载荷能够集中足够的力量打破蛋壳。

在拱形的内部而不是外部，这一重要的结构意义也帮助了小企鹅。如果你建造一个完整的(锚定的)石头拱门，每一块石头的重量就会向外和向下推到邻近的下部，并保持结构完整。你越往下推，拱就越紧。然而，在推动其中一块石头时，力采取了不同的载荷路径，克服单个石头的惯性是打破拱门的方法，或者小鸡打破蛋壳的方法。

卵子没有锋利的边缘，这一事实让它很容易通过产道。然而，一旦到了外面的巢里，蛋就面临着不同的挑战:待在一个安全的地方比四处移动更重要。答案再次反映在形状上:由于它的几何偏差，卵形会倾向于在一个自导引的圆圈中滚动，而不是像一个完美的球体那样直接滚下山坡。有趣的是，许多栖息在悬崖上的海鸟，在那里，离开鸟巢是唯一的，也是最后的事件，它们产下的蛋明显更偏，甚至达到了锥形的程度。关于这一现象的主要影响，争论仍在继续:是进化还是物理。

鸡蛋之所以能进入前10名，是因为它是一个解决矛盾的研究。它需要容易移动，然后保持不变。它需要抵抗断裂，然后很容易断裂。它需要封闭一些东西，但允许其他东西进来。它需要保留一些东西，但允许其他东西出来。它需要容纳一个移动的胚胎，但不能让它在内部被撞击。它需要在一个自给自足的空间里滋养一个有生命和成长的东西。值得注意的是，鸡蛋一直在这样做，而且它们主要是通过结构做到的。

在我的下一篇文章中，我将讨论在我们的建筑世界中，人们如何使用鸡蛋中展示的原则。顺便说一下，我真的很想知道你最喜欢的设计冠军是谁，所以给我留言吧。

Tom Mckeage教授在加州艺术学院和加利福尼亚大学伯克利的生物启发设计。他是Biodraeammachine的创始人和总裁，这是一个非营利性教育研究所，将生物启发设计和科学教育带到K12学校。

鸵鸟蛋- CC许可证通过Bo&Ko