Avian Adaptations

By Rosie Costain, VNS Volunteer

Marcowa lekcja Wizytującego Przyrodnika w Szkołach była poświęcona piórom. Czwarto- i piątoklasiści nauczyli się rozpoznawać pióra na podstawie ich kształtu i określali funkcje każdego z nich, czy to ciepło piór puchowych, czy pomoc w locie piór ogonowych.

Podczas lekcji uczniowie zadawali wiele pytań na temat ptasich przystosowań. Niektóre z ich pytań wprawiły w osłupienie wszystkich w pokoju. Weszliśmy z najlepszych odpowiedzi mogliśmy poprzez dyskusję między nauczycielami i uczniami. Ale chciałem dowiedzieć się nieco więcej.

Oto kilka z ich pytań, z odpowiedziami opartymi na najlepszych moich umiejętnościach badawczych.

Dlaczego ptaki mają wydrążone kości? Czy wszystkie ptaki mają wydrążone kości?

Szkielety ptaków mają kilka unikalnych przystosowań, aby umożliwić im lot. Jedną z nich są wydrążone kości.

Po pierwsze, porozmawiajmy o tym, co robią wydrążone kości. Hollow bones are also called pneumatized bones, meaning they are filled with space for air. Uważa się, że ta struktura pomaga w pobieraniu tlenu podczas lotu. Woreczki powietrzne są przymocowane do wydrążonych obszarów w kościach ptaków. Zasadniczo, ich płuca rozciągają się na całe kości. Pomaga to ptakom pobierać tlen zarówno podczas wdechu, jak i wydechu. To dodaje więcej tlenu do krwi, zapewniając ptakowi dodatkową energię do lotu.

Ale puste kości nie czynią ptaka lżejszym, jak się powszechnie uważa. Według naukowca z University of Massachusetts Amherst, kości ptaków są cięższe niż zwierząt o podobnej wielkości. Jeśli porównać tylko kości, szkielet dwuncjowego ptaka jest cięższy niż szkielet dwuncjowej myszy. Kości ptaka są gęstsze. Dzięki tej gęstości te cienkie, puste w środku kości są sztywniejsze i mocniejsze, co zapobiega ich łamaniu. Krzyżujące się rozpórki lub kratownice również zapewniają wytrzymałość strukturalną.

Kilka innych zabawnych faktów:

• Ptaki od szylkretów do żurawi Sandhill mają puste kości. Nie wszystkie kości w ciele ptaka są puste, chociaż, a liczba pustych kości różni się wśród gatunków. Duże szybujące i strzeliste ptaki mają tendencję do posiadania większej ilości, podczas gdy ptaki nurkujące mają mniej.
• Penguiny, loony i purchawki nie mają żadnych pustych kości. Uważa się, że kości stałe ułatwiają tym ptakom nurkowanie.
• Ptaki bezlotne mają wydrążone kości. Strusie i emusy mają puste kości udowe. Uważa się, że system worków powietrznych, który rozciąga się na ich górne nogi, jest używany do zmniejszania ciepłoty ciała poprzez dyszenie.
• Ta specjalizacja kości nie występuje tylko u ptaków. Skamieliny pokazują dowody na istnienie kieszeni powietrznych w kościach mięsożernych dinozaurów. Ludzie mają wydrążone kości wokół zatok. Można je również znaleźć w czaszkach innych ssaków i krokodyli.

Jak ptaki mogą stracić pióra i nadal latać?

Pióra skrzydeł i ogona są kluczowe dla lotu. But what happens when birds lose these feathers?

Constant use and exposure to the elements requires birds to replace their feathers through a process called molting. Wymiana piór wymaga dużo energii, więc ptaki zazwyczaj linieją w czasie, kiedy nie wykonują innych wysokoenergetycznych czynności, takich jak migracja czy gniazdowanie. Ta utrata piór może następować stopniowo lub naraz.

Niektóre ptaki, jak kruki, mogą moltować nawet przez sześć miesięcy, wymieniając kilka piór lotnych naraz. Oni czekają, aż nowe rosną w przed molting inny kilka. Zazwyczaj tracą te same pióra na każdym skrzydle w tym samym czasie, zachowując symetrię skrzydeł w całym procesie wymiany. Mniejsze ptaki robią to samo, ale trwa to tylko około dwóch miesięcy. Ten wydłużony proces meltingu pozwala tym ptakom latać, mimo utraty niektórych piór.

Ptaki szybujące kompensują utratę piór poprzez zmianę pozycji skrzydeł i ogona podczas lotu, aby zachować aerodynamikę.

Ptaki takie jak kaczki i loony są zbyt ciężkie, aby latać z kilkoma brakującymi piórami, więc melting wszystkich swoich piór lotu na raz, uziemiając je na około miesiąc. Aby uniknąć drapieżników, pozostają w wodzie lub w jej pobliżu.

Co sprawia, że pióra są wodoodporne? Czy wszystkie ptaki są wodoodporne?

Gdy woda spada na grzbiet kaczki, zbiera się i spływa, utrzymując suchą warstwę puchu. Aby pozostać suchym i ciepłym, pióra kaczki są „wodoodporne.”

Część tej ochrony przed wodą pochodzi z budowy piór. Na piórze, rozgałęziając się z każdej strony rachis (sztywna, podobna do łodygi linia podróżująca w górę centrum) są łopatki (elastyczne struktury, które tworzą główne ciało pióra). Te łopatki są wykonane z pojedynczych zadziorów, które są trochę jak pojedyncze włosy. Ale na zewnętrznych warstwach piór, takich jak skrzydła i pióra ciała, te barby są przymocowane do siebie. Na sztabkach znajdują się wypustki, które zaczepiają każdą sztabkę razem, jak rzep. Struktura ta pomaga utrzymać wodę na zewnątrz i ciepło w środku, dając pewną ochronę przed wodą, ale jest podobna do noszenia wiatrówki w czasie burzy. Ale są dodatkowe środki, które utrzymują ptaki suche.

Pióra ptaków nie są naturalnie całkowicie wodoodporne. Ptaki nieustannie się pielęgnują, czyli strzygą. Podczas tej czynności ptaki usuwają z piór brud, kurz i pasożyty, a także prostują pióra, nadając im najlepszy kształt i pozycję. W przypadku niektórych ptaków, takich jak kaczki, gruczoł uropygialny, lub gruczoł preen, jest istotną częścią procesu wypielęgnowania. Gruczoł ten znajduje się w pobliżu podstawy ogona i produkuje oleistą substancję, która impregnuje pióra. Podczas żerowania ptaki równomiernie rozprowadzają olej, który pokrywa i chroni każde pióro. Dzięki temu kaczki mogą wygodnie unosić się na wodzie przez cały dzień, a rybołów może nurkować w wodzie w poszukiwaniu ryb.

Nie wszystkie ptaki są wodoodporne. Sowy, gołębie, papugi i jastrzębie nie mają gruczołu preen. Zamiast tego mają pióra z puchu. Te wyspecjalizowane pióra rozpadają się na drobne cząsteczki keratyny tworzące drobny proszek podobny do talku. Proszek jest lekko oleisty i przykleja się do piór, pomagając utrzymać trochę wody z dala. Te ptaki są mniej prawdopodobne, aby całkowicie zanurzyć się w wodzie, więc nie mają poziom hydroizolacji, że ptactwo wodne require.

Despite hydroizolacji wysiłki, niektóre ptaki muszą podjąć dodatkowy krok, gdy się mokre. Kormorany często można zobaczyć trzymające skrzydła w słońcu. Te wodne ptaki nie są tak wodoodporne jak kaczki. Dodatkowy ciężar zmoczonych piór pomaga w nurkowaniu (specjalność kormoranów). Ale ponieważ ich pióra stają się tak mokre, kormorany muszą rozłożyć skrzydła, aby wyschły. Other birds that lack a certain amount of waterproofing can be found doing the same thing when they get wet.