Kā spārni ir pielāgoti putniem

Miljonu gadu laikā putni ir pilnveidojuši lidojumam nepieciešamo ķermeņa struktūru. Patiesībā visa putna būtne ir pielāgojusies dzīvei, kas planē gaisā. Bez kukaiņiem un sikspārņiem neviena cita dzīvnieku grupa nevar patiesi lidot. Putnu spārni ir unikāli pielāgoti viņu dzīvesveidam, sākot no ikdienas pārtikas meklējumiem līdz ikgadējām migrācijām, kas ilgst tūkstošiem jūdžu. No saviem senčiem mantotie putni spārnu struktūras, kas ļauj viņiem aizbēgt no plēsējiem, izmantot vairāk pārtikas avotu un padarīt dzīvi mazāk saspringtu.

Putni tagad tiek plaši atzīti par tādiem, kas cēlušies no dinozauru formas, attīstoties no gaļu ēdošu dinozauru līnijas, ko sauc par maniraptorāna teropodiem, kas līdzīgi Velociraptors. Saskaņā ar viņu fosilo ierakstu šiem dinozauriem ir izveidojušās tādas iezīmes kā sviru kauli un plānas čaumalas olas, kas līdzinās mūsdienu putnu īpašībām. Pirmais putns, iespējams, bija Archaeopteryx, spārnota būtne, kas, iespējams, varēja būt īsts lidojums. Saskaņā ar Dr Xing Xu un kolēģu no Institūta 2013. gada pētījumu dažām pirmajām putnu radībām uz kājām un rokām bija spalvas. Ģeoloģija un paleontoloģija Šandongā, Ķīnā, un publicēta žurnālā "Science". Šķiet, ka šis atradums liek domāt, ka senie putniem līdzīgie dzīvnieki faktiski izmantoja divus spārnu komplektus lidot.

Pirms putni varēja nokļūt debesīs, viņiem bija jāattīsta spalvas, kas pielāgotas lidošanas mehānikai, un pat specifiski lidojuma stili. Spalvas ir vieglas, bet izcili spēcīgas. Remiges ir lidojuma vai spārna spalvas. Primārās remiges, lielas spārnu spalvas, piestiprina pie spārna "rokas" daļas. Sekundārie līdzekļi piestiprinās apakšdelmam un palīdz pacelt, kad putns planē vai plīvo. Papildus pašām spalvām spārnu forma ir putna lidošanas spēja. Īsi, noapaļoti spārni palīdz putniem strauji pacelties. Gari, smaili spārni nodrošina ātrumu. Garie, šaurie spārni ļauj slīdēt. Platie spārni ar spraugām ļauj putniem gan planēt, gan slīdēt.

Putni ne vienmēr izmanto spārnus tikai lidojumam; spārni arī ļauj putniem regulēt ķermeņa temperatūru. Putni, piemēram, Anhingas, ātri zaudē siltumu no ķermeņa, tāpēc, izplatot spārnus un pagriežot muguru pret sauli, viņi var absorbēt saules enerģiju, lai paši sildītos. Turcijas grifi arī izmanto šīs izplatītās spārnu pozas, lai paaugstinātu temperatūru no zemākas nakts stundas līdz augstākai dienas līmenim.

Putniem nav visu laiku jāspārno spārni, lai uzturētos gaisā; viņi var saglabāt savu enerģiju, planējot. Pieaugošo gaisa kolonnu spēks, ko sauc par modernizāciju un termoenerģiju, putnus tur augstumā. Daži putni, proti, jūras putni, piemēram, albatrosi, lielu daļu laika pavada gaisā, planējot. Jūras putni planēšanai izmanto viļņu darbības radītos atjauninājumus. Plūstošajiem putniem parasti ir augsti malu proporcijas spārni, kas nozīmē, ka to spārnu garums ir daudz lielāks nekā spārnu platība. Šī kvalitāte dod planējošiem putniem raksturīgos garos, plānos spārnus.

Kaut arī lidojošie putni ir pielāgojušies dzīvei zemāk, viņu spārni nav pilnībā pazuduši no viņu anatomijām. Putni attīstījās, lai lidotu, taču daži putni ir zaudējuši šo spēju, kad viņu ķermenis galu galā pielāgojās zemes vai ūdens videi un lidošana kļuva pārāk dārga, enerģijas ziņā gudra. Peldēšanas atvieglošanai pingvīnu spārni būtībā ir mainījušies. Galapagu salu lidojošais kormorāns agrāk varēja lidot, bet kopš tā laika ir zaudējis šo spēju par labu slīdēšanai pa ūdeni. Lieli putni, piemēram, strausi un rheas, savus proporcionāli mazākos spārnus izmanto iespaidīgos izstādījumos.

Daudzi putni vēsākajos mēnešos veic garus lidojumus, kurus dēvē par migrāciju uz siltākiem pasaules reģioniem. Arktikas zīriņa migrācijas ceļš aptver vairāk nekā 30 000 kilometru garu braucienu no Arktikas uz Antarktiku. Blackpoll warbler veic savu ikgadējo braucienu, uzturoties gaisā 80 līdz 90 stundas bez atpūtas. Tomēr ne visiem putniem piemīt spēja migrēt; papildus iekšējiem pielāgojumiem specializētie spārni palīdz gājputniem veikt garus lidojumus. Migrējošiem putniem ir vairāk smaili spārni, kas ir lieli, salīdzinot ar viņu ķermeni, kā rezultātā lidošana ir mazāk darbietilpīga.

Evolution vēl nav pilnībā pabeidzis darbu ar putnu spārnu. 2013. gada pētījums, kas publicēts izdevumā "Pašreizējā bioloģija" un kuru veica Dr. Čārlzs Brauns un Marija Brauna ir atraduši pierādījumus par evolūciju, kas notiek klints bezdelīgu spārnos Nebraskā. Tika konstatēts, ka ceļu nogalinātās klints bezdelīgas spārni ir garāki nekā daudziem citiem to populācijās. Zinātnieki izvirzīja teoriju, ka šīs bezdelīgas, kas ligzdo šoseju tiltos un estakādēs, attīstījās īsākas, apaļākas spārnus, lai varētu pacelties vertikālāk, tādējādi ļaujot putniem bēgt no tuvojošajiem transportlīdzekļiem.