Jak skrzydła są przystosowaniem dla ptaków?

Przez miliony lat ptaki udoskonaliły strukturę ciała niezbędną do lotu. W rzeczywistości cała istota ptaka przystosowała się do życia w powietrzu. Poza owadami i nietoperzami żadna inna grupa zwierząt nie potrafi latać. Skrzydła ptaków są wyjątkowo dostosowane do ich stylu życia, od codziennych poszukiwań pożywienia po coroczne wędrówki trwające tysiące mil. Ptaki odziedziczyły po przodkach struktury skrzydeł, które pozwalają im uciec przed drapieżnikami, skorzystać z większej liczby źródeł pożywienia i sprawić, że życie będzie mniej stresujące.

Obecnie powszechnie uznaje się, że ptaki wywodzą się od formy dinozaurów, wyewoluowały z linii mięsożernych dinozaurów zwanych teropodami maniraptoranowymi, podobnymi do welociraptorów. Zgodnie z ich zapisem kopalnym, te dinozaury wyewoluowały cechy, takie jak wahacze i jaja o cienkiej skorupce, które przypominają te u współczesnych ptaków. Pierwszym ptakiem był prawdopodobnie Archaeopteryx, skrzydlate stworzenie, które mogło być zdolne do prawdziwego lotu. Niektóre z pierwszych ptasich stworzeń miały pióra na nogach, a także ramionach, jak wynika z badania przeprowadzonego w 2013 r. przez dr Xing Xu i jego współpracowników z Instytutu Geology and Paleontology w Shandong w Chinach oraz opublikowana w czasopiśmie „Science”. To odkrycie wydaje się sugerować, że starożytne ptaki podobne do ptaków faktycznie używały dwóch zestawów skrzydeł latać.

Zanim ptaki mogły wzbić się w niebo, musiały wyewoluować pióra dostosowane do mechaniki latania, a nawet do określonych stylów lotu. Pióra są lekkie, ale niezwykle mocne. Lotki to lot lub skrzydło, pióra. Pierwotne lotki, duże pióra skrzydeł, przyczepiają się do „ręki” części skrzydła. Lotki drugorzędne przyczepiają się do przedramienia i pomagają zapewnić uniesienie, gdy ptak wznosi się lub trzepocze. Oprócz samych piór kształt skrzydeł określa zdolność latania ptaka. Krótkie, zaokrąglone skrzydła ułatwiają ptakom szybki start. Długie, spiczaste skrzydła zapewniają szybkość. Długie, wąskie skrzydła pozwalają na szybowanie. Szerokie skrzydła ze szczelinami umożliwiają ptakom zarówno szybowanie, jak i szybowanie.

Ptaki niekoniecznie używają skrzydeł tylko do lotu; skrzydła pozwalają również ptakom regulować temperaturę ciała. Ptaki, takie jak Anhingas, szybko tracą ciepło ze swoich ciał, więc rozkładając skrzydła i odwracając się plecami do słońca, mogą pochłaniać energię słoneczną, aby się ogrzać. Sępy indycze również wykorzystują te postawy z rozpostartymi skrzydłami, aby podnieść temperaturę z niższych poziomów w nocy do wyższych poziomów w ciągu dnia.

Ptaki nie muszą cały czas machać skrzydłami, aby utrzymać się w powietrzu; mogą oszczędzać energię, szybując. Siła wznoszących się słupów powietrza, zwanych prądami wznoszącymi i prądami termicznymi, utrzymuje ptaki w powietrzu. Niektóre ptaki, a mianowicie ptaki morskie, takie jak albatrosy, spędzają większość czasu w powietrzu, szybując w powietrzu. Ptaki morskie wykorzystują prądy wznoszące tworzone przez fale do wznoszenia się. Szybujące ptaki mają zwykle skrzydła o wysokim współczynniku proporcji, co oznacza, że ​​ich długość jest znacznie większa niż powierzchnia skrzydeł. Ta cecha nadaje szybującym ptakom charakterystyczne długie, cienkie skrzydła.

Chociaż ptaki nielotne przystosowały się do życia na dole, ich skrzydła nie zniknęły całkowicie z ich anatomii. Ptaki ewoluowały, aby latać, ale niektóre ptaki utraciły tę zdolność, gdy ich ciała w końcu przystosowały się do środowisk lądowych lub wodnych, a latanie stało się zbyt kosztowne pod względem energetycznym. Skrzydła pingwina zasadniczo zmieniły się w płetwy, aby ułatwić pływanie. Nielotny kormoran z Wysp Galapagos był kiedyś zdolny do latania, ale od tego czasu stracił tę zdolność na rzecz szybowania w wodzie. Duże ptaki, takie jak strusie i nandu, wykorzystują swoje proporcjonalnie mniejsze skrzydła w imponujących pokazach.

Wiele ptaków odbywa długie loty zwane migracjami do cieplejszych regionów świata w chłodniejszych miesiącach. Ścieżka migracji rybitwy popielatej obejmuje podróż w obie strony o długości ponad 30 000 kilometrów z Arktyki na Antarktydę. Pokrzewka Blackpoll odbywa coroczną podróż, pozostając w powietrzu przez 80 do 90 godzin bez odpoczynku. Jednak nie wszystkie ptaki posiadają zdolność migracji; oprócz wewnętrznych adaptacji wyspecjalizowane skrzydła pomagają ptakom wędrownym w wykonywaniu ich długich lotów. Ptaki migrujące mają bardziej spiczaste skrzydła, które są duże w porównaniu z ich ciałami, dzięki czemu latanie jest mniej pracochłonne.

Ewolucja nie dokończyła jeszcze swojej pracy ze skrzydłem ptaka. Badanie z 2013 r. opublikowane w „Current Biology” i przeprowadzone przez dr. Charles Brown i Mary Brown znaleźli dowody ewolucji zachodzącej w skrzydłach jaskółek klifowych w Nebrasce. Okazało się, że jaskółki klifowe zabijane przez drogi mają dłuższe skrzydła niż wiele innych w ich populacji. Naukowcy wysnuli teorię, że te jaskółki, zagnieżdżone w mostach autostradowych i wiaduktach, wyewoluowały krótsze, bardziej okrągłe skrzydła, aby móc wystartować w bardziej pionowy sposób, umożliwiając tym samym ptakom ucieczkę przed nadlatującym pojazdy.