ปีกเป็นสัตว์ดัดแปลงสำหรับนกได้อย่างไร

กว่าล้านปีที่นกได้พัฒนาโครงสร้างร่างกายที่จำเป็นสำหรับการบิน อันที่จริง สิ่งมีชีวิตทั้งตัวของนกได้ปรับตัวให้เข้ากับชีวิตที่ทะยานไปในอากาศ นอกจากแมลงและค้างคาวแล้ว สัตว์กลุ่มอื่นไม่สามารถบินได้อย่างแท้จริง ปีกของนกได้รับการปรับให้เข้ากับวิถีชีวิตของพวกมันอย่างมีเอกลักษณ์ ตั้งแต่การค้นหาอาหารในแต่ละวันไปจนถึงการอพยพย้ายถิ่นทุกปีเป็นระยะทางหลายพันไมล์ นกที่สืบทอดจากโครงสร้างปีกของบรรพบุรุษทำให้พวกมันสามารถหลบหนีจากผู้ล่า ใช้ประโยชน์จากแหล่งอาหารมากขึ้น และทำให้ชีวิตเครียดน้อยลง

ปัจจุบันนกได้รับการยอมรับอย่างกว้างขวางว่าสืบเชื้อสายมาจากรูปแบบของไดโนเสาร์ วิวัฒนาการมาจากกลุ่มไดโนเสาร์กินเนื้อที่เรียกว่า maniraptoran theropods คล้ายกับ Velociraptors ตามบันทึกฟอสซิลของพวกมัน ไดโนเสาร์เหล่านี้ได้วิวัฒนาการลักษณะต่างๆ เช่น กระดูกปีกนกและไข่ที่มีเปลือกบางซึ่งคล้ายกับนกในปัจจุบัน นกตัวแรกอาจเป็นอาร์คีออปเทอริกซ์ ซึ่งเป็นสัตว์มีปีกที่อาจบินได้อย่างแท้จริง สิ่งมีชีวิตที่เหมือนนกตัวแรกบางตัวมีขนที่ขาและแขนของพวกมัน จากการศึกษาในปี 2013 โดย Dr. Xing Xu และเพื่อนร่วมงานจาก Institute of ธรณีวิทยาและบรรพชีวินวิทยาในมณฑลซานตง ประเทศจีน และตีพิมพ์ในวารสาร "Science" การค้นพบนี้ดูเหมือนจะชี้ให้เห็นว่าสัตว์คล้ายนกโบราณใช้ปีกสองชุดจริง ๆ ที่จะบิน

ก่อนที่นกจะบินขึ้นไปบนฟ้าได้ พวกเขาต้องพัฒนาขนที่ปรับให้เข้ากับกลไกการบิน และแม้กระทั่งรูปแบบการบินที่เฉพาะเจาะจง ขนมีน้ำหนักเบาแต่แข็งแรงอย่างน่าทึ่ง Remiges เป็นเที่ยวบินหรือปีกขนนก หลัก remiges ขนปีกขนาดใหญ่ แนบกับส่วน "มือ" ของปีก รีมิกรองติดอยู่ที่ปลายแขนและช่วยยกเมื่อนกบินหรือกระพือปีก นอกจากตัวขนนกแล้ว รูปร่างของปีกยังสื่อถึงความสามารถในการบินของนกอีกด้วย ปีกที่สั้นและโค้งมนช่วยให้นกบินขึ้นอย่างรวดเร็ว ปีกที่ยาวและแหลมให้ความเร็ว ปีกที่ยาวและแคบช่วยให้ร่อนได้ ปีกกว้างพร้อมช่องให้นกบินและร่อน

นกไม่จำเป็นต้องใช้ปีกเพื่อบินเท่านั้น ปีกยังช่วยให้นกควบคุมอุณหภูมิร่างกายได้ นกเช่น Anhingas สูญเสียความร้อนอย่างรวดเร็วจากร่างกาย ดังนั้นโดยกางปีกและหันหลังให้ดวงอาทิตย์ พวกมันสามารถดูดซับพลังงานแสงอาทิตย์เพื่อให้ความร้อนในตัวเองได้ แร้งตุรกียังใช้ท่ากางปีกเหล่านี้เพื่อเพิ่มอุณหภูมิจากกลางคืนที่ต่ำลงไปจนถึงระดับกลางวันที่สูงขึ้น

นกไม่จำเป็นต้องกระพือปีกตลอดเวลาเพื่อให้อยู่ในอากาศ พวกเขาสามารถประหยัดพลังงานได้ด้วยการทะยาน แรงของเสาอากาศที่เพิ่มขึ้นซึ่งเรียกว่ากระแสลมและอุณหภูมิทำให้นกสูงขึ้น นกบางชนิด เช่น นกทะเล เช่น อัลบาทรอส ใช้เวลาส่วนใหญ่ในอากาศที่ทะยานขึ้น นกทะเลใช้กระแสน้ำที่สร้างขึ้นโดยการกระทำของคลื่นเพื่อทะยาน นกที่บินได้มักจะมีปีกที่มีอัตราส่วนกว้างยาว ซึ่งหมายความว่าความยาวของปีกจะมากกว่าพื้นที่ปีกของพวกมันมาก คุณสมบัตินี้ทำให้นกที่บินทะยานมีปีกที่บางและยาว

แม้ว่านกที่บินไม่ได้จะปรับตัวให้เข้ากับสิ่งมีชีวิตด้านล่าง แต่ปีกของพวกมันก็ไม่ได้หายไปจากกายวิภาคของพวกมันทั้งหมด นกมีวิวัฒนาการให้บินได้ แต่นกบางตัวสูญเสียความสามารถนี้ไปเมื่อในที่สุดร่างกายของพวกมันก็ปรับตัวให้เข้ากับสภาพแวดล้อมบนบกหรือในน้ำ และการบินมีราคาแพงเกินไปและฉลาดด้านพลังงาน โดยทั่วไปแล้วปีกของนกเพนกวินจะเปลี่ยนเป็นตีนกบเพื่ออำนวยความสะดวกในการว่ายน้ำ นกกาน้ำที่บินไม่ได้ของหมู่เกาะกาลาปากอสเคยสามารถบินได้ แต่ตั้งแต่นั้นมาก็สูญเสียความสามารถนั้นไปเพื่อที่จะร่อนผ่านน้ำ นกขนาดใหญ่ เช่น นกกระจอกเทศและนกกระจอกเทศ ใช้ปีกที่เล็กกว่าตามสัดส่วนในการแสดงที่น่าประทับใจ

นกหลายตัวบินยาวที่เรียกว่าการอพยพไปยังบริเวณที่อากาศอบอุ่นของโลกในช่วงเดือนที่อากาศหนาวเย็น เส้นทางการอพยพของนกนางนวลอาร์กติกครอบคลุมการเดินทางไปกลับมากกว่า 30,000 กิโลเมตรจากอาร์กติกไปยังแอนตาร์กติก นกกระจิบ Blackpoll ทำให้การเดินทางประจำปีโดยอยู่ในอากาศเป็นเวลา 80 ถึง 90 ชั่วโมงโดยไม่ต้องพักผ่อน ไม่ใช่นกทุกตัวที่มีความสามารถในการอพยพ นอกจากการดัดแปลงภายในแล้ว ปีกแบบพิเศษยังช่วยให้นกอพยพบินได้ไกลอีกด้วย นกอพยพมีปีกที่แหลมมากกว่า ซึ่งมีขนาดใหญ่เมื่อเทียบกับลำตัว ทำให้บินลำบากน้อยลง

วิวัฒนาการยังไม่เสร็จงานกับปีกนก การศึกษาในปี 2013 ที่ตีพิมพ์ใน "Current Biology" และดำเนินการโดย Drs. Charles Brown และ Mary Brown ได้พบหลักฐานวิวัฒนาการที่เกิดขึ้นในปีกของนกนางแอ่นหน้าผาในเนแบรสกา พบว่านกนางแอ่นริมถนนมีปีกที่ยาวกว่านกชนิดอื่นๆ ในกลุ่มประชากร นักวิทยาศาสตร์ตั้งทฤษฎีว่านกนางแอ่นเหล่านี้ทำรังอยู่ในสะพานทางหลวงและสะพานลอย วิวัฒนาการสั้นลงและกลมขึ้น เพื่อให้สามารถถอดปีกในแนวตั้งได้มากขึ้นจึงทำให้นกหนีจากที่จะมาถึงได้ ยานพาหนะ