Wróć

Budowa ptasiego pióra

Czyli co sprawia, że pióra są tak wyjątkowe

W wyniku ewolucji powstało wiele różnorodnych gatunków, a także tworów, które dla tych gatunków są charakterystyczne. Jednym z najbardziej wyjątkowych tworów naskórka, jaki wyewoluował, są pióra – w czasach współczesnych występujące wyłącznie u ptaków. Zbudowane są w znacznej mierze z keratyny, czyli tego samego białka, co np. włosy, rogi czy pazury, ale w przeciwieństwie do nich posiadają o wiele bardziej skomplikowaną budowę, a sam mechanizm ich wyrastania jest słabo poznany. Przechodząc do meritum, czym wyjątkowym w swojej budowie wyróżniają się pióra?

Podstawę pióra stanowi jego oś, najbardziej wytrzymały element występujący praktycznie we wszystkich typach piór. Na oś składają się dwie części: dudka, czyli dolna część osi mocująca pióro w ciele ptaka, oraz stosina, wyrastająca poza skórą, stanowiąca oparcie dla chorągiewek piór. Rzeczywistą granicę między dudką a stosiną wyznacza kołnierzyk, czyli pozostałe na osi fragmenty naskórka, które jednak nie zawsze są widoczne.

Fot.1. Poszczególne elementy lotki.

Chorągiewki, jak już wspomniano, wyrastają ze stosiny pióra. Chorągiewka zewnętrzna, która zwykle jest węższa od wewnętrznej, wyrasta skierowana „na zewnątrz ciała ptaka”, natomiast wewnętrzna, zwykle szersza, wyrasta po przeciwnej stronie stosiny i jest skierowana „do wewnątrz ciała ptaka”. Chorągiewkę tworzą liczne promienie, wyrastające ze stosiny jeden nad drugim. Promienie wyrastające obok siebie są ze sobą połączone za pomocą promyków, czyli ich małych, gęsto wyrastających odgałęzień. Jeden rząd promyków stanowią haczyki, które zakotwiczają się o listewki, czyli rząd promyków wyrastający na sąsiednim promieniu. Haczyki i listewki są dobrze widoczne pod mikroskopem.

Z elementów chorągiewek, które widać gołym okiem należy wymienić jeszcze puch przynasadowy. Wyrasta on przy chorągiewce w dolnej części stosiny, blisko dudki. Tworzą go mniej lub bardziej liczne, gęsto wyrastające, pojedyncze promienie które nie są ze sobą połączone. Ich promyki nie są zróżnicowane na haczyki i listewki, są natomiast proste i długie. Puch ten nie występuje na wszystkich typach piór, a z kolei niektóre pióra posiadają wyłącznie budowę puchową. Więcej o różnych typach piór i ich budowie dowiesz się w artykule Rodzaje i funkcje piór.

Fot.2. Pojedynczy promień widoczny pod mikroskopem. A – promień, z którego wyrastają promyki: B – listewki, C – haczyki.

Na spodniej stronie pióra, u niektórych gatunków wyrasta czasami przypiórko. Jest to małe odgałęzienie stosiny, z którego wyrastają głównie promienie puchowe. Przypiórko jest cechą charakterystyczną tylko dla niektórych grup ptaków, m.in. kuraków.

Cechą charakterystyczną dla lotek, ale też nie występującą u wszystkich gatunków (i nie na wszystkich lotkach) są emarginacje, czyli wycięcia. Mogą one występować na chorągiewkach wewnętrznych (emarginacje wewnętrzne), chorągiewkach zewnętrznych (emarginacje zewnętrzne), bądź na obu chorągiewkach jednocześnie. Wycięcia te są po prostu zwężeniem części lotek bliższych wierzchołka, wyglądają one tak jakby część chorągiewki została wycięta nożyczkami (stąd nazwa). Często przez te wycięcia tworzy się (na chorągiewce wewnętrznej) kąt i ostroga emarginacji. Ich kształt jest nierzadko cechą charakterystyczną dla danego gatunku.

Lotki, które posiadają emarginacje, posiadają część dłoniową i część palczastą. Części dłoniowe lotek tworzą powierzchnię nośną skrzydła, natomiast części palczaste tworzą „rozcapierzoną dłoń” widoczną w rozpostartym skrzydle. Palce te w znacznej mierze ułatwiają szybowanie i wznoszenie się w prądach powietrznych, dlatego są silnie wykształcone u ptaków wykorzystujących technikę lotu biernego, m.in. bocianów, żurawi, orłów i innych ptaków drapieżnych. Co ciekawe, np. u ptaków wróblowych jest zupełnie odwrotnie. Jest to też jednak powiązane ze stopniem zaostrzenia skrzydła. Ptaki wróblowe, które posiadają długie, ostro zakończone skrzydła z niewielką liczbą emarginacji podejmują dalsze wędrówki niż gatunki o palczastych i zarazem silnie zaokrąglonych skrzydłach – te są dużo bardziej osiadłe.

Ptasie pióra są bardzo mocno zróżnicowane. Dotyczy to zarówno zmienności międzygatunkowej, osobniczej, a także dotyczą jednego, konkretnego osobnika. Zupełnie inaczej wyglądają i pełnią odmienne funkcje pióra skrzydeł, ogona, czy te okrywające ciało. Wynika to z modyfikacji poszczególnych piór. W toku ewolucji niektóre gatunki posunęły te modyfikacje bardzo daleko, co umożliwia im sprawniejsze funkcjonowanie w środowisku i lepsze wykorzystanie dostępnych w nim nisz ekologicznych. Przykładów jest naprawdę wiele, a wręcz należałoby tu napisać, że każdy gatunek wykształcił poszczególne pióra na swoje potrzeby. Modyfikacje te polegają na zmienności kształtów, proporcji i budowy wewnętrznej piór, co przekłada się na ich właściwości, wytrzymałość i funkcje. Więcej na temat modyfikacji piór możesz dowiedzieć się w artykule Rodzaje i funkcje piór .

Fot.3. Zmodyfikowane sterówki dzięcioła posiadają niezwykle wytrzymałe, grube, lekko zagięte do dołu stosiny. Dzięki temu ptak znajdując się na drzewie może używać ogona jako podpory. Na zdjęciu dzięciołek (Dryobates minor).

Pióra są zbudowane przede wszystkim z białek (90,7%), w szczególności z wytrzymałej keratyny, a także w niewielkim stopniu z wody (7,9%) i tłuszczu (1,3%). Za ubarwienie piór odpowiadają wbudowane w pióra barwniki. Im więcej cząsteczek barwnika, czyli im bardziej pióro jest nimi wysycone, tym intensywniejszy jest jego kolor. Ponadto, barwniki te wbudowane w pióro, wzmacniają jego strukturę i uodporniają je na ścieranie.

Białe pióra są po prostu całkowicie pozbawione barwników. Za odcienie brązu odpowiadają melaniny, które dzielą się na dwie grupy. Eumelaniny, czyli ciemniejsze barwniki, odpowiadają za kolory szary, brązowy i czarny. Natomiast feomelaniny odpowiadają za kolor kremowy, jasnopłowy, rudobrązowy. Poszczególne odcienie brązu zależą od stopnia wysycenia danym barwnikiem. Kolory od żółtego przez pomarańczowy po czerwony są determinowane przez obecność karotenoidów, i jak we wcześniejszym przypadku, dany kolor zależy od stopnia wysycenia (mała ilość barwnika – kolor żółty, duża ilość karotenoidów – kolor czerwony).

Kolory zielone i niebieskie nie wynikają z obecności barwnika, a ze specyficznej struktury promieni. Struktura ta sprawia, że padające na pióra białe światło zostaje od niego odbite, ale tylko w pewnej jego części. Odbijana jest tylko frakcja niebieska albo zielona, natomiast pozostała część białego światła jest pochłaniana przez pióro, co w efekcie daje wrażenie koloru – mamy tu do czynienia ze zjawiskiem interferencji. Wyjątkiem są tu jednak turaki, które w istocie, posiadają barwniki wbudowane w pióra warunkujące kolor zielony (turakowerdyna) oraz czerwono-fioletowy (turacyna).

Fot.4. Połyskujące na niebiesko lotki krzyżówki (Anas platyrhynchos). Wyrastając razem w skrzydle kaczki, tworzą charakterystyczne lusterko.

Podobnie, bądź niepodobnie, sprawa ma się z samym połyskiem, gdyż tutaj też mamy do czynienia z interferencją. Część piór które posiadają ptaki jest matowa, inne – połyskują, czasem mieniąc się przy tym licznymi kolorami. Zasadnicze znaczenie ma tutaj samo uorganizowanie komórek pióra. Jeśli melanocyty, czyli komórki z barwnikiem (melaninami) są w odpowiedni sposób uporządkowane, i znajduje się nad nimi cienka warstwa keratyny – połyskują. W zależności od sposobu uporządkowania czy też grubości tych warstw pióra mogą być np. czarne i białawo połyskiwać, albo być czarne i opalizować różnymi kolorami. Połysk może też nadawać cienka warstwa lipidów na piórach. Ptak w trakcie pielęgnacji rozprowadza dziobem na upierzeniu tłustą wydzielinę gruczołu kuprowego, która nadaje mu wodoodporność, a także połysk.