The mechanism of feather movements: implications for the evolution of birds and avian flight

• Autorzy: Homberger D G

Warianty tytułu

PL

Mechanika ruchu pior: odniesienia do ewolucji i lotu ptakow

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The feather-bearing skin of birds differs fundamentally from the fur-bearing skin of mammals. Especially within the feather tracts, it contains much structural fat tissue in the dermis and the subcutaneous Fascia superficialis. These are separated from each other by an elastic membrane and are, together with the feather muscles, part of the hydraulic skeleto-muscular apparatus of the feathers. While feathers are raised by erector feather muscles and are returned to their resting position by the resilience of the surrounding fat tissue and an elastic membrane, the depressor feather muscles counteract external forces, such as air turbulences, thereby ensuring a smooth surface of the coat of feathers and reducing drag during flight. The coat of feathers itself creates fusiform body contours, which also reduce drag. Furthermore, subcutaneous fat bodies are strategically placed to ensure an even draping of the skin over the body and, thereby, contribute to streamlined body contours. The subcutaneous fat bodies and the dermal depressor muscles are part of the unique characteristics of the avian integument and have evolved under the selective regime for streamlining of body contours and surface as a precondition for the evolution of avian flight.

PL

Skóra ptaków, pokryta piórami, zasadniczo różni się od skóry ssaków, pokrytej sierścią. Zawiera ona (szczególnie skóra pteryliów), dużo tkanki tłuszczowej — w warstwie skórnej i podskórnej (Fig. 1) powięzi powierzchniowej (Fascia superficialis). Te ostatnie oddzielone są od siebie elastyczną błoną i wraz z umięśnieniem piór są częścią hydraulicznego aparatu mięśniowo-szkieletowego upierzenia. Pióra są podnoszone (stroszone) przez mięśnie podnoszące, czyli erektory, a powracają do pozycji spoczynkowej przez rozprężenie otaczającej je tkanki tłuszczowej i elastycznej błony (Fig. 2). Natomiast funkcją mięśni opuszczających, czyli depresorów piór jest przeciwdziałanie siłom zewnętrznym, takim jak zawirowania powietrza; zapewniają one gładką powierzchnię upierzenia, co zmniejsza opór powietrza w locie. Samo upierzenie zapewnia lecącemu ptakowi wrzecionowaty, opływowy kształt. Ponadto podskórne ciała tłuszczowe są tak rozmieszczone, aby ułożenie skóry sprzyjało opływowej sylwetce. Podskórne ciała tłuszczowe i umieszczone w skórze depresory piór stanowią cześć specyficznego systemu okrycia ciała ptaków i ewoluowały pod wpływem selekcji na opływowe właściwości sylwetki i pokrycia ptaka, co warunkowało ewolucję lotu.

Słowa kluczowe

PL

ptaki; biomechanika; mechanika ruchu; loty ptakow; piora; ornitologia

• Wydawca: -
• Czasopismo: Acta Ornithologica
• Rocznik: 1999
• Tom: 34
• Numer: 2
• Opis fizyczny: s.135-140, rys.,bibliogr.

Twórcy

autor

Homberger D G

• Luisiana State University, Baton Rouge, LA 70803-1715 USA

Bibliografia

• Bergmann H.-H. 1987. Die Biologie des Vogels. Wiesbaden.
• Blaszyk P. 1935. Untersuchungen über die Stammesgeschichte der Vogelschuppen und Federn und über die Abhängigheit ihrer Ausbildung am Vogelfuss von der Funktion. Morph. Jahrb. 75: 483-567.
• Bühler P. 1990. Anpassung des Kopf-Hals-Gefieders der Schleiereule (Tyto alba) an die akustische Ortung. In: van den Elzen R., Schuchmann K.-L., Schmidt-Koenig K. (eds.). Current Topics in Avian Biology. Bonn, pp 49-55.
• de Silva K. N. 1995. Functional anatomy of the integument and subcutaneous structures of the head, neck and thorax of the domestic turkey Meleagris gallopaw. Ph. D. Dissertation. Louisiana State University, Baton Rouge.
• Greij E. 1998. The marvel of flight. Birder's World 12: 44-49.
• Greschik J. 1915. [Zur Histologie der Vogelhaut. Die Haut des Kernbeissers und Haussperlings]. Aquila 22: 69-110.
• Homberger D. G., de Silva K. N. in press. Functional microanatomy of the feather-bearing integument: Implications for the evolution of birds and avian flight. Am. Zool.
• Jegorow J. 1890. Ueber das Verhältnis des Sympathicus zur Kopfverzierung einiger Vögel. Arch. nat. Physiol., Physiol. Abt. Suppl.: 33-36.
• Jehl J. R. 1997. Fat loads and flightlessness in Wilson's Phalarope. Condor 99: 532-543.
• Kipp F. A. 1950. Der wellenförmige Flug der Kleinvögel. Vogelwarte 15: 233-235.
• Lange B. 1931. Integument der Sauropsiden. In: Bolk L., Göppert E., Kallius E., Lubosch W. (eds.). Handbuch der vergleichenden Anatomie der Wirbeltiere, Band 1. Berlin, pp. 375-448.
• Langley J. N. 1902. On the ruffling of feathers in the bird. (Preliminary Note.) J. Physiol. 28 Proc. Physiol. Soc., May: XIV.
• Langley J. N. 1904. On the sympathetic system of birds, and on the muscles which move the feathers. J. Physiol. 30: 221-252.
• Lorenz K. 1933. Beobachtetes über das Fliegen der Vögel. J. Orn. 81: 107-236.
• Lucas A. S., Stettenheim P. R. 1972. Avian Anatomy: Integument. Agriculture Handbook 362, U. S. Department of Agriculture, Washington, D. C.
• Moser E. 1906. Die Haut des Vogels. In: Ellenberger W. (ed.). Handbuch der vergleichenden mikroskopischen Anatomie der Haustiere, Band 1. Berlin, pp. 192-232.
• Nachtigall W. 1977. Zur Bedeutung der Reynoldszahl und der damit zusammenhängenden strömungsmechanischen Phänomene in der Schwimmphysiologie und Flugbiophysik. In: Nachtigall W. (ed.). Physiology of movements — Biomechanics. Stuttgart, pp. 13-56.
• Nitzsch C. L. 1867. Nitzsch's pterylography, translated from the German. (Sclater P. L., ed.). Ray Society, Piccadilly.
• Osborne D. R. 1968. The functional anatomy of the skin muscles in Phasianinae. Ph. D. Dissertation. University Microfilms, Ann Arbor, Michigan.
• Parker S. 1994. Eyewitness natural world. Darling Kindersley, London.
• Parkes K. C. 1966. Speculations on the origin of feathers. Living Bird 5: 77-86.
• Pennycuick C. J., Obrecht H. H., Futter M. R. 1988. Empirical estimates of body drag of large waterfowl and raptors. J. Exp. Biol. 135: 253-264.
• Pennycuick C. J., Klaassen M., Krist A., Lindström A. 1996. Wingbeat frequency and the body drag anomaly: Wind-tunnel observations on a thrush nightingale (Luscinia luscinia) and a teal (Anas crecca). J. Exp. Biol. 199: 2757-2765.
• Rayner J. M. V. 1985. Bounding and undulating flight in birds. J. theor. Biol. 114: 47-77.
• Seuffert L. 1862. Ueber das Vorkommen und Verhalten glatter Muskeln in der Haut der Säugetiere und Vögel. Würzburger Naturwiss Zeitschr 3: 112-158.
• Stettenheim P. R., Lucas A. M., Denington E. M., Jamroz C. 1963. The arrangement and action of the feather muscles in chickens. In: Sibley C. G. (ed.). Proc. XIII Intern. Ornith. Congr., pp. 918-923.
• Tobalske B. W. 1995. Neuromuscular control and kinematics of intermittent flight in the European Starling (Sturmis vulgaris). J. Exp. Biol. 198: 1259-1273.
• Tobalske B. W. 1996. Scaling of muscle composition, wing morphology, and intermittent flight behavior in woodpeckers. Auk 113: 151-177.
• Tobalske B. W., Dial K. P. 1994. Neuromuscular control and kinematics of intermittent flight in budgerigars (Melopsittacus undulatus). J. Exp. Biol. 187: 1-18.
• Tobalske B. W., Dial K. P. 1996. Flight kinematics of black-billed magpies and pigeons over a wide range of speeds. J. Exp. Biol. 199: 263-280.
• Tobalske B. W., Olson N. E., Dial K. P. .1997. Flight style of the black- billed magpie: Variation in wing kinematics, neuromuscular control, and muscle composition. J. Exp. Zool. 279: 313-329.