Развитие пера - Feather development
Развитие пера происходит в эпидермальном слое кожи птиц . Это сложный процесс, состоящий из множества этапов. Когда перья полностью развиты, появляется шесть различных типов перьев: контурные , маховые , пуховые , тонкие, полупрозрачные и щетинковые. Перья изначально не предназначались для полета. Точная причина появления перьев до сих пор неизвестна. Считается, что птицы являются потомками динозавров, и новая технология, использующая меланосомы, обнаруженные в окаменелостях динозавров, показала, что у некоторых динозавров, которые не могли летать, были перья .
Анатомия пера
Перья - продукты эпидермиса и ороговевающей системы. Они являются не - сосудистыми и не нервными. У них есть трубчатый центральный стержень, называемый рахисом; По обе стороны от рахиса отходят вены, которые имеют ряд зазубрин с взаимосвязанными соединениями, которые называются зазубринами. Рахис и прилегающие вены составляют покрывало. Противоположностью рахиса является аир, который прикрепляет перо к телу и перемещается прикрепленными кожными мышцами. Есть много разных типов перьев, которые в основном следуют этому основному рисунку с небольшими вариациями, основанными на эволюционных потребностях.
Эволюция перьев
Перья иногда называют «сложной чешуей рептилий», так же как птицы иногда рассматриваются как подмножество рептилий, а не как их собственная категория. Хотя это упрощение, оно происходит от гомологии птиц с рептилиями. Птицы произошли от быстрых двуногих динозавров, но перья появились раньше них, а не для полета, как первоначально думали. Теория развития перьев для полета была раскрыта в 1970-х годах, когда было обнаружено, что у динозавров- теропод (некоторые из распространенных тероподов - Tyrannosaurus rex и Velociraptors ) есть перья. Изучая меланосомы, которые представляют собой структуры, форма и расположение которых определяют, как свет отражается от пигмента в окаменелостях динозавров, ученые обнаружили, что у динозавров действительно было смелое оперение . В частности, Якоб Винтер и его коллеги проанализировали меланосомы Anchiornis huxleyi , которые они смогли реконструировать так, чтобы их оперение выглядело 150 миллионов лет назад, когда жил A. huxleyi .
В 1861 году группа немецких карьерных рабочих нашла окаменелость археоптерикса , у которой были перья, как у современных птиц, но также зубы во рту, длинное костлявое крыло и когти на крыльях, как у рептилии. Археоптерикс, кажется, является переходным животным от рептилии к птице. Однако у археоптерикса уже были довольно развитые перья, что не помогло показать, как перья вообще эволюционировали. В 1996 году была найдена пропавшая окаменелость, показывающая эволюцию перьев. Sinosauropteryx был покрыт тонкими полыми нитями, которые покрывали его спину и хвост. Теперь, после обнаружения многих динозавров с примитивными перьями, считается, что перья начинались как эти тонкие полые волокна и в конечном итоге превратились в пушистую оболочку перьев, которую можно увидеть у современных птиц.
Есть несколько теорий, объясняющих, почему перья вообще эволюционировали, если не из-за полета. Во-первых, они служили изоляцией. Были обнаружены тероподы, прикрывающие свои гнезда передними конечностями, которые, как считается, укрывают своих детенышей. Известно, что перья теропод сыграли важную роль в изоляции. Другая популярная теория гласит, что быстрые двуногие динозавры использовали свои перья, чтобы быстрее бегать. Возможно, перья помогали динозаврам взбираться по склонам, и это преимущество скорости в конечном итоге привело к бегству. Древесная теория предполагает , что животные , которые жили на деревьях , нашли его более быстрым и энергоэффективным прыгать с дерева на дерево , а не бежать вниз дерева, по земле к другому дереву, и создать резервную копию нового дерева. Этот прыжок в конечном итоге приводит к планированию и полету.
Другая более новая теория гласит, что перья были выбраны для полового акта . Их смелое оперение с его узорами, окраской и даже переливающимися цветами должно было привлечь противоположный пол, что сегодня очень распространено у современных птиц. Открывая новую технологию для поиска и анализа хорошо сохранившихся меланосом, ученые могут реконструировать, как выглядели бы перья окаменелых динозавров, и они выглядят довольно ярко.
Более современные теории первоначальной цели / преимущества полета включают более одной из этих теорий в сочетании друг с другом. Кен Диал, исследователь полетов из Университета Монтана-Миссула , показывает, как цыплята часто используют перья, чтобы получить сцепление, когда они убегают от хищников вверх по склонам, но это хлопанье также помогает цыпленку стабилизироваться, когда он снова падает. Вполне возможно, что перья еще до полета выполняли несколько полезных функций.
Этапы развития пера
Перья развиваются из сосочков дермы. Перья начинают формироваться из перьевых фолликулов, которые представляют собой инвагинации, начинающиеся от эпидермиса до дермы . Именно в дерме фолликул и полость пульпы начинают формировать перо. Полость пульпы - это пространство, в котором находится перьевой фолликул. Нить пера вскоре вырастает из фолликула; это происходит из-за пролиферации клеток, то есть увеличения количества клеток в результате роста и деления клеток в основании фолликула. Эти новые клетки образуют две разные ткани. Существует оболочка, которая представляет собой основные ткани пера и шляпки пульпы. Ножны - это поддерживающий слой, окружающий перо, которое отпадает по мере роста. Точно так же колпачки мякоти, которые защищают сердцевину дермы, также опадают по мере роста пера. Основные ткани пера позже разворачиваются, что приводит к удалению оболочки и колпачков пульпы, поскольку она принимает свою функциональную форму. По мере роста пера его покрывало, в котором крепятся стержень и лопасти, продолжает формироваться. Когда покрывало закончено, аир начинает формироваться в основании покрова. Аир - это перо пера, нижняя часть которого остается в основном в полости пульпы. После этого перо полностью разовьется и останется таким до тех пор, пока не начнется линька , в результате чего оно упадет. Перья опадают во время линьки, которая происходит в разное время года в зависимости от вида птицы. Птицы могут линять по сезонным, репродуктивным и многим другим причинам.
Виды перьев
Существует шесть различных типов перьев: контурные, лётные, пуховые, нитевидные, полупрозрачные и щетинковые. Меловые перья, более известные как контурные, делятся на две группы; одна группа симметрична и покрывает тело, а другая - маховые перья. Контурные перья обеспечивают защиту от непогоды. Лётные перья длинные и асимметричные, что позволяет сделать рахис более жестким, что делает их устойчивыми во время полета. Лётные перья также обладают способностью скручивать свой позвоночник внутри полости пульпы, позволяя зубцам пера сцепляться при движении вниз, уменьшая количество воздушного потока между перьями, создавая более эффективный подъем. Маховые перья крыла - remiges ; те, что расположены на хвосте, - это прямоугольники . Лётные перья делятся на три отдельные группы: первичные, вторичные и третичные. Первичные оси находятся в дальнем конце крыла и обеспечивают тягу вперед во время взлета и полета. Вторичные образуют большую часть крыла посередине. Ближайшие к телу перья - третичные. Пуховые перья, также известные как пуховые, лишены стержня и зубцов, которые взаимодействуют между собой. Обычно они пушистые и используются для утепления. Существуют особые виды пуховых перьев, которые при распаде могут образовывать кератиновый порошок, который можно использовать для водонепроницаемости перьев. Птицы могут использовать эту способность по разным причинам, но основная причина - изоляция от холода и / или воды, особенно для птиц, которые ныряют в воду или сидят на ней. Филоплюмы - очень тонкие, похожие на волосы перья с очень небольшим количеством зазубрин. Считается, что они обладают сенсорной функцией; другие подробности в основном неизвестны. Полуплюмы имеют очень большой центральный стержень и рыхлые жилки. Такая структура позволяет использовать их в теплоизоляции и аэродинамике. У щетинистых перьев очень жесткий стержень, но мало зазубрин. Они располагаются вокруг глаз и рта; Считается, что они обладают защитной и сенсорной функцией. Однако не все птицы, у которых есть перья, используют их для полета. Пингвины используют их для защиты от холода воздуха и воды. С другой стороны, страус использует свои перья для спаривания и взбивания, что позволяет им выделять тепло и остывать.