Fjaðrir — undraverð hönnun

MEÐ einu vængjataki lyftir mávurinn sér á loft. Þegar hann er kominn á flug flýgur hann í hringi, rís áreynslulaust og lætur vindinn bera sig. Með því að breyta halla vængjanna örlítið og með smáhreyfingum á stélinu tekst honum að halda sér á sama stað. Fuglinn hangir nær hreyfingarlaus í loftinu. Það er hrífandi að fylgjast með svona tignarlegu flugi. En hvernig tekst fuglinum að fljúga af slíkri list? Það er að mestu leyti fjöðrunum að þakka.

Fuglar eru einu dýrin sem hafa fjaðrir. Flestir þeirra hafa nokkrar tegundir af fjöðrum. Mest ber á þakfjöðrunum en eins og nafnið gefur til kynna þekja þær fuglinn og gera hann rennilegan og straumlínulaga. Til þakfjaðra teljast líka flugfjaðrir en þær skiptast í væng- og stélfjaðrir. Á kólíbrífugli geta verið innan við 1.000 þakfjaðrir en fleiri en 25.000 á álft.

Hönnun fjaðranna er undraverð. Fjaðurstafurinn er sveigjanlegur og einstaklega sterkbyggður. Á honum eru raðir af geislum sem grípa hver í annan og mynda sléttar fanir. Út úr geislunum ganga mörg hundruð smágeislar sem krækjast hver í annan eins og rennilás. Þegar smágeislarnir losna í sundur getur fuglinn hæglega rennt þeim saman aftur með því að snyrta sig með nefinu. Þú getur reynt þetta með því að draga laskaða fjöður varlega milli fingranna.

Vængfjöður er ekki samhverf. Fönin, sem er utar á vængnum, er mjórri en sú innri. Þessi sígilda vænglögun gerir að verkum að hver fjöður er í sjálfu sér eins og lítill vængur. Ef þú athugar nánar stóra vængfjöður sérðu að það er rauf eftir fjaðurstafnum endilöngum að neðanverðu. Þessi einfalda hönnun gerir fjöðrinni kleift að bogna og snúast án þess að brotna eða láta undan.

Fjaðrir gegna margvíslegu hlutverki

Margir fuglar eru með langar mjóar fjaðrir inn á milli þakfjaðranna. Þær nefnast þráðfjaðrir. Talið er að skynjarar við rótina á þráðfjöðrunum geri fuglinum viðvart um truflanir á ytri fjöðrunum og geri honum kleift að meta flughraðann.

Fjaðrirnar vernda fuglinn fyrir hita, kulda og útfjólubláu ljósi. Sjófuglar virðast til dæmis ekki láta ískalda úthafsvinda  mikið á sig fá. Hvers vegna ekki? Fyrir innan nær órjúfanlegan skjöld þakfjaðranna er þétt lag af mjúkum fisléttum fjöðrum sem við köllum dún. Þetta lag getur verið allt að 1,7 sentímetra þykkt og hylur nær allan líkama fuglsins. Einangrunareiginleikar dúnsins eru það góðir að gerviefni standast engan veginn samanburð. Sumar fuglategundir hafa svonefndan mjöldún en geislar hans brotna niður og mynda fínt duft sem á þátt í því að fjaðrirnar hrindi frá sér vatni.

Fjaðrir slitna með tímanum og fuglar fella þær og þeim vaxa nýjar. Það á þó ekki við um mjöldún. Flestir fuglar fella væng- og stélfjaðrir í fyrir fram ákveðinni röð þannig að þeir missi aldrei jafnvægið eða fluggetuna.

„Næstum of fullkomnar“

Flugvélasmíð er árangurinn af þrotlausri hönnunarvinnu og verkfræði- og verkkunnáttu. Hvað um fugla og fjaðrir? Miklar deilur hafa risið meðal þróunarsinna um það hvernig fjaðrir þróuðust þar sem steingervingar sýna engin merki um þróun þeirra. „Ákafi bókstafstrúarmannsins“, „ástríða steingervingafræðingsins“ og „heiftarlegar uppnefningar“ gegnsýra umræðuna, segir í vísindatímaritinu Science News. Þróunarlíffræðingur, sem stóð fyrir málþingi um þróun fjaðra, viðurkenndi: „Ég hefði aldrei trúað því að nokkurt umræðuefni á sviði vísinda myndi nokkurn tíma kalla fram svona ruddalega framkomu og biturð.“ Ef það er hafið yfir allan vafa að fjaðrir þróuðust hvers vegna er þá umræðan um það svona heiftarleg?

„Fjaðrir eru aðeins of fullkomnar — í því liggur vandinn,“ segir í handbókinni Manual of Ornithology — Avian Structure and Function, gefin út af Yale-háskóla. Það er ekkert sem bendir til að það hafi nokkurn tíma þurft að betrumbæta fjaðrir. Reyndar er „elsta steingerða fjöðrin svo nútímaleg að það er ekkert sem aðgreinir hana frá fjöðrum núlifandi fugla.“ * Samkvæmt þróunarkenningunni á útvöxtur  á húðinni að hafa breyst smátt og smátt, orðið betri og árangurinn loks orðið fjaðrir. Í handbókinni segir áfram: „Fjaðrir gætu ekki hafa þróast án þess að hvert einasta millistig hafi með trúverðugum hætti stuðlað að betri aðlögun.“

Í stuttu máli má segja að fjöður hafi ekki getað orðið til við þróun nema hvert skref í löngu ferli tilviljanakenndra breytinga, sem erfðust kynslóð fram af kynslóð, hafi bætt verulega lífsmöguleika dýrsins. Mörgum þróunarfræðingum finnst það meira að segja vera langsótt að jafn flókin og fullkomin smíð sem fjöðrin er hafi orðið til með þessum hætti.

Ef fjaðrir þróuðust á löngu tímabili ættu auk þess að finnast mörg steingerð millistig. En þau hafa aldrei fundist, aðeins leifar af fullmótuðum fjöðrum. „Það er þróunarkenningunni ekki til framdráttar hvað fjaðrir eru flóknar,“ segir í handbókinni frá Yale-háskólanum.

Flug er meira en fjaðrir

Fullkomnun fjaðranna er bara eitt af vandamálum þróunarfræðinga því að hver einasti hluti fuglsins er hannaður fyrir flug. Til dæmis eru fuglabein hol og létt og fuglar hafa óvenjuskilvirk öndunarfæri. Fuglar eru með vöðva sem eru sérhæfðir til að blaka og stjórna vængjunum. Þeir eru með marga vöðva til að stjórna stöðu einstakra fjaðra. Og taugar tengja hvern vöðva við lítinn en undraverðan heila sem er hannaður til að stjórna öllu þessu samtímis, sjálfvirkt og af mikilli nákvæmni. Það þarf allt þetta flókna kerfi til að fuglar geti flogið. Það er ekki nóg að hafa bara fjaðrir.

Einnig ber að hafa í huga að hver einasti fugl vex af einni frumu en hún geymir allar upplýsingar sem þarf til að fuglinn vaxi, búi yfir eðlisávísun og geti tekið flugið einn góðan veðurdag. Er þetta allt saman afleiðing af ótal hagstæðum tilviljunum? Eða er einfaldasta skýringin líka sú skynsamlegasta og vísindalegasta — að fuglar og fjaðrir þeirra séu skýr merki um afburðasnjallan skapara? Sönnunargögnin tala sínu máli. — Rómverjabréfið 1:20.

[Neðanmáls]

[Rammi/mynd á blaðsíðu 24]

TILBÚIN „SÖNNUNARGÖGN“

Stundum hefur steingervingum verið hampað sem „sönnunargögnum“ fyrir því að fuglar hafi þróast af öðrum skepnum. Sumir þessara steingervinga hafa reynst falsaðir. Tímaritið National Geographic birti til dæmis grein árið 1999 um fiðrað dýr sem hafði hala eins og forneðla. Í greininni var fullyrt að skepnan væri „týndur hlekkur í þeirri flóknu keðju sem tengir saman forneðlur og fugla“. Þetta reyndist vera fölsun. Steingervingum tveggja mismunandi dýra hafði verið raðað saman. Staðreyndin er sú að aldrei hefur fundist neinn „týndur hlekkur“.

[Credit line]

O. Louis Mazzatenta/National Geographic Image Collection

[Caption on page 25]

MEÐ AUGUM FUGLSINS

Skærar og litskrúðugar fjaðrir hafa oft á tíðum heillað menn. En skrúði fugla getur verið enn athyglisverðari í augum fuglanna sjálfra. Sumar fuglategundir hafa fjórar gerðir af keilum (sjónfrumum sem greina liti) en maðurinn aðeins þrjár. Þessi sjónbúnaður gerir fuglum kleift að sjá útfjólublátt ljós en það er ósýnilegt mannsauganu. Við mennirnir sjáum engan mun á kven- og karlfuglum ýmissa tegunda en fjaðrir karlfuglsins endurvarpa útfjólubláu ljósi öðruvísi en fjaðrir kvenfuglsins. Fuglarnir sjá muninn en það auðveldar þeim að finna væntanlegan maka.

[Skýringarmynd á blaðsíðu 23]

(Sjá uppraðaðann texta í blaðinu)

Geisli

Smágeislar

Fjöðurstafur

[Mynd á blaðsíðu 24]

Þakfjaðrir

[Mynd á blaðsíðu 24]

Þráðfjöður

[Mynd á blaðsíðu 25]

Mjöldúnn

[Mynd á blaðsíðu 25]

Dúnn

[Caption on page 25]

Súla