Pióra jak gąbka

Pióra wielu ptaków bardzo skutecznie odpychają wodę – spływa ona po nich „jak po kaczce”. Zupełnie inaczej jest z piórami pokrywającymi brzuch stepówki namibijskiej (Pterocles namaqua), która żyje na pustyniach Namibii, Botswany i Republiki Południowej Afryki. Jej pióra pochłaniają i zatrzymują wodę tak skutecznie, że samce mogą przelecieć ponad 20 kilometrów z odległego wodopoju z powrotem do gniazda, dostarczając pisklętom wystarczającą ilość wody do picia.

Tę niezwykłą zdolność piór do przenoszenia wody opisał po raz pierwszy w roku 1896 E.G.B. Meade-Waldo, który hodował ptaki w niewoli. Jednak brzmiało to tak dziwacznie, że nikt wówczas odkrywcy nie uwierzył.

Dopiero w 1967 roku Tom Cade i Gordon MacLean dzięki szczegółowej obserwacji ptaków przy wodopojach dowiedli, że wyjątkowe zachowanie stepówek to fakt. Jak wykazali, pióra samca mogą pomieścić około 25 mililitrów wody, czyli około jednej dziesiątej filiżanki, po tym, jak ptak spędził pięć minut zanurzając się w wodzie i strosząc pióra.

Około połowy tej ilości może wyparować podczas półgodzinnego lotu samca do gniazda. Pisklęta, które przez pierwszy miesiąc życia nie mogą latać, spijają resztę wody wprost z piór.

W latach 60. nie istniały jednak narzędzia, które pozwoliłyby szczegółowo obrazować strukturę niezwykle chłonnych piór stepówki.

Teraz prof. Lorna Gibson z Massachusetts Institute of Technology (MIT) oraz prof. Jochen Mueller z Johns Hopkins University wykorzystali w swoich badaniach skaningową mikroskopię elektronową, mikrotomografię komputerową i obrazowanie wideo. Pióra z brzucha stepówki namibijskiej pochodziły z Muzeum Zoologii Porównawczej Uniwersytetu Harvarda, które posiada kolekcję okazów obejmującą około 80 proc. ptaków na świecie.

Typowe ptasie pióro zbudowane jest z osi pióra i chorągiewek: zewnętrznej i wewnętrznej. Chorągiewka składa się z odchodzących od stosiny promieni, z kolei od promieni odchodzą dwa rzędy promyków, połączonych ze sobą haczykami.

Pióra stepówki mają jednak inną strukturę. W wewnętrznej chorągiewce pióra promienie są spiralnie zwinięte blisko podstawy, a w dalszym odcinku - proste. W zewnętrznej strefie pióra promienie są proste, bez spiralnej części. W obu częściach brakuje rowków i haczyków, które utrzymują razem chorągiewkę pióra u większości innych ptaków.

Po zwilżeniu zwinięte części promieni rozwijają się i obracają, aby ustawić się prostopadle do chorągiewki, tworząc gęsty las włókien, które mogą zatrzymywać wodę w wyniku działania kapilarnego. W tym samym czasie promienie w chorągiewce zewnętrznej zwijają się do wewnątrz, pomagając zatrzymać wodę.

Już poprzednie prace sugerowały, że woda utrzymywana jest przez napięcie powierzchniowe. „To, czego dokonaliśmy, to pomiary i kilka obliczeń, aby pokazać, że tak właśnie się dzieje” – powiedziała prof. Gibson. Praca jej grupy wykazała, że zmienna sztywność różnych części piór odgrywa kluczową rolę w ich zdolności do zatrzymywania wody.

„Chcieliśmy tylko zobaczyć, jak to działa. Cała historia wydawała się po prostu bardzo interesująca" - wyjaśniła Gibson Jednak jej zdaniem odkrycie można wykorzystać w praktyce. Na przykład w regionach pustynnych, gdzie brakuje wody, ale regularnie występuje mgła i rosa, jak na pustyni Atacama w Chile, pewne adaptacje struktury piór mogą zostać włączone do systemów ogromnych sieci używanych do zbierania wody z mgły. „Można sobie wyobrazić, że mógłby to być sposób na ulepszenie tych systemów. Materiał o tego rodzaju strukturze może być bardziej skuteczny w zbieraniu mgły i zatrzymywaniu wody”.(PAP)

Autor: Paweł Wernicki

pmw/ zan/