لماذا عظام الطيور مجوفة ؟.. وكيف تساعدها على الطيران
لماذا عظام الطيور مجوفة
تمتلك الهياكل العظمية للطيور بعض التعديلات الفريدة التي تمكنها من الطيران، ومن بين تلك التعديلات العظام المجوفة، ولكن يتعين عليك معرفة ماذا تفعل العظام المجوفة أولا
تسمى العظام المجوفة أيضا بالعظام الهوائية، وذلك لأنها تحتوي على مساحة كبيرة لدخول الهواء، ويساعد هذا الهيكل في دخول الأكسجين إلى العظام أثناء الطيران، وهذا ما يحتاجه الطيور للطيران. وتحتوي هذه العظام على حويصلات هوائية ترتبط بالأجزاء المجوفة فيها، وتمتد رئتا الطيور في جميع أنحاء هذه العظام، مما يساعد الطيور على امتصاص الأكسجين أثناء الشهيق والزفير، وهذا يزيد من كمية الأكسجين في الدم، مما يمنح الطائر طاقة إضافية للطيران
ومع ذلك، فإن العظام المجوفة لا تجعل الطائر أخف وزنا كما يعتقد عموما. ووفقا للباحث من جامعة ماساتشوستس أمهرست، فإن عظام الطيور تزن أثقل من عظام الحيوانات ذات الحجم المماثل. عندما نقارن العظام فقط، فإن هيكل عظمي لطائر يزن كيلو جرام يكون أثقل من هيكل عظمي لفأر يزن أيضا كيلو جرام. يحدث هذا بسبب كثافة عظام الطيور الأعلى، وهذه الكثافة تجعل العظام رقيقة ومجوفة وأكثر صلابة وقوة، وتمنعها أيضا من الانكسار بسهولة. كما توفر الدعامات المتقاطعة قوة هيكلية كبيرة. وهناك بعض المعلومات الأخرى حول العظام المجوفة للطيور
- تمتلك طيور البطريق والبفن عظامًا صلبة ولا تحتوي على أي عظام مجوفة، ويُعتقد أن العظام الصلبة تجعل من السهل على هذه الطيور الغوص.
- النعام والإيمو من الطيور التي ليس لها عظام مجوفة، ولكن العظام لديها تركيبة مختلفة. تعمل العظام المجوفة على تقليل حرارة أجسامها من خلال نظام كيس هوائي يمتد عبر ساقيها
- تتميز الطيور، بدءًا من طيور القرقف وصولًا إلى رافعات ساند هيل، بوجود عظام مجوفة في أجسامها، ولكن ليست جميع العظام مجوفة، ويختلف عدد العظام المجوفة بين الأنواع المختلفة، فالطيور الانزلاقية الكبيرة تمتلك عددًا أكبر من العظام المجوفة، بينما تمتلك الطيور الغاطسة عددًا أقل.
كيف تساعد العظام المجوفة الطيور على الطيران
تمتلك الطيور نظام تنفس كبير يشغل حوالي خمس مساحة جسمها، ولديها قلب إضافي قوي للحفاظ على عمل هذا النظام. وتستخدم الطيور الأكسجين وتخرج ثاني أكسيد الكربون بسبب هذا النظام الفريد للتنفس
نظرًا لوجود أكياس هوائية داخل العظام المجوفة التي تسمح بتدفق الغازات والهواء حول جسم الطيور بسهولة أكبر، فإن العظام المجوفة توفر إمدادًا مستمرًا من الهواء النقي في رئتي الطيور، مما يزيد من فرص دخول الأكسجين إلى الدم ويساعدها على الطيران.
الهيكل العظمي للطيور
يتطلب الهيكل العظمي للطيور وظيفة أكثر صعوبة، حيث يجب أن يكون خفيفًا بما يكفي للطيران وقويًا بما يكفي لتحمل إجهاد الطيران، ولمعالجة هذه المشكلة، تمتلك الهياكل العظمية للطيور بعض التعديلات الفريدة، مثل:
أقل وزنا
هياكل عظمية الطيور خفيفة جدا بالنسبة لحجمها بسبب وجود عظام مجوفة، فعلى سبيل المثال، طيور الفرقاطة التي تحلق فوق المحيطات الاستوائية يبلغ طول جناحيها أكثر من مترين، ولكن هياكلها العظمية أخف من ريشها. تحتوي الطيور أيضا على مناقير خفيفة الوزن بدلا من الأسنان الثقيلة، وتحتوي بعض العظام الأخرى على صغر شديد أو تكون مختفية تماما، مثل العظام في الذيل
قوتها كبيرة
تكون عظام الأطراف الرئيسية للطائر مجوفة، وبداخلها دعامات خاصة لتقويتها، وهذا يجعلها أقوى من الثدييات دون أن تكون أثقل وزنا، والعظام الأخرى تكون أكثر صلابة من الهيكل العظمي للثدييات، العظام الجانبية البارزة من الأضلاع تقفل بإحكام معا، ويتم ربط عظمتي الترقوة في دعامة واحدة، والتي نسميها “عظمة الترقوة”، ويمكن للهيكل العظمي الصلب أن يتكيف بشكل أفضل مع ضغوط الطيران
دعم العضلات
عند النظر إلى هيكل دجاجة مشوية، يمكن بسهولة ملاحظة عظمة الصدر الضخمة المميزة للطيور، والتي تسمى بعظمة القص، وهذا العظم فريد من نوعه بالنسبة للطيور، فهو يحمل عضلات ضخمة يحتاجها الطائر للطيران، ويختلف هيكل الطائر بحسب نوعه، فالطيور التي لا تطير مثل النعام لا تمتلك عظمة القص.
قلب كبير
يستهلك الطيران الكثير من الطاقة، وبالتالي يحتاج الطيور إلى نظام يحرك الدم بسرعة كبيرة للحفاظ على عضلاتها ذات العمل الجوي. ولذلك، فإن قلوبهم نسبيا أكبر وأقوى من قلوب الثدييات. تنبض قلوب الطيور الصغيرة بسرعة أكبر من قلوب الطيور الكبيرة. فمثلا، يصل معدل ضربات قلب الدجاجة إلى 245 نبضة في الدقيقة، وعصفور المنزل يصل إلى 460 نبضة في الدقيقة، والطائر الطنان يصل إلى 615 نبضة في الدقيقة أثناء الرحلة. وقد يصل معدل نبض قلب الطائر الصغير إلى أكثر من 1000 نبضة في الدقيقة.
كيف يمكن للطيور أن تفقد ريشها وتظل تطير
يعتبر ريش الجناح والذيل ضروريين للطيران، ولكن ماذا يحدث إذا فقدت الطيور هذا الريش؟ يتطلب استخدام الطيور المستمر والتعرض للكثير من العوامل استبدال ريشها من خلال عملية تسمى طرح الريش. يستهلك استبدال الريش كمية كبيرة من الطاقة، لذلك عادة في هذه الأوقات لا تقوم الطيور بأي أنشطة أخرى عالية الطاقة، مثل الهجرة أو التعشيش. يمكن أن يحدث فقدان الريش هذا تدريجيا أو كليا مرة واحدة.
هناك بعض الطيور مثل الغربان التي تحتاج وقتا طويلا لتغيير ريشها ويمكن أن يستغرق ذلك حتى ستة أشهر، وتحل محلها ريش قليل للطيران في كل مرة، وتنتظر حتى تنمو خلايا جديدة قبل أن تقوم بأي نشاط، وعادة ما تفقد نفس الريش في كل جناح في نفس الوقت، ولكنها تحافظ على تناسق أجنحتها طوال عملية الاستبدال، وتفعل الطيور الصغيرة نفس الشيء ولكن يستغرق ذلك حوالي شهرين فقط، ويسمح هذا الاستبدال المتدرج للريش بالطيور بالطيران على الرغم من فقدان بعض الريش.
تعوض الطيور المزلقة الريش المفقود عن طريق تغيير موضع أجنحتها وذيلها أثناء الطيران، لتظل هناك ديناميكية هوائية. وهناك بعض الطيور، مثل البط والأوز، تكون ثقيلة جدا بحيث لا تستطيع الطيران. لذلك، تفقد عدد قليل من الريش، فتقوم بإستبدال كل ريش طيرانها مرة واحدة، مما يؤدي إلى عدم الطيران لمدة شهر تقريبا. ولتجنب الحيوانات المفترسة، يبقون في الماء أو بالقرب منه.
لماذا لا يبتلل ريش الطيور
ريش الطيور ليس مقاومًا للماء بشكل كامل، ولذلك تقوم الطيور بتنظيفها وترتيبها باستمرار للتخلص من الأوساخ والغبار والطفيليات وتحسين شكلها
وهناك بعض الطيور مثل البط تمتلك غدة بولية أو وهي جزءًا أساسيًا من عملية التحضير والتنظيف توجد الغدة بالقرب من قاعدة الذيل وتنتج مادة زيتية تعمل على مقاومة الريش للماء، عند التحضير تنشر الغدة هذا الزيت بالتساوي لتغطية وحماية كل ريشة فيسمح هذا للبط بالطفو بشكل مريح على الماء طوال اليوم.
ليس جميع أنواع الطيور لديها ريش مقاوم للماء، فالبوم والحمام والببغاوات والصقور ليس لديهم هذه الغدة المهذبة، ولكن لديهم ما يسمى بمسحوق الريش، حيث يتحلل هذا الريش المتخصص إلى جزيئات صغيرة من الكيراتين ويتكون مسحوقا ناعما مشابها لبودرة التلك، ويكون المسحوق دهنيا قليلا ويتمسك بالريش، مما يساعد على إبعاد الماء بعيدا عن الريش، ولكن ليس لديها مستوى العزل المائي مثل الطيور المائية.
بالرغم من أن بعض الطيور يحتاجون إلى القيام بخطوة إضافية عندما يتبللون، إلا أن العزل المائي ليس كافياً ومن الممكن أن تمد جناحيها في الشمس لفترة طويلة.