Cómo se construyen las plumas

Ligeras, flexibles, fuertes y coloridas, las plumas son estructuras impresionantes. Aunque las plumas vienen en una increíble variedad de tipos, todas están compuestas por las mismas partes básicas que han evolucionado pequeñas modificaciones para cumplir diferentes funciones. Las plumas suaves tienen una estructura flexible que ayuda a atrapar el aire cerca del cuerpo cálido del ave. La estructura de otras plumas presenta una pequeña alteración que hace una gran diferencia;Ganchos microscópicos que se entrelazan para formar una barrera impermeable al viento y que permite a las aves volar y mantenerse secas.

 

Tipos de Plumas

Pluma de ala

Las plumas del ala, también llamadas remiges, tienen una estructura ramificada que se entrelaza como Velcro para crear una superficie a prueba de viento uniforme que permite la elevación en vuelo. Las plumas del ala principal son típicamente asimétricas con un borde de ataque más corto para mejorar la aerodinámica.

 

 

Pluma de la cola

La mayoría de las plumas de la cola, o rectrices, cuentan con una estructura ramificada que se entrelaza como Velcro para crear una superficie uniforme que ayuda a las aves a conducir en vuelo.

 

 

Pluma de contorno

Las plumas de contorno son lo que ves cubriendo el cuerpo del ave. La región de enclavamiento, o paleta, está estructurada para ayudar a mantener el ave seca. En la base de la pluma hay una sección suave que atrapa el calor.

 

 

Pluma semipluma

Las semiplumas están ocultas debajo de otras plumas en el cuerpo del ave y tienen una estructura suelta que ayuda a que el ave se mantenga caliente.

 

 

Pluma hacia abajo

Abajo, con su estructura ligeramente ramificada y su raquis corto o ausente, permite que las aves atrapen el calor del cuerpo y se mantengan calientes.

 

 

1. Región De Pennaceous

El área donde las púas se entrelazan para crear una superficie lisa, o paleta

 

La estructura del ascensor

Donde las plumas son peneales, los muchos pequeños ganchos en cada barbule se entrelazan como velcro con barbules de la siguiente púa sobre para formar una vena suave. Esta microestructura es lo que permite a las plumas arrojar agua y apoyar el vuelo.

 

 

A) Raquis
El eje central rígido del que se derivan las púas

B) Lengüeta
Una de las ramas primarias del raquis central.

C) Barbule
Una de las ramas secundarias de cada púa

 

2. Barbas

Las ramas principales del raquis central.

 

3. Raquis

El eje central rígido del que se derivan las púas

 

4. Cálamo

La base hueca sin barba del eje central rígido donde se unen los músculos

 

5. Región Plumulaceosa

El área donde las barbas no se entrelazan

Cuando las plumas son plumulaceous , barbules no tienen ganchos y así que no se enclavan con barbules cercanas. Las púas se extienden en una masa esponjosa en lugar de formar una superficie plana. Esta microestructura suelta atrapa el aire cerca del cuerpo cálido del ave y permite que algunas aves se mantengan calientes durante las noches frías de invierno de -40 ° F (-10 ° C) o más frías.

 

 

A) Lengüeta
Una de las ramas primarias del raquis central.

B) Barbule
Una de las ramas secundarias de cada púa

 

Que hacen las plumas

Cada pluma en el cuerpo de un ave es una estructura afinada que cumple un papel importante en las actividades de las aves. Las plumas ayudan a las aves a volar, pero también las ayudan a lucirse, mezclarse, mantenerse calientes y secarse. Algunas plumas han evolucionado como perfiles aerodinámicos especializados para un vuelo eficiente. Otros se han desarrollado en formas ornamentales extremas que pueden incluso dificultar la movilidad. A menudo podemos ver fácilmente cómo funciona una pluma, pero a veces el papel de una pluma es misterioso y necesitamos un buen estudio científico para completar la imagen.

 

 

Vuelo

Como se ve en la Espátula rosada ( Platalea ajaja ), las plumas de las alas primarias y secundarias , o remiges, son las que permiten a las aves llevar al cielo. A diferencia de otras plumas, los remiges están anclados al hueso por un ligamento fuerte, por lo que pueden soportar las demandas de vuelo y posicionarse con precisión. Ambos tipos de plumas de ala tienen una forma claramente asimétrica con un borde de ataque más corto y menos flexible que evita el retorcimiento durante el vuelo.

 

 

Aislamiento

Cubiertos de plumas borrosas, los cisnes mudos jóvenes (Cygnus olor) deben poder nadar y alimentarse junto a sus padres casi inmediatamente después de la eclosión. El descenso natal temporal de estos polluelos precoces ayuda a mantenerlos calientes en agua fría. Después de unas pocas semanas, los cisnes reemplazan su natal plumaje con una capa interna de adulto y una capa externa de plumas de contorno. En contraste, con las especies altriciales, los jóvenes nacen completamente desnudos y sus padres deben cobijarlos durante varios días hasta que los jóvenes puedan crecer sus propias plumas.

 

 

Impermeabilizante

Las plumas que cubren la parte posterior del Common Loon (Gavia immer) crean un patrón fascinante, pero también mantienen el plumaje a prueba de agua. Su microestructura entrelazada crea una barrera que permite que el agua salga de la espalda. Las aves mantienen constantemente su abrigo impermeable a través de una amplia preparación o acicalamiento, para asegurar que todas las plumas estén en buena forma.La estructura entrelazada es tan importante que cualquier interrupción de la misma, como si el aceite derramado cubre las plumas, deja al ave empapada e indefensa.

 

 

Pantalla

Algunas plumas de la cola están tan altamente modificadas para su visualización que no se parecen en nada a las plumas de la cola. Esta espiral iridiscente de la cola de un Rey Ave del Paraíso (Cicinnurus regio) funciona como un adorno en la exhibición de cortejo del macho. Estructuralmente, la pluma es extraña, con un raquis desnudo que termina en una espiral apretada de púas y barbillas dispuestas solo en un lado del raquis para formar un llamativo medallón verde brillante.

 

 

Camuflaje

Los búhos cornudos (Bubo virginianus) a menudo se confunden con orejas. Estas plumas de contorno modificadas están completamente separadas de la oreja y no ayudan a las lechuzas a escuchar. Algunos han propuesto que los cuernos son para mostrar. Otros han sugerido que los búhos los utilicen para un camuflaje más completo mientras descansan a la luz del día, pero otras funciones también son posibles y nadie ha hecho un estudio detallado para averiguarlo

 

Plumas a través del tiempo

¿Cómo evolucionaron las plumas? 

Del registro fósil, sabemos que las aves evolucionaron de los dinosaurios, algunos de los cuales tenían plumas. Pero esas primeras plumas no tenían nada que ver con el vuelo: probablemente ayudaron a los dinosaurios a mostrarse, esconderse o mantenerse calientes. Los científicos recientemente elaboraron una hipótesis para explicar cómo podrían haber evolucionado las complejas plumas de vuelo. Probablemente comenzaron como simples mechones, o los llamados «fuzz de dinosaurio», y luego se convirtieron gradualmente en estructuras entrelazadas capaces de soportar el vuelo.

 

La primera pista: las plumas fosilizadas

Para armar el rompecabezas de la evolución de las plumas, los científicos estudian las plumas modernas y las huellas fosilizadas de plumas antiguas. La primera pista importante fue Archaeopteryx , desenterrada en Alemania en 1861. Tal vez el hallazgo de fósiles más famoso de todos los tiempos, el espécimen Archaeopteryx tiene 150 millones de años y contiene impresiones de plumas que parecen plumas de vuelo modernas, de estructura asimétrica con ramas entrelazadas.

 

Pistas del crecimiento de la pluma

Los biólogos razonaron que los especímenes de Archaeopteryx no fueron las primeras plumas; debe haber una serie de plumas más simples que precedieron a las plumas de vuelo en toda regla. Los biólogos evolutivos a menudo buscan el patrón de crecimiento de una estructura en busca de pistas sobre su pasado evolutivo.

  • Formas de vaina tubular
  • Comienzan a formarse las ramas
  • Las ramas se fusionan en el eje central
  • La vaina se desintegra
  • La pluma se despliega

 

La evolución de las plumas de vuelo

El estudio cuidadoso del crecimiento de las plumas inspiró a los científicos a proponer la siguiente hipótesis evolutiva.

Etapa 1: Las primeras plumas fueron tubos huecos flexibles.

Etapa 2: Estas plumas más simples luego se convirtieron en grupos de tubos huecos o púas. Estructuralmente, esta etapa es similar al punto temprano en el proceso de crecimiento cuando las púas se formaron pero antes de que empiecen a fundirse en un eje central.

Etapa 3: Luego se desarrollaron ramas laterales, o pústulas, y las bases de las púas se fusionaron en un eje central , o raquis. No sabemos cuál de estas innovaciones vino primero, pero ambas características fueron necesarias en la evolución de la pluma de vuelo moderna.

Etapa 4: La siguiente innovación fue el desarrollo de pequeños ganchos en las pústulas que se entrelazan como Velcro para crear una superficie lisa, o paleta, a ambos lados del eje central.

Etapa 5: Y finalmente, las plumas evolucionaron aspas asimétricas que soportan el vuelo al crear un borde de ala principal fuerte. Este tipo de pluma ya era evidente en Archaeopteryx y es lo que encontramos en las alas de la mayoría de las aves modernas.

 

Dino Fuzz

La evidencia que apoya esta hipótesis evolutiva ha ido en aumento. En los últimos 15 años, se han descubierto una serie de rastros de plumas en fósiles de dinosaurios de la formación Yixian en China y en ámbar del oeste de Canadá. No pensamos que los dinosaurios estén cubiertos de plumas, pero docenas de dinosaurios terópodos tenían simples plumas en las etapas 1 y 2. La comunidad científica ha llamado a estas plumas «dino fuzz» y es probable que algunos tiranosaurios feroces estuvieran cubiertos de fuzz, tal vez como una capa aislante.

 

Displaying Dinos

Algunos dinosaurios terópodos tenían más que una simple pelusa y estaban adornados con plumas de etapas evolutivas posteriores. Ornitomimo, por ejemplo, tenía grandes plumas ancladas a los apéndices como alas. Pero como solo crecieron en los adultos masivos, estas plumas probablemente se usaron para exhibir en lugar de volar.

 

Funciones tempranas de la pluma

En los últimos años, se han descubierto fósiles que coinciden con todas las etapas propuestas de la evolución de las plumas. Lo que está claro es que las plumas tempranas no eran capaces de soportar el vuelo. Ya sean utilizadas para camuflaraislar o exhibir, las plumas antiguas evolucionaron a través de una serie de innovaciones para formar la pluma de vuelo moderna cuyo legado evolutivo está grabado en su proceso de crecimiento.

 

Las plumas evolucionaron primero en los dinosaurios

Así que cuando admiras el plumaje de un pájaro cantor moderno, recuerda que esas plumas comenzaron como humildes «fuzz de dinosaurio».

 

Pensar en las plumas

Velcro-como ganchos en las barbules entrelazadas para formar una veleta a prueba de viento en ambos lados del raquis. El área de superficie ligera y flexible creada por esta microestructura permite a las aves crear dos perfiles aerodinámicos eficientes: las alas. Los bordes delanteros de las plumas de las alas primarias y secundarias son más cortos para evitar cualquier torsión en el aire que pueda arruinar la eficiencia del perfil aerodinámico.

 

Largas y sueltas, las pústulas en las plumas suaves atrapan el aire junto al cuerpo cálido del ave. El raquis es corto o está ausente, por lo que el plumón puede permanecer metido debajo de las plumas del contorno creando una capa aislante que cierra la piel.

 

Una vez que los científicos observaron de cerca el proceso de crecimiento de las plumas, comenzaron a sospechar que la vía evolutiva podría reflejar los pasos en el proceso de crecimiento; después de todo, la evolución y el desarrollo están estrechamente relacionados.El momento llegó con el descubrimiento de fósiles de dinosaurios adornados con plumas antiguas de cada uno de los pasos evolutivos propuestos. ¿El resultado? Las plumas no siempre fueron para el vuelo, sus primeras funciones fueron probablemente aislamiento y visualización.

 

Dato Interesante: ¿Las plumas que se han convertido en instrumentos musicales?  

Esto puede sonar como una idea escandalosa, pero los Manakins (también llamados Saltarin Alitorcido o Saltarin Relampago) masculinos de América Central y Sudamérica utilizan una estructura de plumas altamente modificada para cantar una poderosa melodía de una nota. La fuerte selección de estos machos para atraer a las hembras los ha hecho únicos en el mundo de las aves, pero se necesitaron muchos años de investigación científica para descubrir cómo funcionan sus alas de canto.

 

 

Un rompecabezas

El Manakin de ala Club, encontrado en los bosques de Ecuador, a primera vista parece no ser diferente al ave promedio; pero según el investigador Kim Bostwick, es uno de los animales más singulares del planeta. Sus alas actúan como instrumentos, produciendo un sonido fuerte y distintivo que nunca esperarías escuchar de las alas. La mayoría de las aves son vocalistas. ¿Cómo y por qué se comunica Manakin con alas de club usando sus alas?

 

El comportamiento

A través de la observación del Manakin con alas del club, podemos ver que el macho levanta sus alas por encima de su espalda y produce un sonido similar al de una bocina de niebla. Una observación más cercana, con la ayuda de una cámara de video de alta velocidad, nos permite ser testigos de las puntas de las alas de Manakin con alas de club que golpean juntas 107 veces por segundo. Esto hace que el Ala de Manakin sea uno de los más rápidos entre los vertebrados. En comparación, los colibríes suelen batir sus alas a solo 75 veces por segundo.

 

Los sonidos

Si el sonido generado por el Manakin proviene de una punta de ala golpeando a la otra, podríamos esperar escuchar una serie de ruidos rápidos similares a golpes. En cambio, escuchamos un zumbido continuo. Kim Bostwick descubrió que, para hacer el sonido, escuchamos que el aire vibra 14 veces más rápido que el golpe en el ala que ocurre 107 veces por segundo. Esto debe significar que por cada vez que las alas de Manakin se juntan y se separan, algo más está sucediendo 14 veces. ¿Qué podría estar pasando? ¿De dónde podrían venir estas 14 vibraciones?

 

Plumas

Es difícil imaginar cómo las dos alas podrían estar uniéndose para hacer el sonido que escuchamos. ¿No son las alas hechas de suaves y delicadas plumas? Para explicar esto, tenemos que echar un vistazo más de cerca a las plumas del ala de Manakin de ala Club. En dos de las plumas, podemos ver que la parte dura, el eje central o «raquis», se agranda hacia el final, como un palo. Una de estas plumas en forma de club tiene crestas a lo largo de su borde. El raquis de la siguiente pluma es delgado, pero doblado en un ángulo de 45 grados para que pueda deslizarse fácilmente sobre el raquis acanalado vecino. Este rachis doblado actúa como un pico, mientras que su contraparte acanalada actúa como un peine. La producción de sonido que se produce cuando la selección se desliza sobre el peine se llama estridulación. La estridulación también ocurre en insectos, como los grillos.

 

 

La solución

Resulta que a medida que las alas de Manakin  se juntan, cada pluma de selección especializada se desliza sobre siete crestas en la pluma de peine adyacente. Luego, las alas se separaron y las puntas se deslizaron nuevamente en su lugar, pasando por las mismas siete crestas por segunda vez. Por lo tanto, para cada golpe de ala, las plumas de la púa «despluman» ese rachis agrandado (gordo) 14 veces. 107 golpes por segundo con 14 «ritmos de estridulación» para cada golpe produce una vibración en el eje de la pluma que produce el sonido: un sonido de aproximadamente 1,500 latidos por segundo (107 golpes / seg. latidos por segundo).

El Manakin es único porque es el único ave que estride las plumas especializadas para producir un sonido complejo de cortejo.

 

La conclusión

Hasta aquí el recorrido de las plumas de las aves, vimos desde sus inicios hasta ejemplos raros como lo fue el ultimo tema donde se producen sonidos musicales con ellas. La naturaleza es sabia y para cada especie las plumas cumplen su función especifica.

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