Ptasie upierzenie od zawsze przyciągało uwagę ludzi i w wielu przypadkach doprowadziło niektóre gatunki na skraj wyginięcia.
Pióra to w ujęciu fizjologicznym białkowy twór skóry, który pokrywa ciała ptaków. Zachwycają swoją różnorodnością i zadziwiają niezwykłymi właściwościami, dzięki którym ptaki latają, mogą przetrwać w ekstremalnych warunkach arktycznego chłodu, nurkować w poszukiwaniu pokarmu, nie tonąc, a nawet wydawać niezwykłe dźwięki.
Niektóre ptaki mają także pióra szczeciniaste, czyli sztywne, całkowicie lub niemal całkowicie pozbawione promyków stosiny, które pełnią przede wszystkim funkcje czuciowe i ochronne. Porastają one przede wszystkim w okolicach dzioba, można je znaleźć także na stopach lub innych obszarach nagiej skóry. U ptaków chwytających owady w locie, m.in. lelków i muchołówek, pióra te służą naprowadzaniu zdobyczy do dzioba. Jeszcze innym rodzajem piór są pióra nitkowate, wyrastające z mieszków, w których nie ma mięśni. Pióra te informują ptaka o ruchu oraz stanie sąsiednich piór i umożliwiają mu korygowanie ułożenia pozostałych piór.
Od teropodów do ptaków
Na gruncie dostępnych dowodów pochodzących z wykopalisk wśród paleontologów i ornitologów panuje co do zasady zgoda, że ptaki wyewoluowały z dinozaurów i schemat „od teropodów do ptaków” jest uważany za bardzo przekonującą teorię. Można spotkać się jednak ze stanowiskiem, że gałęzi drzewa ewolucji oddzieliły się wcześniej i ptaki zachowały wobec dinozaurów istotną odrębność.
Tak jak nie ma pełnej zgodności co do pochodzenia skrzydlatych stworzeń, tak nie ma pewności co pochodzenia piór. Tradycyjne teorie dotyczące ich powstania i rozwoju opierały się na ich funkcji. W konkretnej cesze warunkującej rozwój poszukiwano odpowiedzi na pytanie, dlaczego pióra w ogóle pojawiły się na ciałach niektórych zwierząt. Uznając za najważniejszą funkcję zdolność do lotu, akcentowano elementy wskazujące na ewolucję właśnie w celu przystosowania ptaków do tego sposobu poruszania się. Inni naukowcy podkreślali natomiast, że ewolucję piór umożliwiających lot jako tworów bardziej zaawansowanych musiało poprzedzić pojawienie się ich prostych odpowiedników, prawdopodobnie o bardziej podstawowych funkcjach – utrzymania ciepła albo przyciągania uwagi samic w okresie godowym i tym samym sukcesu rozrodczego. Jeszcze inni badacze upatrywali „motoru ewolucji” w funkcji ochronnej piór, w tym ich wodoodporności. Ponieważ teorie te dotyczą bardzo odległej przeszłości, a materiał dowodowy z wykopalisk ma z natury charakter szczątkowy i dość przypadkowy, nie może dziwić, że jako naukowe traktowano nawet bardzo ekstrawaganckie teorie. Wśród nich wspomnieć można koncepcję Johna Ostroma, który stwierdził, że pióra służyły jako… packi na owady. Archeopteryks i inne praptaki machały upierzonymi końcami skrzydeł i płoszyły owady chowające się blisko ziemi, naganiały je do otwartych paszczy i tak zdobywały pożywienie.
Inna grupa teorii wychodzi nie od funkcji piór, tylko koncentruje się na mechanizmach rozwojowych, które mogły doprowadzić do ich zaistnienia. Zgodnie z logiką ewolucji pióra nie zmieniały się w kierunku funkcji, ale powstały w wyniku cyklu, w którym pojawiały się nowe cechy potencjalnie przydatne z punktu widzenia doboru naturalnego. Rozwój ten prowadzi od prostej rurkowej dutki, uniwersalnego elementu piór, aż po coraz bardziej skomplikowane ich postacie.
Wzór dla awioniki
Mimo różnic kształtu i właściwości związanych z pełnionymi funkcjami pióra składają się – co do zasady – z tych samych elementów. Część bliżej skóry to pusta w środku dutka, która dalej od skóry przechodzi w stosinę. Do niej przymocowane są włókna, czyli zgrabnie sczepiające się ze sobą promienie i mniejsze promyki, które tworzą chorągiewkę. Upierzenie ptaków składa się z piór konturowych, puchowych, półpuchowych, szczeciniastych i nitkowych.
Pióra konturowe tworzą dużą część wierzchniego, widocznego upierzenia ptaka. Mają symetryczne chorągiewki, u których podstawy często znajduje się puchowe przypiórko o właściwościach termoizolacyjnych. Szczególnym rodzajem wyspecjalizowanych piór są umieszczone na krawędziach skrzydeł i ogona lotki i sterówki, które umożliwiają latanie. Po jednej stronie stosiny piór lotnych chorągiewka jest dużo szersza niż po drugiej, dzięki czemu pióra te dobrze się do siebie dopasowują, a gładkie powierzchnie skrzydeł i ogonów stają się idealnym narzędziem do awiacji. Lotki zachodzą na siebie, tworząc jedną powierzchnię, ale każda z nich może poruszać się także samodzielnie, działając jak małe skrzydełka. U ptaków szybujących (sępy, orły, bociany) lotki na końcach skrzydeł układają się w wyraźnie oddzielone „palce”, które zwierzęta mogą odpowiednio ustawiać, aby manipulować przepływem powietrza i zmieniać swoje położenie i prędkość, optymalizując wykorzystanie prądów powietrznych.
Wszystkie ptaki poruszają piórami lotnymi, aby zmniejszać turbulencje wytwarzające się w powietrzu wokół skrzydeł, mogą także otwierać szczeliny między lotkami pierwszego rzędu, aby przepuszczać strumienie powietrza, albo podnosić i opuszczać pióra pokrywowe, co w sposób nieuchronny kieruje myśli ku konstrukcji skrzydeł w samolotach. Konstruktorzy samolotów, analizując działanie ptasich skrzydeł oraz złożoność technik lotniczych ustalili, że dodanie małego elementu na końcach skrzydeł samolotu (tzw. winglet wzorowany na podniesionych „palcach” szybującego ptaka) pozwala ograniczyć zużycie paliwa w lotach pasażerskich na poziomie aż 6 proc.
Inny element ptasiego lotu, który może pomóc inżynierom awiacji w skonstruowaniu bardziej efektywnych maszyn latających to celowe zwiększanie szorstkości powierzchni skrzydeł służące zmniejszeniu turbulencji i ograniczeniu oporu aerodynamicznego. Ptaki osiągają to, rozkładając lub asymetrycznie ustawiając względem siebie lotki oraz odchylając od skrzydeł pokrywy, przez co ich powierzchnia staje się „kędzierzawa”. Symulacje pokazują, że – jakkolwiek wydaje się to sprzeczne z intuicją – pokrycie skrzydeł samolotu szczecinkami mogłoby podnieść efektywność lotu o 15 proc. Tego rodzaju zabiegi sterujące przepływem powietrza przez skrzydło mogą także prowadzić do redukcji hałasu powodowanego przez samoloty. Wzorem mogłaby tu służyć sowa i jej bezgłośny lot, możliwy dzięki obecności na krawędziach piór specjalnych wyrostków redukujących wiry powietrzne. Dzięki temu skrzydła ptaka, przecinając powietrze, nie wydają dźwięku, co pozwala sowie bezgłośne polowanie.
Rzucić światło
W obrębie piór konturowych występuje olbrzymie zróżnicowanie kształtów i kolorów. Są nimi zarówno maleńkie wielobarwne piórka kolibrów, opalizujące turkusowo pióra zimorodka, długie pióra pokrywające ciała żurawi, bocianów czy łabędzi, pawie ogony i rzekome „uszy” na głowie sowy uszatki. Kolory piór powstają na dwa sposoby – dzięki obecnym w nich barwnikom albo jako tzw. kolory strukturalne.
Jakkolwiek efekt w obu przypadkach może być podobny, to oba bazują na odmiennym wykorzystaniu falowej natury światła. Pigmenty dają kolor dzięki selektywnej absorbcji światła o różnej długości fal – to, co zostanie odbite, jest postrzegane jako kolor, zgodnie z regułą, że odbicie całego spektrum daje wrażenie bieli, a pochłonięcie całości – efekt czerni, z wszystkimi elementami pośrednimi pomiędzy. Pigmenty zawarte w piórach są częściowo wytwarzane przez ptaki samodzielnie, częściowo zaś dostarczane z pokarmem (dotyczy to zwłaszcza żółci i czerwieni, czego najlepszym przykładem są flamingi żywiące się bogatymi w karotenoidy skorupiakami, którym zawdzięczają swoje różowe upierzenie; pozbawione naturalnej diety szybko bledną). Jeszcze bardziej spektakularne efekty dają kolory strukturalne, które powstają dzięki rozpraszaniu światła odbijanego od specjalnych struktur znajdujących się na powierzchni piór, co daje efekt opalizowania i mienienia się różnymi barwami.
Pióra puchowe wyrastają bezpośrednio z dutki w postaci luźnego sprężystego pęczka i mają nadzwyczajne właściwości termoizolacyjne. Zazwyczaj jako pióra puchowe czy puch określa się wszystkie pióra o funkcji termoizolacyjnej, niezależnie od ich budowy. Są one skuteczną barierą dla chłodu dzięki swojej złożonej strukturze, która przechwytuje i zatrzymuje unieruchomione powietrze. Właściwość ta jest mierzalna i naukowo znana jest jako opór cieplny, zaś w języku producentów śpiworów występuje jako „loft”. Ptasie pióra są najlepszym znanym naturalnym materiałem izolacyjnym, zaś ich posiadacze potrafią dodatkowo zwiększyć te właściwości, odpowiednio strosząc pióra.
Dlatego ważący zaledwie 5 g mysikrólik może przetrwać wielostopniowe mrozy, nie korzystając nawet z osłony dziupli. W takich warunkach różnica między temperaturą otoczenia a przestrzenią pod piórami konturowymi mysikrólika wynosić może nawet 78 st. C.
Żądni piór
Pióra składają się przede wszystkim z keratyny – białka, z którego u innych zwierząt powstają włosy, paznokcie czy rogi. Jako twór białkowy są jadalne (zwierzęta polujące zjadają swej ofiary wraz z upierzeniem), nie dziwi zatem, że ludzie wykorzystują pióra i ich potencjał odżywczy w przemyśle spożywczym. Wysuszone i zmielone na białkową mączkę pióra trafiają do puszek z karmą dla zwierząt domowych oraz preparatów paszowych dla zwierząt hodowlanych. Mieszankę zawierającą mączkę z piór wykorzystuje się także w rolnictwie organicznym jako naturalny nawóz azotowy.
Lekkość, miękkość i utrzymanie ciepła sprawiają, że pióra puchowe wypełniają kołdry, poduszki oraz wszelkiego rodzaju okrycia wierzchnie, zaspokajając ludzką potrzebę ciepła oraz wygody podczas snu. Kupując kolejny płaszcz wypełniony kaczym lub gęsim puchem, warto pamiętać, że prawie żadne z tych piór nie są pozyskiwane w sposób etyczny. Wątpliwe wydaje się nawet uznawane za tradycyjne i nie ingerujące w proces lęgowy zbieranie puchu morskich kaczek – edredonów, praktykowane głównie na Islandii i dalekiej północy Norwegii. Edredony wyściełają swoje gniazda własnym puchem, zatem wybieranie go i zastępowanie innym materiałem (np. trawą morską) trudno uznać za obojętne dla naturalnego przebiegu procesu wysiadywania jaj i wychowywania młodych. Do uszycia jednej kołdry potrzeba ponad 1 kg puchu, co wobec niezwykłej lekkości tego materiału oznacza zabranie go z kilkudziesięciu gniazd. Produkowane z takiego materiału kołdry i ubrania osiągają bardzo wysokie ceny (dla przykładu letnia cienka kołdra o wymiarach 140 na 200 cm kosztuje 16 tys. zł, a zimowa – ponad 25 tys. zł).
Formą pośrednią między piórami konturowymi a puchowymi są pióra półpuchowe. Ich promienie są przymocowane do stosiny, ale nie sczepiają się ze sobą. Tworzą one dodatkową warstwę izolacyjną, a ich zabarwione końcówki mogą wzbogacać kolorystykę pokrywy. U niektórych ptaków są one bardzo zmodyfikowane i służą jako ozdoba odgrywająca istotną rolę w okresie godowym. Właśnie one, tworząc imponującą ozdobę na grzbiecie (tzw. egreta), stały się przekleństwem czapli białej, śnieżnej i nadobnej. Służyły obok piór innych gatunków do upiększania nakryć głowy a o popularności tego ornamentu świadczy przejęcie terminu „egreta” na określenie ozdoby w formie rozłożystego pióropusza mocowanego do nakrycia głowy albo noszonego samodzielnie, często w towarzystwie szlachetnych kamieni. Rekordy popularności biły w złotej erze Hollywood, czyli w latach 20. XX w. O skali i znaczeniu handlu piórami świadczy chociażby lista towarów, które zatonęły w 1912 r. wraz z Titanikiem. Najcenniejszym ładunkiem było kilkadziesiąt skrzyń zawierających przeznaczone dla nowojorskich kapeluszników pióra ubezpieczone na równowartość dzisiejszych 2,3 mln dol. W przeliczeniu na wagę pióra były droższe nawet od diamentów. U szczytu handlowej gorączki uncja czaplich piór (28 g) kosztowała równowartość obecnych 2 tys. dol.
Prawo
Polowania na czaple i plądrowanie ich kolonii doprowadziły do skrajnego zagrożenia tego gatunku, co paradoksalnie dało impuls do wypracowania zasad ochrony przyrody będących podstawą działania współczesnych organizacji ochroniarskich. Rysunki i zdjęcia przedstawiające straty w ptasich koloniach oraz artykuły prasowe potępiające modowy kaprys, który doprowadził do hekatomby skrzydlatych stworzeń, zapoczątkował ruch społecznego sprzeciwu wobec polowań na ptaki w celu pozyskiwania ich piór. W ten sposób amerykańska społeczność obrońców przyrody zrzeszona w działającym do dzisiaj organizacji Audubon Society po raz pierwszy zjednoczyła się pod hasłem walki z tradycją ozdabiania kapeluszy piórami i wypchanymi ptakami. Udało się doprowadzić do uchwalenia aktów prawnych, które zakazały handlu występującymi w USA ptakami oraz ich piórami i rozciągnęły ochronę dzikich ptaków na całe terytorium Stanów Zjednoczonych. Podobne akty prawne wprowadzono w Kanadzie, Wielkiej Brytanii i Europie. Dzięki temu populacja czapli białej odbudowała się, a wizerunek tego ptaka do dzisiaj znajduje się w logo National Audubon Society.
Obowiązująca ustawa z 16 kwietnia 2004 r. o ochronie przyrody – zakazująca co do zasady zbierania, pozyskiwania, przetrzymywania, posiadania lub preparowania okazów gatunków – przewiduje wyjątek dla zbierania i przechowywania piór ptasich w stosunku do gatunków zwierząt objętych ochroną gatunkową, jeżeli działania te nie są szkodliwe dla zachowania we właściwym stanie ochrony dziko występujących populacji chronionych gatunków zwierząt (por. art. 52 ust. 1 pkt 6 oraz ust. 2 pkt 9 ustawy).
Warto stroszyć piórka
Dobry stan upierzenia to dla ptaków być albo nie być. Dlatego pióra poddawane są nieustannej kontroli i pielęgnacji (kąpiele w piasku lub w wodzie, suszenie, przeczesywanie, układanie, nasączanie substancją z gruczołów kuprowych, która sprawia, że pióra zachowują elastyczność i są odporne na wilgoć), a raz lub dwa razy w roku następuje proces pierzenia, czyli całkowita wymiana zużytych piór na nowe. Mieszki, z których wyrastają pióra, zaczynają w pewnym momencie intensywną produkcję kreatyny, z której powstaje pióro. Rosnąc, wypycha i zastępuje stare pióro, po czym mieszki zatrzymują proces, aż do czasu gdy pojawi się potrzeba stworzenia w tym miejscu nowego.
Wymiana piór następuje stopniowo, aby nie pozbawić ptaka zdolności latania i możliwości zdobywania pokarmu oraz ratowania się ucieczką, gdy jest to konieczne. Z tego powodu u większości ptaków pierzenie trwa kilka tygodni, a nawet miesięcy, są jednak gatunki, które pierzą się całościowo i przez pewien czas aż do wyrośnięcia nowych piór stają się nielotami. Dzieje się tak m.in. u kaczek tuż po zakończeniu okresu lęgowego. Jeżeli obserwując parkowy staw późnym latem, dziwiliście się, że nie widać na nim pięknie ubarwionych samców krzyżówek i jak okiem sięgnąć są tylko beżowe samice, to fenomen pierzenia daje odpowiedź. W tym czasie przepierzające się samce upodobniają się kolorystycznie do samic, a odróżnienie ich jest możliwe dzięki subtelnym odmiennościom koloru dzioba. Od okresowej utraty możliwości latania wzięło się oznaczające łatwy cel angielskie określenie „sitting duck”. W tym czasie bowiem kaczki są stosunkowo bezradne i były wystawione na strzał myśliwego.
Częstotliwość pierzenia zależy w pewnej mierze także od środowiska, w jakim ptaki bytują – np. pióra ptaków żyjących w gęstych zaroślach, do których zaliczają się m.in. łyski i inne chruściele, zużywają się szybciej i ptaki te pierzą się dwa razy częściej niż przedstawiciele gatunków, którzy nie ocierają się nieustannie o gęstą i sztywną roślinność. Co ciekawe, proces ten ma w sobie zapisane także perspektywiczne przybranie szaty godowej. Wymiana piór na nowe, o stonowanych barwach, następuje po okresie lęgów i przed jesienną migracją. Po zimie blade końcówki szaty spoczynkowej ścierają się i odsłaniają intensywne barwy upierzenia godowego. Czy nie jest to kolejny dowód na istnienie w przyrodzie cudów?
Zainteresowanym tematyką ptasich piór polecam książkę Thor Hanson „Pióra. Ewolucja cudu natury”, przekład Adam Wawrzyński, 2019.
Przy identyfikacji znalezionych piór pomocą może służyć publikacja Einhard Bezzel „Jakie to pióro? Oznaczanie piór ptaków krajowych gatunków. Przewodnik”, 2010.
- Tekst: Joanna Sakowicz
- Tekst ukazał się w numerze 9/2025 Magazynu VEGE