Niezależnie od tego, czy obserwujesz ptaka w locie, czy po prostu interesujesz się biologią ptaków, możesz zastanawiać się, jakie są różne rodzaje stóp u ptaków. W rzeczywistości istnieje kilka rodzajów, w tym raptoryczne, syndaktylowe i kursoryczne. Każdy z nich ma unikalną funkcję i strukturę, a także istnieją mechanizmy, które kontrolują kształt stopy.
Stopy raptorowe
Docieranie do i z ofiary jest ważną częścią ptasich doświadczeń, a żeby to osiągnąć, potrzebny jest silny zestaw nóg i kilka szponów. Raptory mają unikalny zestaw stóp, który pozwala im wykorzystać różne rodzaje terenu. Zazwyczaj raptor ma pojedynczy palec, ale istnieje kilka odmian. Wewnętrzny palec jest zazwyczaj podniesiony lub zmniejszony.
Palec może mieć paznokieć lub nie. Może też być najkrótszą nogą. Niezależnie od sposobu chodzenia, raptory są z natury drapieżnikami. Szpony mają kilka ciekawych cech, takich jak zrogowaciały grzbiet, który umożliwia przyczepienie się do śliskiej ofiary. Szpony mogą również służyć jako urządzenie ostrzegawcze, jeśli raptor napotka złego gada. Szpony są również jednymi z najmniejszych w królestwie zwierząt i są zaskakująco lekkie.
Najważniejszą funkcją przedniej kończyny raptora jest chwytanie zdobyczy podczas jej konsumpcji. Osiąga się to za pomocą zmodyfikowanej kończyny przedniej. W zależności od gatunku istnieje wiele jej odmian. Do jednych z bardziej znanych należą „tylari” (jak w, jesteś ogonem tyrana) i „chela” (jak w, ptak może być złapany w rój). Warto też zauważyć, że „tylari” nie występuje u wszystkich raptorów.
Nogi raptorów mają różne kształty i rozmiary, ale jeśli masz bystre oko do szczegółów, to przekonasz się, że mają kilka bardzo fajnych i funkcjonalnych cech. Przednia noga raptora ma szereg cech, których zazdrości mu typowa ludzka łapa. Stopa może być najmniejszą nogą, ale jest jedną z największych. Ma dużą powierzchnię do żerowania i wiele funkcjonalnych szponów, które są wykorzystywane do różnych celów. Przednia noga raptora może nie ma wszystkiego, ale ma coś, co wszystkie raptory muszą mieć.
Przednia noga raptora może pochwalić się małpimi szponami z rogowym grzbietem, które bardziej przypominają ptasie szpony. To groźny przeciwnik i groźny zestaw nóg.
Syndaktylowe stopy
Wśród wielu różnych typów stóp występujących u ptaków, niektóre gatunki mają syndaktylowe stopy. Charakteryzują się one połączeniem dwóch palców z przodu, co skutkuje powstaniem palca środkowego. Są one powszechne u ptaków takich jak zimorodek, sowa i walec. Syndaktylowe stopy są również widoczne u niektórych ptaków, które są przede wszystkim wodne.
Anisodactyly to podstawowy wzór występujący u większości ptaków wróblowych. Ptaki z tym układem mają pojedynczy grzbiet i haluksy z tyłu. Pomaga to ptakowi grzęznąć na pionowej powierzchni. Ten typ układu występuje również u ptaków śpiewających i kaczek.
Inne gatunki ptaków mają układy palców zygodaktylowych. Ptaki te mają pary palców z przodu, odwrócony palec wewnętrzny i silny palec przedni. Pozwala to ptakowi wygodnie grzęznąć na gałęziach drzew. Niektóre ptaki z zygodaktylowymi stopami to sowy i kukułki.
Inne rodzaje stóp to pamprodaktyl i heterodaktyl. Stopy pamprodaktylowe mają wszystkie cztery palce skierowane do przodu, podczas gdy ptaki heterodaktylowe mają jeden tylny palec i dwa przednie.
Kształt stopy jest różny, głównie dlatego, że składa się ona z tkanek międzypalcowych. Różny jest także kształt i wielkość podotki. Kształt podotki wpływa również na stopień zrośnięcia palców. Podotka zbudowana jest ze zrogowaciałego naskórka. Ta warstwa naskórka rozciąga się od stępu do wyrostków palców.
Rozwój pokroju cyfr związany jest z tworzeniem się mięśni. W tym czasie skóra między palcami może być luźna. Może to dotyczyć całej długości palca. Skóra jest również podatna na apoptozę, czyli rodzaj śmierci komórkowej, u ptaków wróblowych.
Syndaktylowe stopy występują u wielu różnych gatunków, w tym u mysikrólika, rogacza i zimorodka. Jest to stan wrodzony. Podczas prenatalnego badania USG, lekarz może wykryć to schorzenie. Stan ten występuje w około trzech do dziesięciu przypadków na 10 000 żywych urodzeń.
Niektóre gatunki mają dwa palce z przodu, dwa z tyłu lub trzy z przodu. Można to zaobserwować u ptaków takich jak struś i kaczka. Inny rodzaj stopy występuje u sandacza. Sandpipers mają trzy palce z przodu i jeden z tyłu.
Stopy kursoryczne lub biegowe
Te zwierzęta, które przystosowały się do szybkiego biegania, nazywane są organizmami kursorycznymi. W zależności od wielkości zwierzęcia mogą one mieć długie, cienkie lub smukłe nogi, mogą też mieć powiększone stopy i skrzydła. Organizmy kurtuazyjne stanowią niewielką mniejszość w królestwie zwierząt. Do zwierząt, które zostały przystosowane do biegania z dużą prędkością, należą ptaki, ssaki i jaszczurki.
Zwierzęta z dużymi kursorami muszą poświęcić wiele wysiłku, aby poruszać kończynami. Wysiłek ten wynika z odległości stawu od środka ciężkości. Te z wydłużonymi elementami dystalnymi mają również zdolność do magazynowania energii w ścięgnach, więzadłach i mięśniach epaksjalnych.
Większość zwierząt przystosowanych do biegania, niezależnie od tego, czy są to zwierzęta kurtuazyjne, czy nie, musi poruszać się szybko, aby uciec przed drapieżnikami lub złapać pokarm. Mogą również potrzebować szybkiego ruchu, aby uniknąć przeszkód, takich jak gałęzie, lub nabrać prędkości, aby poruszać się w danym kierunku.
Adaptacje obejmują zmniejszenie liczby kości w stopie i kończynach, zmniejszenie liczby cyfr i zwiększenie elastyczności mięśni epaksjalnych. Adaptacje te są skorelowane z przystosowaniem prędkości do zdobywania. Duże ptaki, takie jak emus, biegają z prędkością 48 kilometrów na godzinę. Małe zwierzęta, takie jak perliczki, biegną po widocznych stopniach.
Stopy ptaków grzęznących są mocne, postawne i mają silne pazury. Ptaki można podzielić na trzy różne typy: ptaki biegające, ptaki grzęznące i ptaki drapieżne.
Niektóre ptaki drapieżne, takie jak żmije, mają silne nogi i błony nyktowe. Mają też śladowe skrzydła i zredukowaną liczbę kości. Niektóre gatunki pająków są żerowiskami kursorycznymi. Inne gatunki pająków chodzą w poszukiwaniu pożywienia. Niektóre gryzonie są kurtuazyjne.
Niektóre ssaki kurtuazyjne, takie jak jaszczurki, mają powiększone stopy, chód biegowy i dwie tylne nogi. Zaczynają biegać na czterech nogach, a następnie nabierają prędkości przechodząc na dwie tylne nogi. Mają również tendencję do posiadania osi ciała prostopadłej do podłoża, co utrudnia im elastyczność boczną.
Niektóre naczelne, takie jak kolibry, przyjmują postawę plantigrade. Inne, takie jak kangury, noszą młode w mursupium.
Mechanizmy kontrolujące kształt stopy
Podczas rozwoju kształt stopy ptaka jest kontrolowany przez dwa mechanizmy rozwojowe. Jeden opiera się na kontroli mięśniowo-morfogenetycznej. Drugi opiera się na regulacji rozwojowej paliczków. Wielkość i proporcje paliczków są ustalane we wczesnym okresie rozwoju. Na te proporcje wpływa stopień naziemności i siedliska. Ogólnie rzecz biorąc, ptaki mają cztery palce na każdej stopie. Dodatkowo ich stopy charakteryzują się halluksem, który jest mniejszy od pozostałych dwóch palców skierowanych do tyłu. Haluks jest zmniejszony u gatunków lądowych, natomiast zwiększony u gatunków wspinających się.
Stopy ptaków stanowią kluczowy interfejs pomiędzy zwierzęciem a jego środowiskiem. Ponieważ stopy są jedynym kontaktem zwierzęcia z podłożem, ich morfologia ewoluowała w sposób, który pozwala ptakowi utrzymać się w środowisku. Ptaki rozwinęły również modyfikacje kształtu stóp, aby zapewnić, że stopa znajduje się we właściwej pozycji. Oznacza to, że wykształciły one różne orientacje palców. Większość ptaków ma jeden palec, który jest skierowany do tyłu. Pozwala to ptakowi na uchwycenie się gałęzi. Niektóre ptaki mają również dwa palce skierowane do przodu.
Istnieją dwa wzorce morfologii stóp u ptaków: zygodaktyl i heterodaktyl. Oba te wzorce powstały niezależnie w różnych liniach rozwojowych. Wzór zygodaktylowy został uznany za konwergencję u ptaków arborealnych. Jednak wzór heterodaktyla powstał tylko w jednej linii, co czyni go najrzadszym z nich.
Ptaki są stosunkowo kompaktowymi stworzeniami, a ich nogi są dobrym modelem do badania ograniczeń rozwojowych. Ponieważ ich kości mają zmniejszone rozmiary, a wiele kości zostało wyeliminowanych, ich szkielety są również zwarte. Jednak ich stopy mają charakterystyczną morfologię, która może być myląca dla osób nieobeznanych z anatomią.
Kość udowa wielu ptaków jest dość krótka w porównaniu z innymi kośćmi. Nogi wielu ptaków funkcjonują jako przeciwprądowe systemy wymiany ciepła. Tętnice i żyły w nogach są zwężone, co ogranicza przepływ krwi do stóp w niskich temperaturach. Również ptaki zwężają naczynia krwionośne w nogach, co ogranicza przepływ krwi do stóp w niskich temperaturach.
