Феномен: Живая радуга

Журнал «Вокруг Света» №7 за 2004 год (2766)

Наличие оперения – одна из главных отличительных особенностей птиц. Но что было вначале: перо или птица? В отличие от аналогичного вопроса о курице и яйце этот вопрос не таит в себе логического подвоха. Ответ на него известен: вначале было перо. В 1861 году в песчаниковом карьере у города Золенгофена, что в Южной Баварии, была обнаружена сенсационная палеонтологическая находка: окаменевший отпечаток пера, а всего месяц спустя в другом карьере был найден хорошо сохранившийся отпечаток и его обладателя. Это животное, самым причудливым образом объединявшее в себе признаки пресмыкающихся и птиц, получило название археоптерикс. Возраст этого древнейшего из известных на сегодняшний день представителей пернатого племени был оценен в 140 млн. лет. А поскольку его перья были уже практически идентичны перьям современных птиц, приходится признать, что само перо, как таковое, возникло значительно раньше.

Перед красотой птичьих перьев устоять невозможно, и неудивительно, что украшения из них вошли в моду с тех незапамятных времен, когда у человека вообще появилась потребность в украшениях. Головные уборы, плюмажи, ожерелья и накидки из ярких перьев райских птиц испокон веков были в обиходе у папуасов Новой Гвинеи, а шкурка птицы и веер из ее перьев служили традиционным свадебным подарком. Впрочем, охота на райских птиц у этих народов регулировалась сводом жестких правил и ограничений. Беда пришла, когда сверкающие всеми цветами радуги шкурки райских птиц были привезены в Европу и какой-то кокетливой особе пришла в голову мысль водрузить созданный самой природой шедевр на свою шляпку. И сейчас очерки об этих удивительных созданиях, как правило, предваряет фраза: «Численность части видов райских птиц резко сократилась, а некоторые виды были полностью истреблены с тех пор, как украшения из их перьев вошли в моду у женской части населения Европы». К сожалению, слова эти можно отнести не только к райским птицам. К началу XX века в жертву моде были принесены несколько видов колибри, едва не исчезли с лица Земли африканские страусы, стали редки и осторожны малая и большая белые цапли.

Нет никаких сомнений в том, что в процессе эволюции исходным материалом для создания пера послужила удлиненная ребристая чешуя некоторых видов архозавров. Как и чешуя рептилий, птичье перо состоит из сильно видоизмененных ороговевших клеток эпителия кожи. В эмбриональном развитии птенцов каждое перо, подобно чешуе рептилий, закладывается в виде конусовидного эпидермального бугорка, который заполнен пронизанной кровеносными сосудами мезодермой (более глубокий слой кожи). Но в отличие от чешуи этот конус со временем углубляется своим основанием в кожу, формируя полость перьевой сумки, из которой в виде трубочки возвышается зачаток будущего пера. Все его структуры полностью формируются под защитой тонкого полупрозрачного чехлика, который затем разрушается. Перо расправляется, давая нам возможность рассмотреть эту легкую, изящную и вместе с тем поразительно прочную конструкцию во всей ее красе.

Основание пера, скрытое в перьевой сумке, называется очином (полым внутри и частично заполненным остатками омертвевшей мезодермальной ткани). На нижнем конце очина сохраняется небольшое отверстие – так называемый нижний пупок пера, через который в период его формирования проходили питающие его кровеносные сосуды, аналогичное отверстие – верхний пупок – есть и в верхней части очина (отсюда и название). Очин переходит в гибкий плотный стержень, с обеих сторон от которого располагаются пластины опахала пера. Причем пластины эти не сплошные, а состоящие из отдельных тонких пластинок – бородок первого порядка. Они легко отделяются друг от друга, но если пропустить опахало пера между пальцами, то бородки тут же слипнутся между собой, и целостность опахала восстановится. Чтобы понять механизм этого процесса, надо рассмотреть опахало под микроскопом. Даже при небольшом увеличении видно, что каждая бородка первого порядка несет на себе более тонкие выросты – бородки второго порядка. Так вот, их поверхность покрыта крючочками и выемками, с помощью которых налегающие друг на друга бородки накрепко соединяются друг с другом (кстати, именно это оригинальное решение было положено в основу принципа действия застежек-липучек). Контурные перья птиц, как правило, окружены тонкими, практически лишенными опахала так называемыми нитевидными перьями, к основаниям которых подходят рецепторы тактильных нейронов. Эти особые органы чувств реагируют на малейшие вибрации контурных перьев и нарушения в их положении.

Именно контурные перья формируют характерный облик птицы, придают обтекаемость ее телу. Их опахала, подобно черепице налегающие друг на друга, защищают тонкую нежную кожу птиц от повреждений, воды и ветра. Наиболее крупные контурные перья, располагающиеся на крыльях (маховые) и на хвосте (рулевые), создают геометрию идеально выверенных поверхностей, обеспечивая возможность маневренного полета.

К другому типу перьев относятся перья пуховые. Пуховое перо состоит из тех же частей, что и контурное, но бородки его опахала мягкие, бархатистые на ощупь и не соединены друг с другом. Между пуховым и контурным пером существует множество переходных форм, и обычно опахала контурных перьев, покрывающих туловище птицы, в нижней своей части имеют то же строение, что и опахало пухового пера (пуховое перо зачастую ошибочно называют пухом, хотя это не так: пух вообще лишен стержня и представляет собой пучок мягких длинных бородок, расходящихся во все стороны от короткого, едва различимого очина). Главное назначение пухового пера, равно как и пуха, – сохранение тепла.

Еще один вид перьев – щетинки, состоящие из одного гибкого стержня без каких-либо признаков бородок, – обычно прикрывает ноздри и образует ресницы на веках птиц. У козодоев, стрижей, ласточек, то есть птиц, ловящих насекомых на лету, щетинки образуют хорошо заметную бахрому вокруг рта. И хотя назначение их до сих пор остается не вполне ясным, они, по-видимому, играют определенную роль в успешной охоте.

На первый взгляд кажется, что перья покрывают тело птицы сплошь, однако это не так. Перья растут лишь на определенных участках, называемых птерилиями, которые разделены оголенными или прикрытыми только пухом участками кожи – аптериями. Поэтому шкурка птицы чем-то напоминает дешевую шубу, сшитую из полосок меха, перемежающихся полосками кожи. Впрочем, Природу трудно заподозрить в скаредности, и, по всей видимости, наличие аптерий, «не начиненных» жесткими очинами перьев, придает коже птице необходимую эластичность. У некоторых видов нелетающих птиц, например пингвинов, аптерии вообще отсутствуют, и мелкие упругие перышки равномерно покрывают все их тело, создавая вместе со слоем подкожного жира надежную защиту от свирепых антарктических морозов и ледяной воды.

На приведение в порядок оперения у птиц уходит достаточно значительная часть бюджета времени. Они тщательно перебирают перья клювом, соединяя бороздки опахал, укладывая перья в надлежащем порядке и нанося на них маслянистый секрет копчиковой железы, расположенной в основании хвоста. Эта жировая смазка увеличивает эластичность перьев и придает им дополнительные водоотталкивающие свойства. У попугаев, дроф, цапель и некоторых видов козодоев особым «косметическим средством» для ухода за оперением служит напоминающий пудру порошок, образующийся при разрушении сильно видоизмененных и постоянно растущих пуховых перьев – пудреток. Регулярные пылевые и солнечные ванны и купание в воде тоже служат целям гигиены.

Особых забот требует избавление перьевого покрова от многочисленных паразитов. Для этого одни птицы разрывают муравейники и, распустив крылья, распластываются среди растревоженных муравьев, другие же, например галки, предпочитают окуривать оперение выходящим из труб дымом. Однако, несмотря на все заботы, перья со временем все равно обтрепываются и ломаются. Выросшее перо состоит из полностью омертвевших тканей, поэтому восстановление его невозможно, обновление же оперения происходит в результате регулярных линек, случающихся у разных видов птиц от 1 до 3 раз в год. Особо ответственный момент для летающих птиц – смена маховых и рулевых перьев. Утки и гуси во время линьки теряют способность к полету, спасаясь от врагов на воде. Но большинство видов птиц линяет постепенно – маховые перья по одному или по два симметрично выпадают из правого и левого крыльев и заменяются новыми.

Теплоизоляция и обеспечение возможности полета – жизненно важные, но отнюдь не единственные функции оперения. Характерная окраска оперения позволяет птицам распознавать особей своего вида, а при наличии полового диморфизма отличать самцов от самок. Несмотря на полное отсутствие мимики, птицы могут весьма недвусмысленно выражать целую гамму эмоций с помощью характерных поз, особую выразительность которым придает взъерошенное или плотно прижатое к телу оперение или его отдельные участки. Эффект этих демонстраций еще более усиливается благодаря разнообразным украшающим элементам оперения – хохлам, пышным воротникам, удлиненным перьям хвоста и надхвостья, свойственным многим видам птиц.

Не менее важна в жизни птиц и маскировочная роль оперения, окраска которого позволяет им буквально растворяться на фоне окружающего ландшафта и растительности. По разнообразию и яркости окраски птицам нет равных среди высших позвоночных животных. Как выяснилось, окраска пера зависит от содержащихся в нем пигментов и структуры поверхности пера. Наиболее распространенными пигментами являются меланины. Палитра меланинов представлена приглушенно-желтым, красновато-коричневым, темно-коричневым и черным цветами. Интенсивно желтую, оранжевую, розовую и ярко-красную окраску придают перьям жиросодержащие пигменты каротиноиды. Например, ярко-розовая и пурпурно-красная окраска оперения фламинго обусловлена каротиноидом астаксантином, весьма близким по составу к пигменту, содержащемуся в панцире мелких ракообразных, составляющих основу питания этих птиц. При отсутствии в рационе рачков и недостатке каротина чудесный цвет оперения блекнет, что раньше нередко происходило при содержании фламинго в неволе. Встречаются в оперении птиц и совсем уж экзотические пигменты, такие как зеленый тураковердин и красный турацин, наличие которых пока удалось установить только в перьях фантастически ярко окрашенных турако, или бананоедов, населяющих тропические леса Африки. Интересно, что эти пигменты, относящиеся к группе порфиринов, довольно хорошо растворимы в воде, поэтому вода в лужах после купания в них турако приобретает соответствующую окраску.

Отражающая световые лучи поверхность пера обуславливает белый цвет оперения при отсутствии в нем пигментов, а при их наличии усиливает цветовые эффекты. Микроскопические слои, образующие поверхность бородок опахала, вызывают интерференцию падающих световых волн, что и придает металлический блеск перышкам на зобу голубей, заставляет переливаться всеми цветами радуги хвосты павлинов и сверкать бриллиантовым блеском оперение колибри. Один из самых поразительных эффектов, вызванных особенностями структуры поверхности пера, – это иллюзия голубой и ярко-синей окраски оперения некоторых птиц. На самом деле синий пигмент, как таковой, у птиц отсутствует. В пере имеется только коричневый меланин, но этот цвет полностью маскируется световыми волнами синей части солнечного спектра, преимущественно отраженными тонкой светопреломляющей пленкой, которая лежит поверх слоя пигментированных клеток. Зеленая окраска волнистых попугайчиков – аналогичный обман зрения, но в данном случае голубые световые волны складываются с желтыми (порожденными слоем красителя), что по закону смешения основных цветов и дает зеленый цвет.

Ирина Травина