עמוד הבית > מדעים > ביולוגיה > בעלי חיים > בעלי חוליות > עופות
טבע הדברים : החברה לחקר האדם והסובב בע''מ


תקציר
מאפיין אחד, עיקרי וברור, מייחד את העופות משאר מחלקות בעלי החיים. מדובר ב"המצאה" אבולוציונית יוצאת מן הכלל ביעילותה, המשמשת את העופות בתעופה, בידוד חום הגוף, הגנה פיזית, תקשורת, הסוואה ואפילו שמיעה. מצוידים ביתרון במשקל נוצה, הסתגלו העופות לחייים ביבשה, בים וכמובן באוויר.



על נוצות במשיכת קולמוס
מחבר: איציק מרום


מאפיין אחד, עיקרי וברור, מייחד את העופות משאר מחלקות בעלי החיים. מדובר ב"המצאה" אבולוציונית יוצאת מן הכלל ביעילותה, המשמשת את העופות בתעופה, בידוד חום הגוף, הגנה פיזית, תקשורת, הסוואה ואפילו שמיעה. מצוידים ביתרון במשקל נוצה, הסתגלו העופות לחיים ביבשה, בים וכמובן באוויר.

לפני כ-140 מיליוני שנים שוטט בעולם יצור שגודלו כגודל שחף, הארכאופטריקס, שילוב של זוחל ועוף. היו לו אמנם כנפיים אך הוא השתמש בהן, כנראה, לגלישה. השלד הכבד ומערכת השיניים, הגבילו אותו לריחופים קצרי טווח בלבד. אבל לארכאופטריקס הייתה תכונה אחת, שהיוותה צומת דרכים אבולוציוני – היו לו נוצות. ולכן, מרגע גילויו כמאובן, הוא הוגדר כחוליית מעבר בין זוחלים לעופות.

הנוצה התפתחה, ככל הנראה, מקשקשי הזוחל. לא ברור מה היתרון שקידם את התפתחותה, אך קיימות לכך שתי השערות עיקריות: השערה אחת מתקשרת להתפתחות המעוף כמענה לצורך של זוחל קדום כלשהו לרחף או לצנוח ממקומות גבוהים על-מנת להימלט מטורפים במהירות וביעילות, כפי שעושה הסנאי הדואה. במהלך הזמן התארכו קשקשים במקומות אסטרטגיים כמו קצות הגפיים והזנב, שעזרו לזוחל הדואה בהיגוי מדויק יותר.

השערה שנייה, מקובלת יותר בעולם המדע, מציעים הרפטולוגים – חוקרי זוחלים, הטוענים, שהנוצה התפתחה מהקשקש כמענה לבעיות של ויסות חום. לדבריהם, הנוצה מבודדת ומאפשרת שמירה על חום גוף קבוע גם בסביבות קיצוניות, ובכך מעניקה לבעליה כושר הישרדות עדיף ויכולת התפשטות למקומות חיות חדשים.

הנוצה היא צמיחה קרנית של העור בדומה לקשקשי הזוחל או לשערות היונק. היא מתפתחת כרקמה חיה המוזנת באמצעות כלי דם. כל נוצה גדלה עד לגודל מסוים. משהושלמה ההתפתחות מתנתקים ממנה כלי הדם, ומותירים אותה כמבנה קרני חסר חיים, ממש כמו קצות הציפורניים או השערות.

הנוצה מורכבת בעיקר מקראטין, חומר חלבוני הידוע כאבן הבניין של ציפורניים, קרניים, טפרים וקשקשים. זהו חומר ביולוגי מאריך חיים, ועמיד ביותר בתנאי הסביבה; הקראטין עמיד בפני אנזימים מעכלי חלבון שמקורם בחיידקים, וגם בפני התקפה פטרייתית.

המורכבות העמוקה של מבנה הנוצה ריתקה את הביולוגים מאות שנים. כיום ידועים שישה סוגי נוצות עיקריים: נוצות המתאר, נוצות פלומה, נוצות דמויות פלומה, נוצות דמויות שערה, זיפים ונוצות איבוק.

נוצות המתאר (Contour Feather) הן רוב הנוצות הנראות לעין, ובהן כלולות אברות הכנף והזנב. הנוצות הללו מסודרות בדרך-כלל ברעיפה של נוצה על חברתה, ומקנות לעוף צורה אווירודינמית המקילה על התנועה באוויר. נוצות המתאר בנויות מקנה המשמש כציר מרכזי קשיח אך גמיש. חלקו התחתון של הקנה, הקולמוס, חלול ונעוץ ברובו בעור, ותפקידו לעגן את הנוצה היטב בגוף העוף.

חלקו העליון של הקנה, הניצב, נושא את הדגל שנפרש משני צדיו. הדגל מורכב מסעיפים דקים ומקבילים, היוצאים משני צדי הקנה ומתפצלים שנית לסעיפי משנה. מסעיפי המשנה יוצאים קרסים זעירים, המהווים את האלמנטים העיקריים בארכיטקטורת הנוצה. תפקיד הקרסים חיוני ליצירת משטח נוצה יציב. הקרסים נרכסים ביניהם ומחברים את סעיפי המשנה יחדיו, כשרכיסה טובה מאפשרת לנוצה לתפקד כמקשה אחת.

אצל אחדים מהעופות יש בנקודת המפגש בין הקולמוס לניצב, מעין נוצה משנית פלומתית דלת קרסים, שתפקידה להגדיל את הבידוד. לעתים, הנוצה המשנית גדולה כמו הנוצה הראשית. שכווי השלג שמקום חיותו האלפיני קר מאוד, זקוק לבידוד איכותי ויעיל לצורך הישרדות, ובהתאם לכך בנוצות המתאר החורפיות שלו תופסת הנוצה "המשנית" כשלושה רבעים מאורך הניצב, דבר המעמיד בסימן שאלה את כינויה. עם בעלי נוצה משנית ניכרת נמנים גם החופמאים, הסיסאים והתרנגולאים, שעמם נמנה גם שכווי השלג.

איחוי בסעיפים המתפתחים יוצר אצל הציצנית (Bombycilla) הצפון-אמריקאית נוצות כנף דמויות משטחי שעווה. צפיפות גדולה של הסעיפים וסעיפי המשנה, יוצרים משטח נוצר דוחה מים אצל עופות מים כגון יסעורים, רליות וברווזים.

צורות הדגל של נוצות המתאר מגוונות מאוד; די אם נזכיר את אברות התעופה הגדולות של הנשר, לעומת נוצות כיפת הראש של ציפורי השיר שהן קטנות ומעוגלות. גם לניצבים צורות משתנות. אחדים מהם דקיקים וגמישים כמו בנוצות הזנב של הצופית, אחרים מוצקים ונוקשים כמו בזנב הנקר.

להבדיל מנוצות המתאר, לנוצות הפלומה (Down feather) אין ניצב קשיח. הקולמוס מסתיים בציצית סעיפים אווריריים חסרי קרסים, התלויים בחופשיות. הסעיפים הללו כולאים אוויר המהווה שכבה מבודדת. נוצות הפלומה מספקות בידוד טבעי מעולה וקליל, והן בעלות תפקיד חיוני בוויסות החום של העוף.

כאמור, התאוריה המקובלת כיום בדבר התפתחות הנוצות הוא הצורך בבידוד חום הגוף. אם אכן התאוריה הזו נכונה, הרי שהנוצות הראשונות שהתפתחו היו נוצות הפלומה הצמודות לגוף. נוצות ששמרו מאז ועד היום על תפקידן העיקרי. למעשה, נוצות הפלומה נחשבות גם כיום בין המבודדים היעילים ביותר בעולם. הנוצות הללו הן הראשונות העוטות את גופם של גוזלים ואפרוחים, אך מקומן לא נפקד גם אצל עופות בוגרים.

נוצות דמויות פלומה (Semiplumes) הן בעלות מבנה ביניים שבין נוצות הפלומה לנוצות המתאר. יש להן ניצב ברור שמצדיו יוצאים סעיפים חסרי קרסים שנעים בחופשיות. הניצב שלהן תמיד ארוך יותר מהסעיף הארוך ביותר. מיקומן בגוף העוף הוא בדרך-כלל בנקודות הגבול שבין נוצות המתאר ולפעמים מתחתן. ברוב המקרים הן נסתרות מהעין. לנוצות הללו תפקידים משניים ביצירת בידוד, במילוי פערים במכלול הנוצות וכן כקישוטים לצרכי חיזור ותקשורת בין-מינית.


לנוצת המתאר מבנה קשיח וגדל המצוי במישור אחד משני צדיו של הניצב.
לעומתה, נוצת הפלומה חסרת מבנה קשיח. היא רכה ואוורירית וסעיפיה חופשיים. צילם: איציק מרום.


לנוצות דמויות השערה (Filoplumes) יש חלוקה של עד שישה סעיפים בעלי סעיפי משנה רק בקציהן העליון. תפקידן של הנוצות דמויות השערה הוא לנטר תנוחה ותנועה של נוצות המתאר ולפקח עליהן. כנוצות חישה הן מעוצבבות היטב: פיזורן בגוף לא אחיד, והן מופיעות במספרים גדולים יחסית באזורים הכוללים נוצות בעלות יכולת תנועה. כל אברת תעופה, למשל, מלווה ב-9-12 נוצות דמויות שערה שאף מותאמות למיקומן מבחינה אווירודינמית. בנוסף הן מספקות לעוף מידע על מהירות האוויר. אזור אחר בגוף בו הן מופיעות בשפע הוא עורפן של ציפורי שיר הנוהגות לזקור את נוצות העורף לעתים קרובות. הנוצות דמויות השערה חסרות אצל מיני עופות שאיבדו את יכולת התעופה כמו היען, הפינגווין והקיווי הניו-זילנדי.

זיפים (Bristles) הם נוצות שהסתגלו לתפקיד הגנה וחישה. כנוצות חישה, בדומה לנוצות דמויות השערה, גם הן מעוצבבות היטב. הזיף בנוי מקנה עירום שמבסיסו יוצאים מספר סעיפים. פרט ליוצאים מן הכלל כמו מספר מיני דורסי לילה, שיש להם זיפים בין אצבעות הרגליים, אצל רוב מיני העופות מופיעים הזיפים באזור הראש. נוצות הפנים של הדורסים הם זיפים שקל לשמור על ניקיונם. לכך יש חשיבות היגיינית רבה מאוד הבאה לידי ביטוי אצל אוכלי הפגרים כמו הנשר והעזניה, שראשם וצווארם עד לבסיסו נושאים אך ורק זיפים. אצל הרחם, אוכל פגרים מעודן יותר, שלא משקיע את ראשו בתוככי הפגר, מופיעות נוצות המתאר הראשונות רק באחורי הראש.
נוצות זיפיות תופסות גם את מקומן של שערות העפעפים של היונקים. היען והננדו – עוף דרום אמריקאי דמוי יען קטן, מתהדרים בעפעפי זיפים יעילים מאוד.

נוצות זיפיות מאכלסות את כיסוי הנחיריים של העורבני, הנקר והעורב. לרוב העופות הניזונים מחרקים תוך כדי מעוף יש נוצות זיפיות בבסיס המקור. אצל התחמס הזיפים מפותחים מאוד ומשמשים כרשת ללכידת החרקים, וגם מסייעים לחוש המישוש במתכונת דומה לשפם החתול.

הסוג האחרון של נוצות שנתייחס אליו הוא נוצות איבוק (Powder down feathers), נוצות מיוחדות שאינן מפסיקות לצמוח כשאר הנוצות. קצותיהן נשברות ומתפרקות לאינספור חלקיקים זעירים שגודלם כמיקרון. התוצאה היא אבקת נוצות המזכירה אבקת טלק. לאבקה תפקיד באיטום חללים זעירים במשטח הנוצה ובהברקתה. נוצות האיבוק מצויות אצל האנפות, הנצים והתוכים, כתחליף לבלוטות השומן החסרות אצלם על-מנת לסייע באיטום הנוצות למים.

ברבור הטונדרה מחזיק בשיא מספר הנוצות. מישהו טרח לספור נוצותיו אחת לאחת והגיע למספר המדהים של 25,216 נוצות! אולם לא לכל מי שנכנס לספר השיאים יש חיים קלים. נוצות נשברות, נשחקות, מתלכלכות, נרטבות, נפרמות, נתלשות, מושכות טפילים ועוד צרות מצרות שונות. לכל הבעיות הללו חייב העוף למצוא פתרון ולא – יינזק מעילו היקר והתוצאה עלולה להיות גם מוות.

הנוצה היא אבר בלתי פעיל; אין לה מערכת תזונה ותחזוקה פנימית, והיא נשחקת ונשדפת עם הזמן ועם החשיפה לתנאי הטבע. את הטיפול והתחזוקה אם כן, חייב העוף לספק בתדירות גבוהה ובמסירות רבה. לעזרתו באה בלוטת שומן מיוחדת – Preen gland הממוקמת בבסיס הזנב. הבלוטה מפרישה חומר שומני שאותו מושח העוף באמצעות המקור על משטח הנוצות מספר פעמים ביום.

הבלוטה השומנית מופיעה אצל רוב העופות, ונראה, שהתפתחה במקביל להתפתחות הנוצות כעזר חיוני לתחזוקתן. הבלוטה מפרישה שומן שעוותי עשיר בחומצות שומן ובמים. כאשר נמשח החומר, הנוצות מתנקות וגמישותן מתאוששת. משיחה תדירה של ההפרשה השומנית הכרחית לשמירה על יעילות הנוצות כשכבה מבודדת ודוחה מים. לעופות המים החייבים בתכונות אלה כמו השקנאי, יש בלוטה גדולה יחסית. יתרון נוסף יש למשחה במלחמה במזיקים ובזיהומים בקטריאליים ופטרייתיים, שכן כסות נוצות יכולה לשמש חממה להתרבות מיקרואוגניזמים מעכלי קראטין, החומר שממנו עשויה הנוצה.

בלוטת השומן מספקת גם הגנה בפני טפילים כמו כינים וקרציות. מובן, שההגנה לא מושלמת, אך היא מקטינה את התקפת הטפילים. שימוש מגן נוסף קיים אצל הדוכיפת המפרישה מהבלוטה הזו חומר בעל ריח רע שדוחה יונקים טורפים.

מבנה נוצה שנפגע כתוצאה מהיפרדות סעיפי המשנה אלה מאלה, דורש סירוק וטיפול בתדירות גבוהה. במצב מנוחה עשוי הטיפול להתבצע כל שעה. המקור העובר על הנוצה הפרומה, רוכס אותה ומחזירה למצב תקין. הטיפול באברות התעופה יסודי ביותר: העוף מסרק אותן באופן שיטתי, ובאותה הזדמנות מסיר מהן טפילים. לאזורי גוף כמו הראש והצוואר אליהם המקור לא מגיע, מגייס העוף את רגליו ובעזרתן מגרד אותם במרץ. לתחמסים ולתנשמות יש מעין מסרק זעיר בטופר האמצעי, המקל על סירוק הנוצות.

מרגע שסיימה את צימוחה, הנוצה אינה משנה את גודלה, את צבעה או את צורתה, אלא כתוצאה מפגיעה. מאחר שהנוצה לא מקושרת בשום עצב, כלי דם או שריר, הנוצה הפגומה מוחלפת. חילוף הנוצות (Molting) מתבצע כדבר שבשגרה עם הגיל ועם העונה. כל שנה עוברים העופות לפחות השרת נוצות אחת, שבמהלכה הם מאבדים את כל נוצותיהם ומגדלים במקומן נוצות חדשות.

נוצות חדשות צומחות מכיסים אפידרמליים (עוריים) מיוחדים בהם מצויים תאים שמתחלקים במהירות ויוצרים מעין ציר צינורי. הציר יהפוך בהמשך לניצב ולסעיפיו. לקראת סיום גדילת הנוצה בונים התאים את הקולמוס, שיעגן את הנוצה לעור. בשלב האחרון בגדילת הנוצה הופכת שכבת התאים הרכה למבנה נוצתי קשיח, והתאים מתמלאים בקראטין, המהווה 90% מהנוצה הבוגרת. בשלב זה מסתיימת התמיכה בנוצה והיא מתנתקת מכל המערכות בגוף.

עגינת הנוצה מתאפשרת באמצעות לחץ עורי ומתח שרירי שפועלים על הקולמוס השתול בעור. נמצא, כי דרושה משיכה השקולה להרמה של עד קילוגרם אחד בכדי לתלוש נוצה אחת של תרנגולת רגילה. הלחץ העורי והמתח השרירי נשלטים על-ידי מערכת העצבים. כאשר עוף כמו התחמס נבהל, מערכת העצבים שלו מרפה מכוח העגינה של הנוצות והתוצאה היא נשירה מיידית.

כל עוף מחליף את נוצותיו מספר פעמים במהלך חייו. כסותו הראשונית של הגוזל היא פלומה חלקית פזורה ודלילה כמו אצל היונאים וציפורי השיר. לאפרוחי הברווזים והחופמאים כסות פלומה צפופה ורציפה מיד עם בקיעתם מהביצה. הפלומה הראשונית היא עדינה ובדרך-כלל לא שורדת יותר משבוע, עד אשר היא מוחלפת בפלומה חדשה או בנוצות נושאות דגל. אצל צוללים ופינגווינים הפלומה השנייה צומחת מאותם זקיקים (Follicles) בעור מהן צמחה הראשונה. בתהליך הזה נדחקות ונדחפות נוצות הדור הראשון החוצה על-ידי נוצות הדור השני. אצל נצים ועופות מים לעומת זאת צומח דור שני של נוצות מנקודת צמיחה עוריות אחרות.

עם גדילת העוף הצעיר תופסות נוצות חדשות את מקום הפלומה, כאשר משך צימוחן של נוצות התעופה הוא הארוך ביותר. משנשלם גידולן, מוכן העוף הצעיר פיזית למעופו הראשון. לעוף הצעיר יש בדרך-כלל צבע כסות אופייני המבדיל אותו מהבוגר. עם ההתבגרות והעצמאות מוחלפות הנוצות והופעתו משתנה להופעת בוגר. חילוף הנוצות של העוף הבוגר מתרחש בדרך-כלל לאחר עונת הרבייה, למרות שחילוף חלקי, עשוי במינים רבים לבוא לפני עונת הקינון על-מנת לפארו מטעמי הגנה טריטוריאלית וחיזור.

מחקר השוואתי של חילוף נוצות, מגלה שמינים מסוימים כמו הקיכלי הנודד המכונה גם אדום החזה האמריקני (Turdus migratorius), והזרזיר האירופי, עוברים חילוף חד-שנתי בעוד שאצל מינים אחרים כמו הטנגרה הזיתנית (Piranga olivacea), החילוף עונתי. נראה, שחילוף חד-שנתי הוא פרימיטיבי וחלק מהעופות שינה את התכונה הזו במהלך האבולוציה. מספר קטן של מינים מחליף נוצות שלוש ואף ארבע פעמים בשנה, אך החילופים העודפים כוללים רק חלק מהכסות. הלוחם – חופמי, שאימץ לעצמו תצוגת חיזור יוצאת דופן, מבצע חילוף שלוש פעמים בשנה. שכווי השלג שחי בטונדרה הסתגל לשינויי הסביבה, ובהתאם לעונות הוא מחליף נוצותיו שלוש פעמים בשנה. יש אוכלוסיות של שכווי הערבה (Lagopus Lagopus) שמגיעות לארבעה חילופים בשנה.

חילוף נוצות הדרגתי חוסך מהעוף לחץ גופני. חילוף חד-שנתי מספיק לכסות הנוצות לתפקד היטב במשך חיי העוף. לעומת זאת חילוף עונתי רב-פעמי הוכח כיתרון למספר מינים בתחומי תקשורת בין-מינית, בהיפטרות מטפילים ובשחיקה. לעתים, הנזק כתוצאה משחיקה הוא עצום. מינים מדבריים רבים חשופים לרוח יבשה המסיעה עמה גרגרי חול, שילוב הרסני לכל נוצה. מין כזה הוא עפרוני אפריקני הזקוק לשני חילופי נוצות בשנה, בעוד שבני משפחתו האירופאים מסתפקים בחילוף חד-שנתי.

איך פותר העוף את בעיית ההשרה והגידול מחדש של אברות התעופה מבלי לפגוע בכושר התעופה? רוב המינים סיגלו לעצמם סדר תחלופה בו נשמרת יכולת התעופה; השרת הנוצות לא מתרחשת בבת אחת אלא לאורך זמן. בהתחלה נושרות האברות הפנימיות הקרובות לגוף, ואחר-כך בסדר קבוע וסימטרי, האברות הרחוקות יותר מהגוף, תוך כדי מתן זמן גדילה מספיק למחליפות הראשונות. לבסוף מתחלפות אברות היד, שהן אברות התעופה הגדולות שבקצה הכנף. בזנב הסדר רץ מנוצות המרכז לנוצות הצד.

הברבור המחצצר (Olor buccinator) ומיני ברווזים החיים באזורים הצפוניים בחרו בהשרת רוב הנוצות בתקופה קצרה. הם מאבדים אז גם את רוב אברות התעופה ולכן גם את כושר התעופה. במצב זה הם פגיעים מאוד, שכן הם חשופים לסכנת טריפה מוגברת. כעבור מספר שבועות בהם הם שומרים על "פרופיל נמוך", צומחת מערכת נוצות חדשה, המחזירה אותם לפעילות שגרתית.

תהליכי חילוף הנוצות לא נחקרו עד תומם, אך ידוע, שהתהליכים מונעים על-ידי הורמון. נראה, שסדר החילוף קשור ברגישות שונה של כל נוצה (אברת תעופה) לאותו הורמון.

תכונה בולטת של עולם העופות שממנה לא ניתן להתעלם היא הצבע: אינספור גוונים שובי עין ולב מציגים העופות, בעיקר באמצעות כסות הנוצות. אם מדובר באסתטיקה, העופות מסוגלים להתחרות ולנצח כמעט כל בעל-חיים אחר. לעתים נדמה, שכל צבעי הקשת מעופפים לנגד עינינו: אדומים, כחולים, צהובים וירוקים מתאחדים בציפור קטנה אחת. הגיבתון הססגוני (Passerina ciris), ששמו בדרום אמריקה הוא – Ciete Colores (שבעת הצבעים), אסף לעצמו את האדום, הכתום, הכחול, הירוק, הצהוב, השחור והלבן. כל אלה מרוכזים בציפור הקטנה מדרור. מצד שני, לא כל ציפור מתהדרת בלבוש ססגוני כאותו גיבתון. רבות מהן צנועות גוונים, ודי לנו אם ניזכר במראהו של דרור הבית שלנו.

סוד היופי של הנוצות טמון במבנה המיקרוסקופי המורכב של הנוצה בשילוב עם צבענים (פיגמנטים). החשוב מביניהם הוא הצבען הביוכרומי (Biochrome Pigment).

הצבען הביוכרומי נחלק לשלוש קטגוריות של צבענים: מלנין, קרוטנואידים ופורפירינים. המלנין המחזיר צבעי אדמה – שחור, חום, ואפור, מצוי אצל רוב העופות. הקרוטנואידים מחזירים צהוב, כתום ואדום. צבענים אלה נפוצים אצל מספר רב של עופות. הפורפירינים מוגבלים יותר בתפוצתם ויציבים פחות. הם אחראים ליצירת גוונים בוהקים של חום וירוק וכן לסגול ייחודי. פרט לעופות לבקנים, לכל עוף יש כמות מסוימת של מלנין בנוצות. המלנין מסונתז מחומצות אמיניות בתאים הקרויים מלנובלאסטים, אשר מצויים בשכבת העור הפנימית. המלנובלאסט דוחק צבירי מלנין לתוך תאים צעירים, שייעודם להפוך לסעיפים וסעיפי משנה בנוצה העתידית. השקעת מלנין תקופתית בנוצה המתפתחת מביאה להופעת נקודות או קווים. כהות הנקודות והקווים תלויה בצפיפות המלנין המושקע, כשצפיפות גבוהה משמעה גוון כהה.
המלנין עצמו מחולק לשני סוגים: אאומלנין, שיוצר את השחור, האפור והחום הכהה והפיאומלנין, שיוצר את החום הבהיר וגוונים שונים של צהוב. המלנין קשור בפעילויות רבות: הוא מגביר את עמידות הקראטין בפני שחיקה. ריכוזי מלנין בקצות הכנפיים אופייניים לעופות מהירי מעוף כגון השחפים, הסולה והזים שאברות התעופה שלהן עומדות בחיכוך מוגבר עם האוויר. מושג על כוחו של אוויר שנע במהירות אפשר לקבל, כשמוציאים יד מחלון מכונית נוסעת (לא מומלץ). מיני עופות מדבריים או כאלה החיים באזורים חשופים ויבשים כמו הכרוון, חייבים לעתים לעמוד בפני סופות חול שוחקות. הקראטין ומלווהו המלנין מקנים אז לנוצה את הקשיחות הפיזית הנדרשת.

ייתכן, שקיים יתרון נוסף הנוגע לייבוש נוצות לחות ברמה המיקרוסקופית על-ידי גרנולות המלנין שבתוך חלל התא, באמצעות קליטת אנרגיית אור והפיכתה לאנרגיית חום. אם ההשערה הזו נכונה, הרי שהיא יכולה להסביר מדוע למינים החיים באקלים לח, יש נטייה למופעים כהים.

הצבענים הקרוטנואידים, שאחראים לאדום, כתום וצהוב מגיעים לנוצות העוף מהמזון. הם נספגים לגופו דרך מערכת העיכול. הקרוטנואידים שבמזון מומסים בקלות בממיסים אורגניים ובשמונים, ומנותבים לחלמון הביצה, לבלוטות השומן ולשומן העוף. צבירי צבענים נקלטים בטיפות שומן זעירות שבתאי הנוצה העוברית. עם גדילת הנוצה והתבגרותה מושקעים הצבירים הללו בדופן תאי הסעיפים וצובעים אותה בגוני אדום עדין או ורוד, כמו אצל איביס השני והפלמינגו, שמקבלים את הצבענים מדגים וסרטנים שהם אוכלים. אם הצבען מגיע גם לסעיפי המשנה, הנוצה נצבעת באדום עז.

הפורפירינים הם צבענים המכילים ברזל, והם מצויים אצל מינים רבים של דורסי לילה. הטורקו הסגול נודע בצבע נוצותיו. זהו עוף יער אפריקאי שצבענו מכיל נחושת במקום ברזל. בעת מעופו חושף הטורקו בתחתית כנפיו צבע סגול-ורוד מרהיב.

הצבע הירוק של העופות נוצר משילוב בין צבען כחול וצבען צהוב, או בין מלנין לקרוטנואידים. אך לירוק האמיתי, שוב בנוצות הטורקו הסגול, אחראי ה-Turacoverdin, צבען שמופיע גם אצל הז'קנה – עוף החי בביצות, ואצל מיני פסיונים.

צבע הנוצות הנובע מהדיאטה פותר לנקבות בעיה חשובה והיא מציאת זכר איכותי להקמת הדור הבא. הנקבות של הוורדית המקסיקנית (Carpodacus mexicanus) יעדיפו זכר בעל צבעים בוהקים על-פני זכר בעל צבעים דהים. מבחינתן, לזכר צבעוני יש גישה רבה יותר למזון עתיר קרוטנואידים. בר המזל זוכה להאכיל את הנקבה בעת הדגירה, ולאחר מכן את הגוזלים. מסתבר, שנקבות שטעו ונענו לזכר דהה, נוטשות את קניהן במקרים רבים עקב הסיבה הפשוטה שהזכר דהה הצבע לא סיפק להן מספיק מזון לעמידה במאמץ הדגירה. הזכרים בוהקי הצבע בריאים יותר, ובהתאם לכך זוכים לחיים ארוכים ולהזדמנויות רבייה רבות יותר.

בין צבעני העופות כמעט שאין צבען כחול. מהו, אפוא, מקור הצבע של הכחל, מקור הצבע בגבו של שלדג לבן החזה, או בכתם הכנף של העורבני? מלבד הצבענים, להם הרכב כימי מוגדר וקיום עצמאי גם מחוץ לנוצה, יש מקור נוסף לצבעי עופות: צבעים פיזיקליים. צבעים אלה מותנים במבנה של הנוצה ולא בהרכבה. ברגע שפוגעים בנוצה והורסים את המבנה שלה, לא נותר לצבעים הללו זכר. הצבע הכחול מתקבל כתוצאה מקיומם של חללים קטנים מכילי אוויר, בסעיפי הנוצה ובסעיפי המשנה שלה. קוטרם של החללים הללו הוא כ-0.6 מיקרון. הם מתפקדים כמנסרה, המפצלת את קרני האור: קרן האור חודרת דרכם, ונבלעת ברובה בשכבת מלנין הנמצאת מתחתם, אך הקרניים קצרות הגל, דהיינו, המקטע הכחול, מוחזרות, וזהו הצבע הנראה (כחול זה נקרא אפקט Tyndall).

הצבע הירוק מתקבל על-פי רוב כתוצאה משילוב בין "כחול טינדל" וצבען צהוב, המצוי בדופן התאים או בשכבת הקראטין, המקיפה את סעיפי הנוצה או את סעיפי המשנה שלה. קיים גם סוג נוסף של צבע פיזיקלי. צבע זה הוא המקנה את הגוונים המתכתיים הבוהקים בירוק ובסגול לצוואר היונה, לזכר של הצופית או לזרזיר בלבוש הקינון שלו. צבעים אלה משתנים עם זווית האור או עם שינוי הזווית בה מתבונן הצופה. מקורו של צבע זה בתופעה, הנקראת על-ידי הפיזיקאים בשם "התאבכות". זהו גם מקורם של צבעי בועת הסבון ושל השמן, הצף על-פני המים. במקרה זה של הנוצה, האור מוחזר לא ממשטח אחד ואחיד, אלא משכבות קראטין עדינות ודקות ביותר, המונחות זו על-גבי זו; עוביין לעתים לא יותר מ-0.4 מיקרון.

צבע כסות הנוצות – המופע, מבוקר גנטית. באותו המין המופע עשוי להשתנות בין פרט לפרט. למשל, מופע בהיר ומופע כהה אצל האנפות והבדלי חום וחלודה אצל ינשופים ואת תחמסים. אצל עיטים ועקבים מגוון המופעים נראה היטב בתקופת הנדידה, משום שאז מקובצים יחדיו פרטים רבים. המחקר בנושא הבקרה הגנטית והשפעתה על חיי העוף עדיין בחיתוליו.

מתוך אלפי הנוצות שיש לעוף, יש עשרות שבלעדיהן ההשתלטות על האוויר הייתה נמנעת ממנו. אלו הן נוצות גדולות וקשיחות שהמבנה שלהן עונה על הדרישות האווירודינמיות של התעופה. אברות התעופה מופיעות בכנפיים ובזנב. אברות הכנף הגדולות בנויות בצורה אסימטרית, ומחוברות לעצמות הכנף. חצי הדגל המוביל שבא במגע ראשון עם האוויר הוא צר, בעוד שהחצי השני, המאסף, הוא רחב. הסיבה לכך היא אווירודינמית – אפקט העילוי. כאשר העוף מכה בכנפיו כלפי מטה, הצד המוביל של הנוצה נשאר קשיח, בעוד שהצד המאסף הרחב מתכופף כלפי מעלה כתוצאה מלחץ האוויר התחתי. הכיפוף האלכסוני שנוצר בצד האחורי דוחף את האוויר לאחור ובכך את העוף קדימה. כל נוצת תעופה מתפקדת כמדחף קטן. מכלול נוצות התעופה שיש לעוף מספיק לו על-מנת לעופף בצורה זו או אחרת, תלוי במין. אילו הייתה אברת תעופה סימטרית, תנועת המעוף הייתה מתאפשרת רק בניצב לפני הקרקע. כלומר, למעלה ולמטה אך לא קדימה.

המכניקה של מעוף הציפור מורכבת מאוד, יותר מזו המוכרת מהמטוסים שכנפיהם קבועות במקומן. נקודת מפתח אחת היא צורת הכנף: אווזי השלג, למשל, זקוקים לכנפיים רחבות מספיק על-מנת שהעוף הכבד, יחסית, יצליח להתרומם. עם זאת, מכיוון שאווזי השלג נודדים ועליהם לעבור מרחקים של אלפי ק"מ, הכנף צריכה להיות גם ארוכה במידה שתאפשר צבירת מהירות גבוהה. וכך, משקלו וצרכיו של כל מין דורשים ממנו התאמות ייחודיות לנוצה ולכנף, בין אם מדובר בבריחה מהירה מטורף, או ביכולת תמרון גבוהה, בצלילה במים או בנדידה למרחקים.

לרוב מיני העופות יש 10 אברות יד, אברות התעופה הגדולות שבקצה הכנף. מעניין, שלשני מינים חסרי יכולת תעופה יש מספר שונה לחלוטין של אברות יד: לקיווי הניו-זילנדי יש 3 וליען יש 16 אברות יד.

מגוון הנוצות מאפשר שימושים רבים למינים רבים: דורסי הלילה כמו האוח, התנשמת והינשוף נדרשים למעוף חרישי, שיאפשר להם לעוט על טרפם בהפתעה גמורה. באברות התעופה שלהם שתי התאמות (אדפטציות) מבניות להפחתת הרעש. האחת, סעיפים ארוכים בשפת התקיפה (רצועת הדגל שבאה ראשונה במגע עם האוויר) של אברות היד, שהם ארוכים ומעוקלים ותפקידם למנוע מערבולות אוויר מסביב לכנף. ההתאמה השנייה היא סעיפי משנה ארוכים במיוחד בין הנוצות החופפות, המונעים רעשי חיכוך בזמן התנועה באוויר. שתי ההסתגלויות הללו מקנות לכסות הדורס הלילי מראה רך וקטיפתי.

מאחר שיעילות התעופה קשורה ישירות למבנה אברות התעופה, ומאחר שרוב העופות אכן מעופפים, קיים מבנה אחיד למדי של נוצות התעופה אצל רוב המינים. אך יש מינים כמו החרטומן האמריקני, שאצלו יש לאברות תפקידים נוספים. לזכר יש יכולת הפקת צליל מהכנפיים תוך כדי מעוף החיזור. אברות האמה שמניינן 6 אצל צופיות, 19 אצל מיני דורסי לילה ו-40 אצל האלבטרוס הענק (שמוטת כנפיו היא יותר משלושה מטרים), יוצרות משטח תעופה רחב בכנף הפנימית. אצל מינים מסוימים, למשל ברווזים כמו השרשיר והברכיה, נודע להם תפקיד בתקשורת בין-מינית. למנדרין הזכר אברות אמה דמויות דגל צבעוני מרהיב, שיש להן חשיבות גדולה בהתנהגות החיזור. שינויים אחרים באברות הכנף נמצא אצל עופות שאיבדו את יכולת התעופה כמו הקזוארי. עוף אוסטרלי זה המותאם להליכה על קרקע היער הסבוך, איבד את הדגל באברות, ונותר עם שרידים קוצניים של הסעיפים היוצאים מהקולמוס. תפקידן של אברות התעופה השרידיות של הקזוארי הוא הגנה על צדי הגוף מפני צליפות של ענפים שורטים.

בתקופת החיזור צומחת אברת התעופה השנייה בכל כנף של מין תחמס לאורך מוגזם, ומשמשת אותו בתצוגות הראווה מול הנקבה. מינים אחרים מצמחים אברות זנב ארוכות מהרגיל.

נוצות התעופה של הזנב, אברות הזנב, מחוברות לחוליות הזנב המאוחות. ברוב המקרים מדובר
ב-12 אברות זנב, שפעילותן העיקרית היא היגוי בשעת תעופה ובלימה לקראת נחיתה. יוצאי הדופן הם הטווס, העדניות, מיני צופיות והשחרחורת אצלם יש לנוצות הזנב תפקיד עיקרי בחיזור. תפקיד נוסף ומוכר לאברות הזנב הוא תמיכה כפי שמדגימים הנקרים, טפסי העצים, הסיסים וגם הפינגווין.

נוצות המתאר הזעירות והשטוחות של הפינגווין יוצרות משטח חלק, כמעט קשקשי המונע חיכוך בשעת צלילה, ומעניקות לגופו יתרון הידרודינמי הדומה ליתרון האווירודינמי של קרוביו המעופפים.

עד לאחרונה היה ידוע שעופות לא מייצרים ארסים כמו שעושים חרקים ודו-חיים, אולם בגיניאה החדשה התגלו שלושה מינים של קיכלי ששמם Pitohuis, שנוצות מיוחדות שלהם מכילות אלקלואיד ממית הפועל על מערכת העצבים. ילידי המקום ידעו שיש להכין את העוף כהלכה לפני אכילתו שאם לא כן, לקה הסועד בכאבי בטן עזים. טורף קטן יותר עשוי למות ממנת הרעל אשר בנוצות. הגנה נוספת מספקים צבעי הנוצות, כשהם מסווים את העוף ברקע הסובב אותו ו"מעלימים" אותו מעיני טורף פוטנציאלי. שימוש נרחב בהסוואה עושות רוב הנקבות בעת הדגירה, ובהתאם לכך הן לרוב צבעוניות פחות מהזכר בן מינן.

עופות מים דואגים לאטום את נוצותיהם בפני המים. לקורמורן הלוכד דגים תוך כדי צלילה מהירה במים, יש שיטה לייבש את הנוצות הרטובות. הוא נעמד על סלע או ענף ופורש את כנפיו לייבוש, פשוטו כמשמעו, בשמש.

לעומתו, הקטה שהיא עוף מדברי בגודל יונה, תעשה הכל כדי שלפחות חלק נבחר של נוצותיה יישאר לח. מזונן של הקטות הוא זרעים קשים ויבשים של צומח מדברי. לכן הן נדרשות להרוות את צימאונן במים מדי יום. הקטה מסוגלת לעבור מדי יום מרחק 150 ק"מ ויותר לבור המים הקרוב. בעונת הרבייה, כאשר הקטה מטופלת בצאצאים, נופלת מטלת השקיית האפרוחים על הזכר. אצלו ניכר שימוש יעיל ביותר בכושר הספיגה של נוצות הפלומה. זכר הקטה טובל את חזהו ובטנו במים, והמים הנספגים בהם מוחזקים בשטח הפנימי של נוצות הפלומה. כושר אגירת המים והחזקתם עומד גם בתעופה ממושכת באוויר המדברי, כשהנוצות החופפות מבודדות את המים ומונעות אידוי כתוצאה ממגע עם האוויר היבש. משהגיע האב אל האפרוחים, הם תוקעים את מקורם הקטן בנוצות חזהו, ושותים את המים באופן המזכיר את יניקת גורי היונקים.

לדורסי הלילה הצדים לעתים בחשכה מוחלטת, יש אמנם ראיית לילה טובה, אך ברוב המקרים הם מזהים ומאתרים את קרבנם באמצעות חוש השמיעה. לתנשמת סידור נוצות מיוחד בצורת לב על הפנים, שנועד לעזור לה בשמיעה בחשכה. מסכת הנוצות מטה את גלי קול כלפי האזניים ומשמשת כאפרכסת המגבירה את חוש השמע. לאוח, לקטופה ולינשוף העצים, ציציות נוצה דמויות אזניים שמתפקדות כאפרכסות באופן דומה.

שימוש נוסף בנוצות עושים מינים רבים כמו הגורה (יונת הכתר), הדוכיפת, הקקדו, עגור הכתר והטווס. על ראשם יש ציצית נוצות זקופה או נפרשת, למטרות תקשורת תוך-מינית. ולבסוף גם לנו, בני האדם, שימוש בנוצות. בעבר השתמשו בהן לקישוט ובקולמוס הנוצה לכתיבה. כיום, רוב השימוש מסתכם במילוי כרים ומזרנים ובעיקר ביצירת בידוד איכותי מפני קור. נוצות הפלומה הן מהמבודדים המעולים הידועים בעולם. לכן המעילים המשובחים, שקי השינה והשמיכות המיועדים לארצות הקרות מיוצרים כולם מנוצות פוך.

העופות, בדרכם הנפלאה מנצלים שני סוגי נוצות, נוצות מתאר ונוצות פלומה, המאפשרים להם לעוף, לשמור על חום גופם ולהיות "מכונות טיסה" משוכללות מאין כמוהן בעצמה ובגמישות. לנו בני האדם נותר רק לקנא ביכולת התעופה של העוף, ולהסתפק בינתיים במכונות הטיסה המוגבלות שייצרנו. בעיקר, אסור לנו לאבד (וכבר ההתחלנו) את אחת מיצירות המופת שהטבע יצר בעשרות מיליוני שנים – מאז זינק הארכיאופטריקס לדאייה קצרה ועד להקפת העולם, למעשה, של שחפית הקוטב מדי שנה.

ביבליוגרפיה:
כותר: על נוצות במשיכת קולמוס
מחבר: מרום, איציק
תאריך: דצמבר-ינואר 1997 , גליון 19
שם כתב העת: טבע הדברים : החברה לחקר האדם והסובב בע''מ
הוצאה לאור: טבע הדברים : החברה לחקר האדם והסובב
הספרייה הוירטואלית מטח - המרכז לטכנולוגיה חינוכית