Penele orbitoare ale păsărilor solare sunt fierbinți, în ambele sensuri ale cuvântului

Pentru păsările solare, tot ceea ce strălucește este fierbinte.

Penele strălucitoare și irizate ale păsărilor se încălzesc mai mult decât alte tipuri de pene, ceea ce poate îngreuna să rămână răcoros în condiții calde și însorite. Dacă da, penele colorate ar putea fi ornamente costisitoare pentru a-i atrage pe perechi, spun cercetătorii pe 4 august în Journal of the Royal Society Interface.

Multe studii privind proprietățile termice ale culorii animalelor s-au concentrat anterior pe diferențele dintre modul în care culorile închise și cele deschise derivate din pigmenți reacționează la lumină și căldură, spune Svana Rogalla, biofizician la Institutul Biofisika din Bilbao, Spania. S-a acordat mai puțină atenție modului în care căldura interacționează cu culoarea structurală – adesea nuanțe vibrante, irizate, create de refracția luminii din structurile microscopice. Aceste structuri se găsesc în orice, de la solzile viermilor de adâncime (SN: 25/05/2020) la exoscheletele păianjenilor (SN: 9/9/16).

În noul studiu, Rogalla și colegii s-au orientat către păsări solare, păsări care se hrănesc cu nectar, de obicei mai mici decât vrăbiile care sunt originare din Africa, Asia și Australia. Păsările solare au culori de pene care provin dintr-un amestec de surse, inclusiv pigmenți precum carotenoizii de foc și melanina închisă, precum și culoarea structurală irizată.

Cercetătorii au examinat 15 specii de păsări solare conservate la Field Museum din Chicago, încălzind exemplarele sub o lampă care imită lumina soarelui și apoi măsurând temperatura de suprafață a penelor și a pielii păsărilor conservate.

Penele irisate s-au încălzit mai mult decât penele care aveau doar culori pe bază de pigment, a descoperit echipa. La penele de la piept, de exemplu, penele irizate au avut o medie de aproximativ 74° Celsius la suprafața penelor după câteva minute de expunere la lumină, unde penele cu pigmenți carotenoizi galbeni până la roșii au atins puțin peste 63° C. Această căldură s-a transferat și asupra pielii, cu pielea sub pene irizate care crește cu aproximativ 5 grade C și cu 8 grade C mai fierbinte decât pielea sub pene cu pigmenți măslinii sau galbeni până la roșii.

Lumina împrăștiată de straturile microscopice de aer, proteinele cheratina și structurile care conțin melanină numite melanozomi creează strălucire pene irizate. Dar melanina din belșug face ca penele să absoarbă mai multă radiație solară decât alte pene de culoare mai deschisă, mai puțin bogate în melanină, spune Rogalla, ceea ce contribuie la încălzire.

În plus, microscoapele de mare putere și simulările de căldură au arătat că aranjarea melanozomilor într-o penă irizată⁠ încurajează absorbția căldurii. Melanozomii dintr-o penă întunecată, neiridescentă stau relativ dezorganizați în straturi. Dar melanozomii din structurile microscopice stivuite care produc irizații sunt mai organizați și mai dens. Penele iridescente se încălzesc probabil mai mult decât penele negre, deoarece acele penele strălucitoare au mai mulți melanozomi pe o anumită zonă de pene, spune Rogalla.

Forma melanozomilor poate face, de asemenea, o diferență. Penele iridescente tind să aibă melanozomi în formă de placă, cu cele în formă de tijă în pene negre și cele sferice în pene gri. Simulările echipei au arătat că melanozomii în formă de placă se încălzesc mai mult decât celelalte două forme.

pasărea soarelui malachit
Păsări cu pene irizate, ca această pasăre solară malachit (Nectarinia famosa), pot plăti un preț pentru penajul lor strălucitor. Acele pene absorb mai multă lumină decât alte tipuri de pene, ceea ce poate făcea mai greu să rămână răcoros.Svana Rogalla

Iridescența este mai pronunțată la păsările soare masculi decât la femele și este folosită în expozițiile de curte. Rogalla se întreabă dacă culorile strălucitoare, contribuind posibil la stresul termic, creează un conflict evolutiv între împerechere și menținerea rece, sau termoreglare. „Ar putea fi un compromis”, spune ea, „a fi foarte colorat pentru a atrage femelele, dar atunci ai un cost când stai la soare când este cald.”

Allison Shultz, un ornitolog la Muzeele de Istorie Naturală din județul Los Angeles din California, care nu a fost implicat în această cercetare, spune că penajul strălucitor poate acționa ca un semnal care demonstrează vigoarea și rezistența relativă a unei păsări masculi. „Poate se vede [females] că bărbații sunt capabili să facă față acestei încărcături termice mai mari, având culori irizate.”


De la astronomie la zoologie

Abonați-vă la Știri Științe pentru a vă satisface apetitul omnivor pentru cunoașterea universală.

Abonati-va

Totuși, există o mare avertizare la configurația experimentală. Rezultatele studiului pot fi „dificil de pus în perspectivă”, deoarece experimentele au fost efectuate pe păsări moarte, spune Vinod Kumar Saranathan, biolog evoluționist la Yale-NUS College din Singapore. „Nu ai beneficiul păsării vii [to evaluate]manipulându-și corpul și făcând diverse lucruri pentru a termoregla în mod activ.”

Păsările solare pot elibera căldură gâfâind sau schimbând pozițiile penelor. Iar păsările rareori stau mult timp la soare, spune Saranathan, explicând că se îndreaptă de la flori în zonele însorite la pădure mai umbrită. Dacă penele irizate își pierd căldura la fel de repede pe măsură ce o dobândesc, păsările solare ar putea folosi umbra pentru a se răcori, tocind efectul penajului fierbinte.

„Iridiscența a evoluat de atâtea ori în mod independent [bird evolutionary tree]”, spune Saranathan. Dacă pene strălucitoare ar fi deosebit de împovărătoare pentru păsări, spune el, acea evoluție repetată nu ar fi probabilă.

Chiar și așa, descoperirile au implicații asupra modului în care irizațiile ar putea contribui la efectele căldurii din cauza schimbărilor climatice. Rogalla subliniază că păsările mici precum păsările solare – vulnerabile la schimbări mari ale temperaturii ambientale – au murit deja în masă din cauza evenimentelor de căldură extremă. Asemenea cazuri de moarte în masă au avut loc printre papagalii australieni, de exemplu, unde valurile intense de căldură au ucis sute de budgerigars și zeci de cacatos în ultimii ani. Cu penele lor fierbinți, păsările solare irizate pot fi în mod special expuse riscului.

Un climat care se încălzește poate forța păsările irizate să fie active pentru o perioadă mai scurtă de timp în zilele fierbinți pentru a evita impactul aditiv al încălzirii solare, spune Saranathan. Dacă da, adaugă el, un astfel de program trunchiat poate crește competiția pentru mâncare în orele prețioase de activitate rămase.