Veren, niet te licht bevonden


Intro

De veren van vogels zijn een sterk staaltje techniek. Voor de vogel zijn ze niet alleen van betekenis voor het vliegen, maar ook voor isolatie, beschutting tegen regen en sneeuw, esthetiek en zelfs communicatie.
Het is dus niet verwonderlijk dat we bij het nauwkeurig bestuderen van het verenpak van de vogels moeten concluderen dat een weldoordacht ontwerp aan de basis ervan ligt.

Wat is een veer?

Een slagpen of een lichaamsveer is opgebouwd uit een schacht of een pen waarop een vlag staat. De vlag bestaat uit baarden; dit zijn de lijnen die je nog met het blote oog kan zien en die van de pen naar de buitenkant van de veer lopen. Op de baarden staan de baardhaartjes. Met deze opbouw is de voornaamste eis, om een zo groot mogelijk oppervlak te creëren met een minimum aan gewicht, tot leven gebracht.


Als je de pen (calamus) van een veer nauwkeurig bekijkt, dan merk je op dat deze hol is. Dit is al een eerste gewichtsbesparing. Maar een holle structuur is op zich nog niets speciaal. De diameter van de 'buis' is ook aangepast aan de te verwachten buigspanning. Een grotere diameter bevindt zich onderaan de veer, daar waar de grootste krachten te verwachten zijn.


De vlag van de pluim is opgebouwd uit baarden waarop de baardhaartjes staan. De baarden zijn met mekaar verbonden door in elkaar hakende baardhaartjes. Heel ordelijk gerangschikt staan de baardhaartjes van de ene baard in de juiste richting om met een haakjes van de baardhaartjes van de volgende baard in te haken. Op deze manier ontstaat er een flexibel oppervlak dat sterk genoeg is om de luchtstroom te geleiden en beweegbaar genoeg om de vogel toe te laten met zijn bek aan zijn huid te kunnen en de juiste aërodynamische eigenschappen te hebben. Bij overbelasting van de veer komt de verbinding tussen de baardhaartjes los en 'scheurt' de vlag in tot aan de pen. (zoals bij de gehavende pluim op de foto hiernaast) Dit is niet erg, omdat de vogel bij de eerstvolgende landing zijn veer kan herstellen door de pluim met de bek vlak te strijken. Je kan dit zelf proberen door de pluim, vastgehouden tussen duim en wijsvinger te bewegen van de pen naar de buitenzijde van de veer. De baardhaartjes sluiten zich dan in mekaar net als een ritssluiting.
Als de haakjes op de baardhaartjes ontbreken, kan de vogel niet vliegen!
De baarden en baardhaartjes bestaan uit een schuimkern waarrond enkele laagjes keratine liggen. Deze laagjes zijn minder dan een micrometer dik en zijn verantwoordelijk voor de sterkte van de structuur, maar ook voor de lichtbreking en dus de kleuren van de veer.


Bij veren die dwars op de vliegrichting staan is de vlag asymmetrisch. De baarden aan de voorzijde van de vleugel zijn korter dan deze aan de achterzijde. Hierdoor kunnen ze grotere krachten opvangen. De staartveren daarentegen zijn wel symmetrisch.


Het onderste stuk van de veer heeft geen aërodynamische maar meer een isolerende functie ; daarom zijn de baarden hier niet aan mekaar verbonden wat een donzig effect heeft.

Veren zijn gemaakt van keratine. Dit is materiaal van dezelfde familie waaruit ook onze nagels en haar zijn opgebouwd. Het grootste deel van de veren bestaat uit dood materiaal: er is geen toevoer meer van celvernieuwende producten, geen circulatie van bloed. Keratine is een proteïne die zeer goed bestand is tegen bio-degradatie alhoewel deze stof natuurlijk biologisch afbreekbaar is.

De schacht ontstaat uit een veerfollikel (papillae) in de huid, wat te vergelijken is met een haarzakje bij de mens. In de veerfollikel komt de veer tot ontwikkeling. Naar de veerfollikel lopen bloedvaten die de nodige voedingsstoffen aanvoeren om de veer te laten groeien. De veerschacht begint bij de zogenaamde veernavel, een rond gaatje dat de voedingsstoffen doorlaat naar de groeiende veer. Als de veer volgroeid is, wordt de veernavel afgedicht.
Elke veer heeft zijn eigen spieren.

De meeste vogels wisselen 1x per jaar hun pluimen, dit gebeurt op een zeer ordelijke manier zonder kale plekken te maken. En zo ordelijk dat de veren die nodig zijn om te vliegen op vleugels en in de staart symmetrisch worden vervangen zodat er geen evenwichtsproblemen zijn bij het vliegen. De snelheid waarmee een vogel zijn veren wisselt hangt af van het feit hoe hard hij zijn veren nodig heeft. Een roofvogel moet blijven vliegen om te kunnen eten. De rui gaat er langzamer dan bij de eenden. Zij kunnen nog zwemmen met heel wat minder veren. Ze zoeken wel een rustige plek om hun ruiperiode door te brengen.
De veer komt dan los uit de papillae en een nieuwe veer groeit uit dit zelfde orgaantje.

Veren kunnen er simpel uitzien, maar ze bestaan soms uit meer dan een miljoen kleine onderdeeltjes!

 

Een veer met diagonaal de pen (10x vergroot)

De baarden (60x)

De baardhaartjes(200x)

 

 

To top

Het uitzicht.

Het loont echt de moeite om even naar het dichtstbijzijnde park te lopen en de eenden daar eens heel goed te bekijken. De verschillende soorten eenden hebben elk hun kleurenpatroon - dit is de manier hoe de verschillende eendensoorten zich van mekaar onderscheiden. Het is geen toevallig patroon dat van eend tot eend verschilt, twee eenden van hetzelfde geslacht en dezelfde soort zijn voor de meeste mensen identiek, het gaat dus duidelijk om een nauwkeurig patroon. Merk ook op hoe de lichtinval en de kijkhoek de kleur beïnvloeden. Wanneer je een veer apart bekijkt, bijvoorbeeld de veren die op deze pagina zijn afgebeeld, dan valt het meteen op dat de Ontwerper geen compromissen heeft gemaakt bij het kleuren van de veren. De strepen zouden ontwerptechnisch gezien veel gemakkelijker tot stand gekomen zijn, moesten ze met de baardharen mee gekleurd zijn. Maar het ontwerp vroeg iets anders, dus...

De kleuren van de veren komen tot stand door 2 verschillende kleurstoffen:

  1. Zwart, (rood)bruin en grijs worden veroorzaakt door melamine uit het bloed.
  2. Lipochrome pigmenten uit het vet zorgen voor de rode, oranje en gele kleuren.

De overige kleuren worden veroorzaakt door differentiaalverstrooiing van de kleuren in de keratine-toplaag van de baardhaartjes. Dit wil zeggen dat de constructie juist moet zijn tot op duizendsten van een millimeter!

Schoonheid primeert!





Bij het maken van de veren worden geen toegevingen gedaan aan de ontwerpen van de patronen. Bolletjes zijn bolletjes, hoe ze er ook moeten komen. Dit is niet zo eenvoudig wanneer men bedenkt dat de veer uit de follikel moet groeien. In het geval van deze veer moet er op de juiste plaatsen van de baarden geen kleurstof toegevoegd worden. Hoe moeilijk dit ook mag zijn, de bolletjes zijn rond!

Op onderstaande foto kan je zien hoe de baardhaartjes uit mekaar zijn geritst.

Verschillende verentypes

Vogels hebben verschillende soorten veren die elk aangepast zijn aan de hoofdfunctie die ze hebben. Er zijn veren voor:

  1. het vliegen.
  2. het isoleren van het lichaam
  3. de weers- en waterbestendigheid
  4. de communicatie

De meeste veren vervullen enkele van deze taken, maar dit alles geeft toch aanleiding tot een 11-tal verschillende veren:

 

  1. Slagpennen:
    • handpennen
    • buitenste armpennen
    • binnenste armpennen
    • staartpennen
  2. Lichaamsveren:
    • handvleugeldekveren
    • de grote- de middelste- en de kleine- armvleugelveren
    • de boven- en onder- staart dekveren
    • de duimvleugel of Alula
  3. donsveren
  4. draadveren
  5. borstelveren

 

Een aantal verschillende veren van een parkiet

 

 

Laten we beginnen met de laatste: de BORSTELVEREN. Borstelveren zijn o.a. dienstig als sensor in de buurt van de snavel. Als trechter bij insecteneters, als filter voor de neusgaten of zelfs als beschermende (slijt)laag bij vogels die hun kop overal insteken.
Borstelveren zijn eigenlijk veren zonder baarden, dus enkel de pen. Het is de meest rudimentaire veer. Je kan ze vooral vinden waar er veel tastzin nodig is: rond de snavel en op de kop. De draadveren zijn borstelveren met een plukje veerdons er op. Ze worden voornamelijk gebruikt om de stand van de andere veren te controleren. Ze staan dan ook door alle veren heen.

De donsveren zijn opgebouwd uit een pen met daarop ongestructureerde baarden. Dit geeft een wollig effect. Ze dienen hoofdzakelijk om de lichaamstemperatuur (rond de 41°C) te bewaren. Donsveren zijn de eerste veren die een vogel krijgt na, of reeds heeft bij de geboorte. Maar ze worden ook gebruikt om het nest comfortabel te maken.

De slagpennen hebben als voornaamste functie te voorzien in de nodige vliegeigenschappen. Een uitgebreide beschrijving vind je hierboven bij "wat is een veer?".

De lichaamsveren zijn echte veren zoals wij ze kennen. Deze veren zijn opgebouwd uit een pen met een vlag die uit baarden bestaat. Ze zijn qua opbouw gelijk aan de slagpennen. De functie van de lichaamsveren bestaat voornamelijk uit het bedekken van de vogel om zo goede aërodynamische eigenschappen en een beschermende vacht te verkrijgen.
Ook op de vleugels hebben de lichaamsveren een duidelijke taak. Ze zijn zo op de vleugels opgesteld dat ze de onderzijde van de slagpennen afdekken om een volledig met pluimen bedekt oppervlak te verkrijgen. Hiervoor moeten er veren in alle formaten aanwezig zijn, en dat natuurlijk op de juiste plaats en in de juiste richting.

Een vogel heeft tussen de 940 en 25.000 veren waarvan er gewoonlijk ongeveer 1/3 op zijn kop staan. Maar de veren staan niet zomaar ergens. Ze staan op welbepaalde plaatsen, die gebieden noemt men 'pterylae'. Om de veren in de juiste richting te stellen is elke veer voorzien van een aantal spieren. Dit is niet verwonderlijk omdat de besturing een vlieg-'dier' niet zo evident is. Het vleugeloppervlak moet aangepast worden aan de vliegsnelheid. Er moet geremd kunnen worden met een maximaal vleugeloppervlak en korte manoeuvres vereisen extreme standen van vleugels en pluimen.
Er komt nog meer techniek op de proppen wanneer we de veren van een uil bestuderen. Om zijn vlucht zo geruisloos mogelijk te laten verlopen hebben de bovenste baarden geen baardhaartjes! Dit vermindert de turbulentie en dus ook het geluid.

Bij vliegen moet men een compromis maken tussen geluid en snelheid: hoe sneller men vliegt, des te meer geluid wordt er geproduceerd. Snelle vliegers kan je soms horen opstijgen (bijv. een duif) zij hebben stijvere veren met kortere baarden dan langzame geluidsarme vliegers.

Onderhoud.

Om de veren een redelijke tijd te kunnen behouden moeten ze onderhouden worden. Vogels hebben hiervoor een speciale klier: de stuitklier. Deze geeft een olieachtige substantie af die de vogel met zijn bek over zijn verenpak verspreidt. Om het ganse verenpak te onderhouden trekt een eend hiervoor per dag meer dan een uur uit; eerst wordt er uitgebreid gebaad. Dan schudt de eend zich uit net zoals een hond die uit het water komt; daarna begint de opmaak: de veren worden bijna stuk voor stuk met de bek van 'onderhoudszalf' voorzien en netjes op de plaats gelegd of gladgestreken. Deze 'onderhoudszalf' zorgt onder andere voor de waterbestendigheid van het verenpak, en waarschijnlijk ook voor de bescherming tegen degradatie door middel van één of ander antibiotica. (moet ik nog eens verder onderzoeken)
Het hoeft niet gezegd te worden dat dit onderhoud levensnoodzakelijk is om te kunnen blijven vliegen. Hoe leert een jong eendje dit? Niet alle vogels hebben een stuitklier, er zijn ook vogels die zich, bij het onderhoud van hun vleugels op andere manieren behelpen. Kraaiachtigen onderhouden hun verenpak met mierenzuur door in een mierennest te gaan zitten en de geïrriteerde mieren volop mierenzuur op hun vederpak te laten aanbrengen. Op deze manier worden de parasieten die onder de pluimen leven, gedood.
Bij uilen en stootvogels degraderen de donsveertjes uiteen tot een soort van wit poeder dat alle veren bepoedert. Dit poeder is hier het onderhoudsmiddel. Poederdonsveertjes groeien constant bij en ruien niet.
Dit poeder laat bij botsing tegen een raam een poederachtige afdruk achter van gezicht en vleugels.

Afdruk van donspoeder van een uil.

De evolutie van de veer.

De evolutie van het lopen naar het vliegen is een hot item onder de evolutiebiologen. Al meer dan 50 jaar zijn deze in discussie hoe het allemaal zou begonnen zijn. Toch krijg je altijd te horen dat veren uit schubben zouden ontstaan zijn.

In feite zijn er een aantal 'mogelijkheden'.

  • Haar-naar-veer theorie
  • Schaal-naar-veer theorie
  • Isolatie theorie
  • Glijvlucht theorie
  • Grondstart theorie
  • Waterafstoting theorie
  • Hitteschild theorie
  • Stroomlijn theorie (om meer snelheid te kunnen verkrijgen)
  • Pluimen die dienen als een bad voor het overschot van Zwavel - theorie
  • ...

Welke eisen worden er gesteld aan het evolutiepatroon?

Evolutie gaat in stappen, kleine stappen die allen op zich een voordeel hebben ten opzichte van de vorige stap, en die gepaard gaan met slechts 1 verandering.
Vanuit dit oogpunt wordt de meest geschikte voorouder gekozen en men gaat op zoek naar tussenvormen. Maar de lezer mag zich niet laten misleiden wanneer men een voorstel van evolutie doet. Zelfs gerenomeerde bladen durven zonder schroom een evolutie voorstellen die je gemakkelijk op 1 vogel vindt. Men start met de borstelveer en gaat vandaaruit naar de meer complexe vormen, maar we zagen hoger dat al deze veren hun eigen functie hebben en dat wel bij 1 vogel. Dus kan men niet van evolutie spreken.

Verder spreekt het voor zich men een veer niet kan vergelijken met een uitgerafelde schub van een reptiel, dat is wat te simpel. Hebt u trouwens ooit als eens last gehad van een uitrafelende vinger- of teennagel? (Bron: National Geographic 2011-02 [141])

De geschikte voorouder.

De meeste uniformalistische wetenschappers blijken het eens te zijn over de meest geschikte voorouder: de dinosaurus. Redenen hiervoor zijn: dino's zijn er in alle maten, ze kunnen een vorm hebben die grofweg overeenkomt met een vogel, ze hebben schubben en er bestaan fossiele resten van. Inderdaad de Archeopteryx, waarvan er tot nu toe 7 exemplaren of delen daarvan zijn geconfirmeerd, is een dinosaurus met gevederde vleugels. De problemen zijn echter: dino's zijn koudbloedig, ze hebben geen geschikte longen en geen geschikt geraamte (te zwaar gebouwd).  Desondanks is men anno 2011 niet beschaamd om te schrijven dat ieder mens in de mogelijkheid is om de afstammelingen van de dinosaurussen dagelijks te observeren: in de vorm van vogels die men op elke plaats op aarde kan waarnemen.

Maar omdat de problemen met de afstamming van de dinosaurussen toch erg groot zijn gaat men verder op zoek. En nu wordt er zelfs hier en daar beweerd dat onze vogels afstammelingen zouden zijn van krokodillen. In dat geval moeten we ons dan niet afvragen hoe de vogels aan veren zijn gekomen, maar hoe het komt dat de krokodillen hun veren zijn verloren! Er zouden namelijk wat overeenkomsten in het DNA gevonden zijn. Maar heel waarschijnlijk wordt deze uitspraak wel snel herroepen wanneer men de werking van het DNA wat verder heeft uitgezocht... (Bron: National Geographic 2011-02 [141])

 

Problemen met evolutie.

Eerst en vooral hebben we te kampen met het probleem van het doel, de verbetering die de eerste pluimachtige uitwassen zouden kunnen hebben. Vliegen kan je niet met dons, borstelveren of draadveren. Hieruit ontstond de isolatie theorie. De eerste veren zouden enkel gediend hebben om de temperatuur van het lichaam op het juiste peil te houden. Vogels zijn warmbloedig, dino's koudbloedig. Dino's hebben daarom geen warmte isolatie nodig. De evoluerende dino zou in dit geval eerst warmbloedig moeten worden vooraleer warmte isolatie zijn nut zou hebben. Maar de overgang van koudbloedig naar warmbloedig is niet zo evident en wordt liever vermeden vanwege de complexiteit. Veren gebruiken om de lichaamstemperatuur te regelen is veel ingewikkelder dan haar of vacht te gebruiken voor dit doeleinde. Dit heeft zijn degelijkheid bewezen, het is beter dan een verendos en veel minder complex.

Haren zijn trouwens een veel betere startpositie voor de evolutie. Een haar ontspruit uit een zakje dat samen met een talgklier een haarfollikel vormt. Dit komt redelijk goed overeen met de follikel waaruit de veren groeien.

Maar zoals reeds vernoemd is het enige mogelijke signaal van evolutie de Archeopteryx. Dit dier had veren op de vleugels en schubben op het lichaam. Conclusie: de schubben moeten zich tot veren hebben geëvolueerd. De enige overeenkomst dat deze twee zaken hebben is de keratine die het basismateriaal vormt. Schubben komen niet voort uit een follikel. Dus moet er eerst een follikel geëvolueerd worden - iets wat op zich geen nut heeft. We spreken dan nog niet over het feit dat een follikel op zich veel te complex is om zo maar even door toeval tot stand te komen.

De volgende stap in de ontwikkeling is het vliegen.
Dit omvat de ontwikkeling van de nodige accessoires en van de kunst van het vliegen.

Over het leren vliegen zijn twee opvattingen. De ene zegt dat vliegen zijn oorsprong vond in het zweven vanuit een boom, de andere leert ons dat vliegen van de grond af begon, iets in de aard van een wegvluchtende kip die hooguit enkele meters in de lucht blijft.
Van beide mogelijkheden zien we voorbeelden in de natuur. De vraag blijft: hoe begon het?

Zijn er geen fossiele aanwijzingen?

Het fossielenbestand van vogels en gevleugelde insecten en veren loopt in de miljoenen exemplaren! Genoeg dus om redelijk juiste conclusies te trekken. In de regel geldt dat hoe meer fossielen men vindt van een klasse, des te minder aanwijzingen zijn er voor mogelijke evolutie binnen die klasse. Dit is ook zo voor de evolutie van vogels en hun veren. Hoe oud de fossielen ook geschat mogen zijn, in welke aardlaag ze ook gevonden mogen worden, er is geen enkele aanwijzing gevonden voor een mogelijke evolutie! Ook de Archeopteryx had veren die de volmaakte vorm hadden, geen tussenvormen.

 

Dus?

Laten wij de lezer zelf zijn besluit maken aan de hand van wat Jim Marden schreef in het boek "How insects learned to fly?" Theoretici hebben een halve eeuw gespendeerd aan het debatteren. Of het vliegen nu begon door te 'parachuteren' vanuit een boom via zwevende tussenstappen, of van de grond af door te lopen en te wippen,... er is geen oplossing in het vooruitzicht!

Jim Marden is an associate professor of biology of Evolutionary and Integrative Physiology and Behavior at Pennsylvania State University. Marden graduated from the University of Miami, before obtaining both his Master's degree and Ph. D from the University of Vermont.

Jim Marden spreekt hier weliswaar over insecten, maar dit geldt net zo goed voor vogels en vleermuizen. Ze hebben allen op een onafhankelijke wijze moeten leren vliegen. Toch is er in geen van de drie gevallen een duidelijke (en zelfs geen onduidelijke) manier bekend. Omdat er geen oplossing in het zicht is, zijn wetenschappers komen opdagen met tal van nieuwe theorieën, waarvoor men geen enkel bewijs kan op tafel leggen. Vandaar dat we het boven genoemde lijstje niet geheel hebben doorgewerkt. Het zijn pure verzinsels...

 

Besluit.

Waarschijnlijk is het u al duidelijk: de complexiteit van het ontwerp van veren laat duidelijk zien dat er hier geen toeval in het spel is. Veren zijn gemaakt met het juiste materiaal, in de juiste grootte, ze staan op de juiste plaats en hebben welbepaalde eigenschappen die afhankelijk van de plaats perfect van dienst zijn, ze hebben elk hun eigen spieren. De microscopische bouw van de veren, de besturing, de groei, het onderhoud en de vervanging laten zien dat alle factoren in dit ontwerp duidelijk op mekaar zijn afgesteld.
Dit moet elke twijfel wegnemen. Een veer is gemaakt om te vliegen. Ze is hiervoor ontworpen en is geen product van het toeval. Een machtig Ingenieur heeft dit uitgedacht en in productie gebracht. Leer Hem kennen en geef Hem de eer die Hem toekomt. Raadpleeg hiervoor deze site. Indien u toch twijfelt, ga dan naar deze link. Je vindt hier de overige eigenschappen die een vogel moet hebben om te kunnen vliegen.

 

Enkele records.

De langste veren vind je in de natuur bij de Rheinhartia ocellata, dit is een soort fazant die regelmatig veren heeft van 173 cm. Er zijn ook een soort sierkippen gekweekt met veren tot 10,59 m lang!

To top

Interessante links: