Vogelbiologen weten dit al lang, maar er was een moderne vleermuisonderzoeker voor nodig, Elizabeth Dumont van de Universiteit van Massachusetts Amherst, om uit te leggen hoe vogelskeletten er zo teer uit kunnen zien en toch zwaar kunnen zijn. Het antwoord is dat vogelbotten dichter zijn dan zoogdierbotten, waardoor ze zwaar zijn, ook al zijn ze dun en soms zelfs hol.
Haar bevindingen, ondersteund door metingen van de botdichtheid, zijn gepubliceerd in het nummer van 17 maart van Proceedings of the Royal Society B. Dumont legt uit: “Het feit dat vogelbeenderen dichter zijn dan beenderen van zoogdieren maakt ze niet alleen zwaarder voor hun grootte, maar kan ze ook stijver en sterker maken. Dit is een nieuwe manier om na te denken over hoe vogelskeletten gespecialiseerd zijn voor het vliegen en lost het raadsel op waarom vogelskeletten zo licht lijken en toch relatief zwaar zijn. Dit is nooit volledig verklaard en is dus ook nooit in de leerboeken terechtgekomen. Ik zou graag zien dat daar verandering in komt.”
Dumont mat de dichtheid van de schedel, het opperarmbeen of humerus en de dijbeenderen of femurbeenderen bij zangvogels, knaagdieren en vleermuizen door botmassa en -volume te meten. “Ik ontdekte dat deze botten bij vogels gemiddeld de grootste dichtheid hebben, op de voet gevolgd door vleermuizen. Vele andere studies hebben aangetoond dat naarmate de botdichtheid toeneemt, ook de stijfheid en sterkte van de botten toeneemt. Het maximaliseren van stijfheid en sterkte in verhouding tot het gewicht zijn optimalisatiestrategieën die worden gebruikt bij het ontwerpen van sterke en stijve, maar lichtgewicht door de mens gemaakte casco’s,” wijst zij erop. Dichtheid is een maat voor de massa per volume-eenheid; dichte botten zijn zowel zwaarder als sterker, zoals een titanium tandenstoker sterker zou zijn dan een houten.
In de loop der tijd hebben vogelbotten specialisaties ontwikkeld die stijfheid en sterkte maximaliseren, aldus Dumont. Deze specialisaties omvatten een hoge botdichtheid, een vermindering van het totale aantal botten, fusie van sommige botten, en veranderingen in de botvorm. Uit een lange reeks studies is bijvoorbeeld gebleken dat het belangrijkste bot in de vogelvleugel, de humerus, een vrij ronde dwarsdoorsnede heeft. Dit maakt het stijver op dezelfde manier als een ronde tandenstoker moeilijker te breken is dan een platte.
Galileo beschreef vogelbeenderen als licht in gewicht in 1683, zegt Dumont. Haar nieuwe gegevens helpen de algemene misvatting te ontkrachten dat vogelskeletten licht zijn in verhouding tot hun lichaamsmassa. In plaats daarvan lijken skeletten van vogels en vleermuizen alleen maar slank en teer te zijn — omdat ze dicht zijn, zijn ze ook zwaar. Dicht, sterk en stijf zijn is nog een manier waarop de beenderen van vogels en vleermuizen zijn gespecialiseerd voor het vliegen.