Fågelbiologer har vetat detta länge, men det krävdes en modern fladdermusforskare, Elizabeth Dumont från University of Massachusetts Amherst, för att förklara hur fågelskelett kan se så fina ut och ändå vara tunga. Svaret är att fågelben är tätare än däggdjursben, vilket gör dem tunga trots att de är tunna och ibland till och med ihåliga.
Hennes resultat, som stöds av mätningar av bentäthet, publiceras i den 17 mars i Proceedings of the Royal Society B. Dumont förklarar: ”Det faktum att fågelben är tätare än ben hos däggdjur gör dem inte bara tyngre i förhållande till sin storlek, utan det kan också göra dem styvare och starkare. Detta är ett nytt sätt att tänka på hur fågelskelett är specialiserade för att flyga och löser gåtan om varför fågelskelett verkar så lätta och ändå är relativt tunga. Detta har aldrig förklarats helt och hållet och har därför aldrig kommit med i läroböckerna. Jag skulle vilja se att det förändras.”
Dumont mätte tätheten hos kraniet, överarmsbenet eller humerus och lårbenet eller femurbenet hos sångfåglar, gnagare och fladdermöss genom att mäta benmassa och benvolym. ”Jag fann att dessa ben i genomsnitt är tätast hos fåglar, tätt följt av fladdermöss. Många andra studier har visat att när bentätheten ökar, ökar också benets styvhet och styrka. Maximering av styvhet och styrka i förhållande till vikt är optimeringsstrategier som används vid utformningen av starka och styva men lätta flygplanskroppar tillverkade av människan”, påpekar hon. Densitet är ett mått på massa per volymenhet; täta ben är både tyngre och starkare, ungefär som en tandpetare i titan skulle vara starkare än en tandpetare i trä.
Med tiden har fågelbenen utvecklat specialiseringar som maximerar styvhet och styrka, säger Dumont. Dessa specialiseringar omfattar hög bentäthet, en minskning av det totala antalet ben, fusion av vissa ben och förändringar i benens form. En lång historia av studier har till exempel visat att det viktigaste benet i fågelvingen, överarmsbenet, är ganska runt i tvärsnitt. Detta gör det styvare på samma sätt som en rund tandpetare är svårare att knäcka än en platt sådan.
Galileo beskrev fågelben som lätta år 1683, säger Dumont. Hennes nya uppgifter bidrar till att avlägsna den vanliga missuppfattningen att fågelskelett är lätta i förhållande till kroppsmassan. I stället verkar fågel- och fladdermusskelett bara vara slanka och känsliga – eftersom de är täta är de också tunga. Att vara täta, starka och styva är ytterligare ett sätt som gör att fåglars och fladdermöss’ ben är specialiserade för flygning.