Et af de store spørgsmål omkring fuglenes oprindelse har været, at forklare hvorfor vingen udvikledes. De lange svingfjer skal faktisk have opnået et vist areal, før de kan skabe opdrift nok til at fuglen kan flyve. Hvordan denne udvikling er foregået er man blevet sikker på igennem de sidste mange år. Heldige fossile fund viser, at der er sket en gradvis udvikling fra kødædende dinosaurer med korte svingfjer langs underarmen og frem til fugle med en fuldt udviklet, flyvedygtig vinge som hos Archaeopteryx.

Men hvorfor? har indtil videre været det udestående spørgsmål, man ikke har kunnet forklare på en passende måde.

For hos dinosaurerne med de ’halve vinger’, der netop ikke er store nok til at flyve med, må der alligevel have været en klar tilpasningsmæssig fordel. Ellers ville de ikke have udviklet sig videre mod en hel vinge. Evolutionsteorien dikterer at en struktur, der ikke giver sin indehaver en klar økologisk eller seksuel selekterende fordel, vil blive reduceret med tiden. Så hvad er fordelen ved en ’vinge’, der ikke er stor nok til at flyve med – en ’halv vinge’?

Siden 2003 har Kenneth Dial fra University of Montana sammen med flere andre forskere studeret dette spørgsmål. Og gennem praktiske forsøg med levende fugle, har de fundet en solid og ganske elegant løsning på spørgsmål.

Et af de steder, hvor kan finde en ufuldstændig ’halv vinge’ i dag, er hos fugleunger. Mens fuglen vokser sig større, vokser deres svingfjer langs bagsiden af armen sig gradvist længere og længere, og bliver til sidst til en vinge.

Imens fjerene på armen er ’for korte’ til at den kan flyve, har de alligevel en klar økologisk funktion: de tillader fugleungen at løbe hurtigt op ad stejle eller lodrette skråninger. Dial og hans kollegers studerede kyllinger af Chukarhøns (Alectoris chukar); en hønsefugl i fasanfamilien. Chukarhøns er redeflyende; det vil sige at kyllingerne kan bevæge sig rundt på egen hånd 12 timer efter at de er udklækket. I de første uger kan de ikke flyve, men har alligevel brug for at kunne komme hurtig op i træer og skråninger, hvis de bliver angrebet af rovdyr.

Og når Chukar-kyllingen skal løbe hurtig op af en stejl stamme eller lignende, så basker den som en gal med sine små stumpe, befjerede arme. Det er dette fænomen som Dial og hans kolleger har undersøgt (det har involveret nogle lettere langhårede eksperimenter udi biomekanik og aerodynamik). Baskeriet giver dog ikke direkte fuglen mere fart på. Effekten er mere indirekte. Det viser sig, at vingeslagene i stedet skaber en aerodynamisk kraft, der er rettet nedad mod fødderne. Det forbedrer fuglens ’vejgreb’ mod underlaget og medfører dermed at den kommer hurtigere op ad skråningen. Med andre ord har vingeslagene lidt den samme effekt som spoileren har på en Formel 1-bil.

Fuglenes bevægelsesmetoden kaldes WAIR – ’Wing Assisted Incline Running’; ”vingeunderstøttet skråningsløb” på dansk, om man vil.

En anden interessant detalje ved WAIR er, at det er det eksakt samme vingeslag som fuglen bruger når den flyver, som når den løber op ad en skråning. Det er altså ikke nødvendigt, at den skal ændre den måde og retning, den slår med vingerne på.

Og så er vi tilbage ved oprindelsen af flyvning. For nu kan man se den klare evolutionære fordel, som de små kødædende dinosaurer har haft ved at have fjer på armene: Når de skulle hurtigt op i træerne, på flugt fra større, kødædende dinosaurer, så ville de kunne få bedre vejgreb op ad stammen ved at baske med armene. Og i det lange løb var det de dinosaurer, der nået hurtigst op i træet, der overlevede og fik mest afkom: dem med de længste fjer på underarmene. Deres gener for længere fjer blev givet videre til næste generation og så fremdeles til sidst var fjerene lange og overfladen stor nok til at en egentlig vinge, der kunne flyve, var opstået.

Og da det er samme vingeslag, der bruges ved WAIR som ved aktiv flyvning, så var overgangen fra den ene slags bevægelse til den anden ganske ligetil.

Videre læsning:

Bundle, M.W. & Dial, K.P. (2003): Mechanics of wing-assisted incline running. The Journal of Experimental Biology 206, pp 4553-4564

Dial, K.P. (2003): Wing-assisted incline running and the evolution of flight. Science 299, s. 402-404

Dial, K.P. (2003): Evolution of avian locomotion: Correlates of flight style, locomotor modules, nesting biology, body size, development and the origin of flight. The Auk 120, pp 941-952

Dial, K.P., Randall, R.J. & Dial, T.R. (2006): What Use Is Half a Wing in the Ecology and Evolution of Birds? Bioscience 56 (5), s. 437-445

Dial, K.P., Jackson, B.E. & Segre, P. (2008): A fundamental avian wing-stroke provides a new perspective on the evolution of flight. Nature 451, s.985-989

Tobalske, B.W. & Dial, K.P. (2007): Aerodynamics of wing-assisted incline running in birds. The Journal of Experimental Biology 210, s. 1742-1751