Lông bay cánh Lông bay

Cấu trúc cánh ở chim, cho thấy vị trí gắn của các lông bay cánh

Lông bay cánh (remige, lấy từ chữ Latinh với nghĩa "người chèo lái") được xếp ở phía sau của cánh. Dây chằng giúp gắn chắc chắn các lông dài này vào xương cánh; một dải gân chắc khỏe được gọi là postpatagium giúp cố định các lông này nằm đúng vị trí.[4] Các lông bay cánh ở chim được xếp đối xứng tương ứng với nhau qua trục cơ thể. Các lông bay tương ứng cũng giống nhau về kích thước và hình dạng (trừ trường hợp đột biến hoặc bị thương), nhưng không nhất thiết phải có họa tiết giống nhau.[5][6] Tên của các loại lông khác nhau được đặt tùy thuộc vào vị trí của chúng dọc theo cánh.

Lông sơ cấp

Một con đại bàng đầu trắng (Haliaeetus leucocephalus) đang bay, có thể thấy những chiếc lông sơ cấp được xòe rộng ra để giảm sức cản và tăng lực nâng.

Lông sơ cấp được gắn với "bàn tay" của chim (cấu tạo từ khớp và các đốt ngón). Đây là những chiếc lông dài và hẹp nhất trong số các lông bay cánh (đặc biệt là ở những chiếc lông được gắn vào đốt ngón), mỗi chiếc lông này có thể được xoay độc lập với nhau. Hàng lông này là thiết yếu trong quá trình vỗ cánh bay, vì chúng là nguồn lực đẩy chính, giúp chim tiến về phía trước trong không trung. Các tính chất cơ học của lông sơ cấp cũng rất quan trọng trong việc hỗ trợ việc bay.[7] Hầu hết lực đẩy được tạo ra khi cánh được vỗ xuống trong lúc bay. Nhưng kể cả khi nâng cánh (mà chim thường thực hiện bằng cách kéo cánh sát với cơ thể của mình), chim vẫn có thể tạo ra một lực đẩy bằng cách tách và xoay các lông sơ cấp; ngoài ra, khi làm vậy thì chim cũng đồng thời làm giảm sức cản gió.[8] Các lông sơ cấp của các loài chim lớn bay cao cũng có thể được xòe rộng, giúp giảm tạo ra xoáy gió trên cánh và nhờ vậy cũng sẽ làm giảm sức cản của gió.[9] Các tơ lông ma sát trên những chiếc lông này được đặc trưng với những móc thùy lớn giúp bám và ngăn chặn việc trượt lông quá mức, cấu trúc này có mặt ở hầu hết các loài chim bay.[10]

Các loài chim khác nhau một chút về số lượng lông sơ cấp mà chúng sở hữu. Các loài chim không phải sẻ thường có từ khoảng 9 đến 11 chiếc lông[11] nhưng chim lặn, hồng hạc lại có 12,[12]đà điểu thì có 16 chiếc.[12] Hầu hết các loài chim sẻ hiện đại có mười chiếc lông này,[11] một số chỉ có chín. Những loài chỉ có chín chiếc thường bị thiếu lông ở vị trí xa nhất, vốn cũng không nổi bật ở các loài sẻ.[12]

Các những lông sơ cấp ngoài cùng, những lông được gắn với đốt ngón, đôi khi còn được gọi là lông pi-nhông.[13]

Lông thứ cấp ở gà lôi cho thấy kiểu eutaxis (ở trên) còn lông thứ cấp ở đại bàng cho thấy kiểu diastataxis (bên dưới).

Lông thứ cấp

Lông sơ cấp (bên trái) và lông thứ cấp (phải) ở một con diều thường (Buteo buteo); để ý cấu trúc bất đối xứng của hai chiếc lông này.

Lông thứ cấp được gắn vào xương cánh tay. Một số loài, dây chằng gắn những lông này với xương được nối với các lông nhỏ, tròn, được gọi là nút lông, cũng nằm trên xương cánh tay. Một số loài khác lại không có những nút lông như vậy.[14] Trong quá trình bay, các lông thứ cấp vẫn ở gần nhau (chứ không thể tách ra như lông sơ cấp) và giúp cung cấp lực nâng bằng cách tạo hình cho sải cánh của chim (giống hình cánh máy bay).[14] Lông thứ cấp có xu hướng ngắn hơn và rộng hơn so với sơ cấp, đầu lông thứ cấp cũng tù hơn (xem hình bên).

Giống lông sơ cấp, các loài chim khác nhau có số lượng lông thứ cấp khác nhau: từ chim ruồi chỉ có 6 chiếc cho đến một số loài hải âu với 40 chiếc.[15] Nhìn chung, các loài chim lớn và cánh dài hơn thì có nhiều lông này hơn.[15] Những loài chim thuộc vào khoảng 40 họ chim không phải sẻ có vẻ bị thiếu đi lông thứ năm trên mỗi cánh, gọi là kiểu diastataxis (những loài có đầy đủ lông thứ năm thì gọi là kiểu eutaxic). Vì vậy, ở những loài chim này, chiếc lông phủ vốn che đi lông thứ cấp số năm sẽ không che đi bất cứ lông bay nào; hiện tượng này có thể là do sự xoắn của mầm lông trong quá trình phát triển phôi. Chim lặn gavia, chim lặn, bồ nông, chim ưngđại bàng, hạc, dẽ, vẹt và cú cũng thiếu mất lông thứ năm này.[16]

Lông cấp ba

Lông cấp ba mọc ở vùng cánh của chim. Nếu chặt chẽ thì lông cấp ba không được tính là lông bay thực sự vì chúng không gắn vào xương tương ứng, trong trường hợp này là xương cánh. Những lông cấp ba "thực sự" (được gắn vào xương) có chức năng như một lớp phủ bảo vệ toàn bộ hoặc một phần các lông bay sơ cấp và thứ cấp, nhưng chúng không đủ điều kiện để tính là lông bay giống như hai loại lông kể trên [17] Dù vậy, nhiều tác giả vẫn sử dụng thuật ngữ "lông cấp ba" để chỉ các lông thứ cấp ngắn hơn, đối xứng hơn, nằm ở phía trong cùng ở các loài sẻ (mọc ở mỏm khuỷu và thực hiện chức năng tương tự như các lông cấp ba thực sự) để phân biệt chúng với các lông thứ cấp còn lại. Thuật ngữ "lông cánh" đôi khi được sử dụng cho các loài chim như hải âu và bồ nông vì chúng có xương cánh khá dài.[18][19]

Lông phủ

Phần gốc hay cuống của lông bay được bảo vệ bởi một lớp lông không-bay gọi là lông mình hoặc lông phủ. Có ít nhất một lớp lông phủ ở cả trên và dưới các lông bay cánh; lông bay đuôi cũng có lớp lông phủ như vậy.[20] Những chiếc lông này có thể khác nhau về kích thước và một điều thú vị là, chính các lông phủ mặt trên ở đuôi con công đực, chứ không phải các lông đuôi, đã tạo nên chiếc "quạt" đầy màu sắc ở loài chim này.[21]

Khía lông

Các lông sơ cấp ngoài cùng của các loài chim bay cao, đặc biệt là ở chim săn mồi, thường cho thấy sự thu hẹp rõ rệt ở một số đoạn khác nhau dọc theo hai cạnh lông. Những đoạn hẹp này được gọi là phần thêm hoặc khía lông.[16] Phần thêm muốn nói đến sự thay đổi dần dần, và có thể được tìm thấy ở cả hai bên của chiếc lông. Khía lông lại muốn đề cập đến một sự thay đổi đột ngột, và chỉ được tìm thấy ở cạnh rộng hơn của lông sơ cấp. Khía lông giúp tạo ra những khoảng trống ở phía tận cùng của lông; không khí sẽ bị ép qua các khoảng trống này, làm tăng lực nâng tạo ra.[22]

Một khía lông (tương đối sâu) trên lông bay

Lông alula

Con vịt cổ xanh đực (Anas platyrhynchos) đang hạ cánh, hay để ý đến lông alula đang chuỗi ra ở mép trước cánh.

Lông alula hay còn được gọi là cánh khốn thường không được coi là lông bay nếu chặt chẽ: dù các lông này cũng có cấu trúc bất đối xứng, chúng lại thiếu độ dài và độ cứng của hầu hết các lông bay thực sự. Tuy nhiên, một điều chắc chắn là: lông alula có hỗ trợ cho các chuyến bay chậm. Những chiếc lông này được gắn vào "ngón tay cái" của con chim và thường nằm hơi choãi ra so với mép trước của cánh chim-giống như cánh tà trước trên cánh máy bay-điều này giúp cánh chim có thể đạt được góc tấn cao hơn bình thường, và nhờ vậy giúp chim có thể cất cánh bay mà không bị chòng chành. Chim cũng có thể điều chỉnh "ngón tai cái" của chúng để điều chỉnh khoảng cách giữa lông alula và phần còn lại của cánh, giúp chim có thể tránh bị chòng chành khi bay ở tốc độ thấp hoặc khi hạ cánh.[16]

Việc phát triển trì hoãn ở gà móng hoang dã

Sự phát triển của các lông bay cánh (tính cả lông alula) ở loài gà móng hoang dã là chậm hơn rất nhiều so với con non ở các loài chim khác; điều này có thể là do những con non của loài gà này có móng vuốt trên hai ngón đầu tiên. Chúng sử dụng những móng vuốt nhỏ này để bám vào cành cây khi di chuyển và nếu mọc lông trên những móng này có lẽ sẽ ảnh hưởng đến chức năng đó. Hầu hết những con gà này sau đó sẽ bỏ móng đi vào khoảng giữa ngày thứ 70 và 100 của cuộc đời, nhưng một số vẫn giữ các móng này lại-dù chúng đã sần và không thể sử dụng được nữa-cho đến tuổi trưởng thành[23][24]