נוצה

הנוצה היא סוג של כיסוי עורי בבעלי חיים. הנוצות הן חלק מהמערכת המאפשרת לעופות לעוף, וגם שומרת על חום גופם. הנוצות התפתחו מן הקשקשים של הדינוזאורים. החל משנות ה-90 התגלו ממצאים רבים המצביעים על כך שמיני דינוזאורים רבים היו אף הם עטויים בנוצות. הנוצות הן מבנים של העור שצמיחתן דומה בתחילה לצמיחת קשקשי זוחלים. הן מתפתחות רק מתאי אפידרמיס, וכאשר נוצה מסיימת את צמיחתה היא הופכת למבנה קרני "מת", כלומר חסר תאים חיים כלשהם. הנוצה מורכבת מסעיפים וסעפעפים (סעיפי משנה) רבים. הסעיפים מסתעפים מהציר המרכזי של הנוצה, והסעפעפים מסתעפים מהסעיפים. כל הסעפעפים הסמוכים זה לזה נרכסים ביניהם על ידי קרסים זעירים. למרות משקלה המועט של נוצה יחידה, משקלן הכולל של הנוצות יכול להגיע לפעמים לכדי שיעור כפול ממשקל שלד העוף. לדוגמה משקל עצמות העיטם לבן-הראש הוא כ-270 גרם ואילו משקל נוצותיו כ-670 גרם. מקורם של צבעי הנוצות הם בפיגמנטים ובמיקרוסטרוקטורה של הנוצה. יצירתם של פיגמנטים אלו, תלויה במאזן ההורמונלי, ולכן כסות הנוצה שונה בין הזכרים והנקבות. צבעי הנוצות הם תוצאה של שני מנגנונים שונים: צבענים (פיגמנטים) הם חומרים כימיים בצבעים שונים, בעופות בעיקר סוגים שונים של מלנין הנותנים צבעי שחור, חום, צהוב דהה ולפעמים אדום, וקרוטנואידים שונים הנותנים צבעי אדום, כתום, צהוב, ולעיתים רחוקות יותר גם סגול, כחול וירוק. לעומת הצבענים, צבע פיזיקלי נובע משבירת אור כתוצאה ממבנה מיוחד דמוי מנסרה של סעיפי הנוצה, והוא נותן את מרבית צבעי הכחול, הירוק, הסגול בעופות. הוא גם נותן לעיתים מעין ברק מתכתי בגווני ירוק, סגול ועל סגול אשר משנה את צבעו בהתאם לזוויות האור והמבט. אצל חלק מהדורסים – בעיקר אצל דורסי הלילה – נוצות הפנים יוצרות מבנה הנקרא פרצוף-שמע. מונח זה מתייחס למכלול הנוצות הקעורות שמקיפות ותוחמות את מרכז הפנים, ועוזר להם לנתב צלילים אל אוזניהם. נוצותיהם של חלק מהעופות הימיים משוחות בחומר שומני כדי למנוע ספיגת מים אליהן. התפתחות הנוצה קשורה קשר הדוק להתפתחות הציפורים, שהתפתחו מהדינוזאורים התרופודים, מהם החלו להתגלות מאובנים בעלי נוצות החל משנות ה-90 של המאה ה-20. מספר מאובנים שהתגלו כללו דינוזאורים שאינם תרופודים שהיו מכוסים בנוצות ואלו העלו השערה שנויה-במחלוקת, שהנוצות החלו להתפתח באב קדמון משותף של כלל הדינוזאורים. אם נכונה ההשערה זו, הרי שאב קדמון משותף זה חי לפני יותר מ-220 מיליון שנה, ובתקופה זו חלה ראשית התפתחות הנוצות. אם ההשערה איננה נכונה, ראשיתן של הנוצות עשרות מיליוני שנים מאוחר יותר. על פי המאובנים, הנוצות הקדומות, או פרוטו-נוצות, שנמצאו בראשית התפתחותן של הנוצות, היו פשוטות באופן משמעותי לעומת נוצותיהם של העופות בני ימינו, ולא יכלו לשמש לתעופה, בוודאי לא עבור כמה מין התרופודים הגדולים יותר ששקלו מאות קילוגרמים וממבנה גופם שאינו מאפשר לעוף. מכיוון שניכר שהנוצות לא התפתחו עבור תעופה, הועלו מספר השערות למטרתן. ההשערה המובילה, המתאימה ביותר לממצאים נכון לשנת 2020, היא שהנוצות הקדומות ביותר נוצרו כדי לספק חימום לגופם של הדינוזאורים, שככל הנראה היו בעלי דם חם. על פי חלק מההשערות, התפתחותן של הנוצות הקשיחות והארוכות יותר נוצרה סביב תפקידן של הנוצות לצורכי חיזור, תפקיד חשוב לנוצות גם בימינו. גם אם הסיבות נתונות עדיין במחלוקת מסוימת, נראה שרק לאחר מספר שלבי התפתחות החלו הנוצות להתאים עצמן ליצורים מעופפים. צורת פני השטח של הנוצה מקומרת, ולכן נוצר עילוי. כאשר נוצת התעופה "חותכת" את האוויר, זרם האוויר על פני החלק העליון המקומר מהיר מן האוויר שזורם על פני החלק התחתון הישר או הקעור. ההבדל בין מהירויות האוויר מעל הנוצה ומתחתיה דוחף את הנוצה כלפי מעלה. ישנם עופות שמנצלים את ססגוניות הנוצות שלהם למטרות שונות. אחת מהם היא למשוך נקבות, לדוגמה הטווס הזכר פורש את נוצותיו בעונת הרבייה כדי למשוך את עיני הנקבות ולהרתיע זכרים אחרים. שימושים נוספים כוללים הסוואה ושמירה על חום הגוף. חילוף הנוצות הוא תהליך פיזיולוגי עונתי של נשירה וחידוש, הדומה לתהליך התנשלות הקשקשים בזוחלים. החילוף הוא הדרגתי, כדי למנוע בזבוז אנרגיה. כאיבר מת הנוצה מתבלה עם הזמן או אובדת לחלוטין, ויש צורך להחליפה. עופות מבוגרים מחליפים לרוב את כל נוצותיהם פעם בשנה לאחר עונת הרבייה, ובמינים רבים יש חילוף נוצות נוסף לפני עונת הקינון, שמתחלפות בו לרוב רק חלק מנוצות הגוף, אך לא האברות. חילוף הנוצות מתרחש בסדר קבוע בכל מין, בדרך-כלל בהדרגה כך שאינו פוגע יותר מדי ביכולת המעוף של העוף, אך בעופות מים רבים נושרות כל אברות התעופה בבת אחת, וכתוצאה מכך העוף אינו מסוגל לעופף במשך כמה שבועות. מעטה הנוצות החדש עשוי להיות בצבעים שונים משל קודמו, ולכן במיני עופות רבים מתקבל "לבוש קיץ" ו"לבוש חורף". ניתן לחלק את הנוצות לשלוש: נוצות הגוף, נוצות הזנב, ונוצות התעופה: נוצות הגוף הן נוצות שמכסות את גוף העוף ומשמשות לבידוד ולתצוגה. נוצות הזנב, הן נוצות החיוניות לצורך תמרון בטיסה ואיזון על הקרקע. נוצות התעופה (או נוצות אברה) הן נוצות חזקות וגמישות המשמשות לתעופה, ולרוב אין להן ציציות פלומה. הן חסינות בפני מים. את נוצות התעופה ניתן לחלק לכמה תתי נושאים: נוצות תעופה חיצוניות המספקות עילוי ומקנות לעוף יכולת ניהוג וכיוון באוויר. נוצות אלה מופנות כלפי חוץ כאשר העוף מתרומם. נוצות תעופה פנימיות הן נוצות סימטריות שיוצרות את שפת הזרימה של הכנף ומסייעות ביצירת עילוי. נוצות אלה מופנות לאחור כאשר העוף מתרומם. נוצות סוככות היוצרות משטח חלק בשפת הזרימה של הכנף, ומאפשרות לאוויר לזרום מעליה. נוצות המתאר שמקטינות את התנגדות האוויר. נוצות המתאר חופפות זו לזו, ומקנות בכך לעוף - גוף חלק. נוצות המתאר הן הטיפוסיות והשכיחות ביותר. הן מכסות את מרבית גוף העוף, מסייעות בבידוד תרמי שלו ומקנות לו צורה אווירודינמית. נוצת מתאר בנויה מציר מרכזי חזק וגמיש, ממנו מסתעפים סעיפים ראשוניים שאף הם מסתעפים לסעיפים משניים. הסעיפים המשניים מתחברים אחד לשני באמצעות קרסים מיקרוסקופיים, ובאופן כזה יוצרים משטח אחיד. כאשר משטח זה נפגע על ידי הפרעות חיצוניות כמו רוח או ענפים, הקרסים נפרמים, ולאחר מכן הם מסוגלים להתאחות מחדש בדומה לצמדן. עופות מקדישים זמן ניכר מדי יום לסירוק נוצותיהם ואיחויין. אברות התעופה הן תת-טיפוס של נוצות מתאר, הנמצא בכנפיים ובזנב של עופות מעופפים. 9 עד 11 (בכל צד) אברות יד צומחות מן האצבעות ומפרק כף היד של העוף. אלו הן לרוב אברות התעופה הארוכות ביותר, וצורתן אסימטרית מסביב לציר המרכזי, כאשר השפה הפונה קדימה ("שפת ההתקפה") צרה יותר. אברות האמה הן אברות תעופה הצומחות מאמת הזרוע, ומספרן משתנה יותר במינים שונים, בהתאם לאורכה של הכנף. מעל האברות יש מספר שורות של סוככות, המקנות לכנף את הפרופיל האווירודינמי שלה. ברוב מיני העופות המעופפים יש בזנב 10 או 12 אברות זנב המשמשות להיגוי ותמרון. בהתאם לצורתן ואורכן היחסי של האברות מתקבלות צורות שונות של זנב וכנפיים במיני עופות שונים. נוצות קישוט כמו בזנב הטווס הן תת-טיפוס ייעודי של נוצות מתאר, המצטיינות בצבעיהן הבולטים, ותפקידן בתצוגות חיזור ותוקפנות חשוב מתפקידן האווירודינמי. לנוצות פלומה אין ציר מרכזי, והסעיפים שלהן חסרי קרסים. לכן הן חסרות צורה אך רכות ואווריריות, והן מכסות את גופם של אפרוחים וגוזלים. נוצות פלומה שכיחות פחות בעופות בוגרים אך ניתן למצוא אצלם נוצות דמויות פלומה, שהן מעין טיפוס ביניים בין נוצות פלומה ונוצות מתאר, ולרוב הן חבויות מתחת לנוצות המתאר. הן יעילות מאוד לצורך בידוד תרמי עקב האוויר שהן לוכדות. פוך מפלומת אווזים משמש למילוי כריות ושמיכות חורף. זיפים בעופות גם הם גלגול של נוצות, בעלות ציר מרכזי ללא סעיפים. במיני עופות מסוימים הם משמשים כעין ריסים סביב העיניים או הנחיריים. נוצות שערה דומות לנוצות זיפים, פרט לכך שיש להן גדיל זעיר של סעיפים בקצה, והן לרוב משמשות כאברי חישה בדומה לשערות שפם אצל יונקים רבים. נוצות איבוק הן נוצות המתפוררות בהדרגה למעין אבקת "פודרה", והן משמשות במיני עופות מסוימים, בעיקר כאלה החסרים בלוטות שומן, לסיכוך מעטה הנוצות. נוצה (חומר גלם) קולמוס נוצה, באתר אנציקלופדיה בריטניקה (באנגלית) נוצות, דף שער בספרייה הלאומית ד"ר יונת אשחר, מוצָא הנוצה, במדור "מדע במבט-על" באתר של מכון דוידסון לחינוך מדעי, 22 באוקטובר 2020