De vogel binnen het dierenrijk

De dieren in deze groep bestaan uit veel cellen met een taakverdeling: de ene cel vangt voedsel, de andere hecht het lichaam vast, weer een andere levert de geslachtscellen. Tussen de cellen zit een eiwitlijm — collageen — en eromheen ligt een gezamenlijk buitenvlies, zodat het geheel zich als één lichaam gedraagt. Daardoor kan een lijf veel groter zijn dan een cel, en van binnen een heel andere vorm hebben dan van buiten.

Het lichaam heeft een lengteas met een voorkant die vooropgaat en een achterkant die volgt. In die voorkant liggen zintuigen en zenuwcellen opeengehoopt tot iets wat een hoofd mag heten, en het darmkanaal loopt door van mond naar anus, zodat eten en verteren tegelijk kunnen gebeuren. Tussen buitenlaag en darm ligt een derde kiemlaag, het mesoderm, en daaruit zijn spieren, skelet en bloedvaten opgebouwd.

In de lengte van het lichaam ligt de chorda: een stevige maar buigzame staaf van vloeistofgevulde cellen in een stugge huls. Spieren die aan weerszijden aan die staaf trekken vouwen het lichaam niet zomaar dubbel, maar laten het als een zweep heen en weer golven, want de staaf veert telkens terug. Zwemmen is daardoor gericht en snel in plaats van kronkelend, en pal boven de staaf ligt de zenuwstreng die het ritme aanstuurt.

Rond de chorda liggen losse elementen van kraakbeen of bot die aaneengeschakeld een wervelkolom vormen: sterker dan de staaf alleen, en met beweeglijke gewrichten tussen de segmenten. Aan de voorkant sluit een schedel zich om de hersenen, en het embryo heeft een eigen soort weefsel, de neurale lijstcellen, dat kaken, tanden en gezichtsbeenderen levert. Het lichaam heeft daarmee een inwendig frame dat meegroeit, in plaats van een pantser dat telkens vervangen moet worden.

De voorste kieuwbogen — kraakbenige beugels in het keelkorfje — staan hier niet rechtop maar naar voren gekanteld, en vormen scharnierende kaken. Een bovenkaak en een onderkaak sluiten op elkaar, met tanden erop van hetzelfde weefsel als de huidschubben. Een dier dat kan bijten hoeft niet af te wachten wat er langs komt drijven: het grijpt een prooi, houdt die vast en snijdt haar in stukken, en daardoor is jagen een manier van leven.

In de vlezige borstvin liggen de botten in een vaste volgorde: één bot tegen de schouder aan, daarachter twee naast elkaar, en pas daarna de waaier van vinstralen. Dat ene bot is het opperarmbeen, de twee daarachter zijn spaakbeen en ellepijp — bij een vogel de vleugel, bij de mens de arm. De kop van het opperarmbeen is bovendien bol en draait in een kom van de schoudergordel, zodat de vin kan steunen en duwen in plaats van alleen te roeien.

Aan het uiteinde van de poot zit geen waaier van vinstralen maar een reeks losse kootjes met gewrichten ertussen, waarmee het dier zich kan afzetten tegen de bodem. De schoudergordel raakt de schedel niet, zodat er een nek is en de kop kan draaien zonder dat het hele lijf meedraait. De ribben zijn zwaar en houden de borstkas open, want buiten het water drukt een lichaam op zijn eigen longen.

Om het embryo liggen drie vliezen: het amnion met de vloeistof waarin het drijft, het allantois dat afval opslaat en de ademhaling verzorgt, en het chorion dat het geheel omsluit. Daaromheen zit een leerachtige of kalkige schaal die water binnenhoudt maar zuurstof doorlaat. De voortplanting is daardoor niet aan poel of plas gebonden, en ook het droge binnenland — duinen, steppen, hooggebergte — ligt binnen bereik.

Achter de oogkas zit aan elke kant een paar vensters in het schedeldak, met botbalken ertussen. De kaakspieren kunnen bij het samentrekken door die openingen naar buiten puilen, zodat er dikkere spieren in passen dan het schedelvolume alleen toelaat. De balken tussen de vensters vangen de trekkracht op: een lichte schedel die hard bijt en die ver open kan.

Vóór de oogkas zit nog een venster, en in de onderkaak ook: gaten die het bot licht houden zonder het te verzwakken en die ruimte laten aan spieren en luchtholten. De tanden staan diep in eigen kassen in het kaakbot in plaats van vastgegroeid aan de rand, en houden daardoor een worsteling met een tegenstribbelende prooi uit. Op het dijbeen zit een kam waar de grote staartspier op aangrijpt, en die spier trekt het been bij elke pas krachtig naar achteren.

In de heup is de kom waarin de dijbeenkop draait een open gat, en de kop van het dijbeen staat haaks naar binnen gebogen om er van opzij in te steken. Daardoor staat het been niet zijwaarts gespreid als bij een hagedis, maar recht onder de romp, zodat het gewicht door de botten omlaag loopt in plaats van door spierkracht te worden opgehouden. Lopen kost minder inspanning, de pas is langer, en een lichaam kan veel zwaarder zijn zonder in te zakken.

In de wervels, en verderop ook in de ribben, het borstbeen en het opperarmbeen, zitten openingen waardoor uitstulpingen van de longen naar binnen reiken; merg is daar niet meer. Wat er staat is een dunwandige botkoker met luchtholten erin: even sterk als massief bot, maar zoveel lichter dat een groot dier op twee poten kan blijven staan. Die uitstulpingen zijn de luchtzakken, en zij maken van de long geen blaasbalg die in- en uitademt maar een buis waar de lucht in één richting doorheen trekt — de doorstroomademhaling waarmee een gans over de Himalaya vliegt.

Uit de huid komen holle, buigzame draden van keratine, aan de voet vertakt en zo dicht opeen dat ze een vacht van dons vormen. Ze dragen niets en sturen niets: ze houden lichaamswarmte vast en ze geven kleur, en bij Sinosauropteryx zijn zelfs de pigmentkorrels van een roodbruin geringde staart teruggevonden. Enkelvoudige huiddraden zitten mogelijk ook bij ruimere groepen, tot bij de pterosauriërs toe, maar de dieren in deze groep dragen onmiskenbaar veren.

In de pols zitten twee handwortelbeentjes aaneen tot één halvemaanvormig botje met een glad, gebogen rolvlak aan de bovenkant. De hand kan daardoor nauwelijks op en neer buigen, maar wel razendsnel zijwaarts inklappen, naar het lichaam toe, en dat is precies de beweging waarmee een dier met gespreide armen een spartelende prooi tussen zijn handen vangt. Bij de vogel is datzelfde halvemaanbotje de pols die de vleugel opvouwt tegen het lijf, en het is diezelfde zijwaartse zwaai die bij elke slag de handvleugel naar voren gooit.

De donsdraden zitten hier aan één stevige middenschacht, en de zijtakken haken met duizenden minuscule haakjes in elkaar tot een gesloten, veerkrachtig vlak. Zo'n penveer is stijf genoeg om lucht tegen te houden en licht genoeg om er tientallen naast elkaar te dragen; ze staan in een rij langs de achterrand van de arm en in een waaier aan weerszijden van de staart. Vliegen doen de dieren in deze groep er niet mee — de veren dienen voor vertoon, voor het afdekken van een legsel, misschien om grip te houden bij het rennen tegen een helling op — maar het draagvlak is er.

De voorpoot is langer dan de achterpoot, wat bij de ruimere groepen hierboven nergens het geval is, en aan hand en onderarm zijn de veren asymmetrisch: een smalle vaan langs de voorrand, een brede erachter. Dat is precies de doorsnede die de lucht over het bovenvlak versnelt en er zo aan trekt, en tientallen van die slagpennen naast elkaar vormen samen één gesloten draagvlak. Daarmee kan het dier zweven en glijden, en doordat de armen ook krachtig kunnen neerslaan duwt het zichzelf vooruit: dezelfde grijparm doet hier dienst als vleugel.

De benige staart is kort: een handvol wervels, aaneengegroeid tot één stuitbeen, waarop de staartveren als een waaier kunnen draaien, spreiden en sluiten in plaats van stijf achteraan te slepen. In de kaken zitten geen tanden; het bot eromheen draagt een bekleding van hoorn: een snavel weegt een fractie van een gebit, en vooraan in het lichaam telt elke gram dubbel. Het borstbeen heeft een hoge kam, de kiel, waarop de twee vliegspieren aanhechten die samen een vijfde van het gewicht van een vogel uitmaken — stuitbeen en kiel zitten ook al bij ruimere groepen in de stam, zodat alleen het gebrek aan tanden de dieren in deze groep apart zet.

In het verhemelte zijn de beenderen breed en grotendeels aan elkaar vastgegroeid, met een zwaar ploegschaarbeen dat de boel in het midden op zijn plaats houdt: de bovensnavel kan nauwelijks ten opzichte van de schedel bewegen. Bij de loopvogels komt daar iets ingrijpenders bij: het borstbeen draagt geen kiel en is een plat vlot — ratis, vlot, is precies waar het woord loopvogel in het Latijn vandaan komt. Zonder kiel is er niets om de vliegspieren aan vast te maken, en die ontbreken dan ook; het skelet hoeft niet licht te zijn, zodat de botten juist dikwandiger en zwaarder zijn, stevig genoeg om een struisvogel bij vijftig kilometer per uur te dragen.

Het ploegschaarbeen is niet meer dan een dun spitsje en de beenderen van het verhemelte liggen los, verbonden door een reeks slanke staafjes en kleine gewrichtjes. Gaat de onderkaak open, dan duwt het quadratum die staafjes naar voren, het verhemelte schuift mee, en de bovensnavel kantelt omhoog om een dun scharnier bij het voorhoofd: de snavel gaat aan twee kanten tegelijk open. Kleine verschillen in de lengte en de hoek van diezelfde staafjes leveren een pincet, een beitel, een zeef of een notenkraker op, en daar berust een groot deel van de vormenrijkdom van de vogels op.

De flamingo laat zijn kop bij het eten omkeren, zodat de bovensnavel onderaan komt te liggen en de knik in de snavel horizontaal door het water snijdt. Langs de randen van beide kaken staan rijen dunne hoornplaatjes, de lamellen, die als de tanden van twee kammen in elkaar grijpen en een zeef vormen met mazen van tienden van millimeters. De tong, dik, vlezig en met stekels bezet, schuift meerdere keren per seconde als een zuiger heen en weer in de trog van de onderkaak en pompt zo water door die zeef naar binnen en er weer uit, terwijl pekelkreeftjes en kiezelwieren achterblijven.

In de krop, de voorraadzak onder aan de slokdarm, gaat bij duiven in de laatste dagen voor het uitkomen de binnenwand woekeren en vervetten. De losgelaten cellen vormen een dikke, geelwitte brij die de jongen uit de keel van de ouder komen halen: kropmelk, met bijna een derde eiwit en bijna een derde vet, veel rijker dan zoogdiermelk en zonder een spoor van suiker. Beide ouders maken het aan, gestuurd door hetzelfde hormoon prolactine dat bij een zoogdier de melkklier aanzet, en de jonge duif eet de eerste week niets anders.

Bij de kolibrie zijn het opperarmbeen en de onderarm niet meer dan stompjes, terwijl de handbotten en vooral de slagpennen buitensporig lang zijn: bijna de hele vleugel is hand, en die hand blijft in de vlucht als één stijf blad gestrekt. Het schoudergewricht draait daarbij zover door dat de vleugel bij de opslag ondersteboven kan kantelen, zodat hij ook op de weg terug lucht naar beneden duwt in plaats van alleen maar terug te veren. Daardoor tekent de vleugeltip een liggende acht en levert elke halve slag draagkracht — de vogel hangt stil in de lucht, schuift zijwaarts weg en vliegt als enige vogelgroep werkelijk achteruit.

Bij de pinguïn zijn de botten van arm en hand afgeplat tot latten en zijn elleboog en pols vrijwel niet meer te buigen: de vleugel is één stijve, massieve peddel die alleen nog in de schouder scharniert. Het bot is niet met lucht gevuld maar dicht en zwaar, zodat het dier niet naar de oppervlakte wordt geduwd maar zijn diepte kan houden. De veren zijn kort, stug en gebogen en liggen zo dicht opeen dat ze eerder op schubben lijken dan op veren; eronder zit een laag dons die de lucht vasthoudt waarin de vogel warm blijft — en dezelfde slag die een gierzwaluw door de lucht drijft, drijft een pinguïn op twintig meter diepte voort.

Bij de spechten en bij de papegaaien wijst de vierde teen naar achteren, zodat de voet twee tenen naar voren en twee naar achteren richt: zygodactylie, een tangreep in plaats van de gewone drie-tegen-één. Een specht klemt zich daarmee aan een verticale stam vast en houdt zich, met de stijve staartpennen als derde steunpunt, zo stevig dat hij twintig keer per seconde met zijn kop tegen het hout kan slaan. Een papegaai gebruikt dezelfde tang om een noot van de tak te plukken en die naar de snavel te brengen, en is daarmee een van de weinige vogels die eten met de hand.

De syrinx ligt niet boven in de keel maar diep in de borst, precies op de splitsing waar de luchtpijp in de twee bronchiën uiteengaat, en in elke bronchie zit een eigen trillend vlies. Bij de zangvogels wordt dat orgaan bespannen door een stelsel van kleine spieren — de tellingen lopen uiteen, maar een stuk of zeven paar is gebruikelijk — die elke helft afzonderlijk kunnen spannen en verstemmen. Links en rechts staan onder aparte aansturing, zodat één vogel twee tonen tegelijk kan voortbrengen, ze tegen elkaar in kan laten lopen of ademloos kan afwisselen: dat is wat een merel doet en een kip niet.