На протяжении веков биологи знали, что птичьи кости полые, и даже школьники знают, что скелеты птиц имеют легкий вес, чтобы компенсировать высокую затрату энергии полета. Тем не менее, многие люди с удивлением узнают, что скелеты птиц на самом деле весят не меньше, чем скелеты млекопитающих аналогичного размера. Другими словами, скелет десятисантиметровой певчей птицы весит ровно столько же, сколько и скелет десятисантиметрового грызуна.
Ученым потребовалось много времени, чтобы выяснить почему птичий скелет выглядит таким хрупким, но является таким же тяжелым. Ответ заключается в том, что кости птиц более плотные, чем кости млекопитающих, что делает их тяжелыми, хотя они тонкие и полые.
Ученые измеряли плотность черепа массу и объем кости , верхней плечевой кости или плечевой кости и бедра или бедренной кости у певчих птиц, грызунов и летучих мышей, и обнаружили что в среднем эти кости наиболее плотны у птиц, за которыми следуют летучие мыши. Многие другие исследования показали, что по мере увеличения плотности костной ткани увеличивается жесткость и прочность костей.
Схожая максимизация жесткости и прочности по отношению к массе-это стратегии оптимизации, которые используются при проектировании прочных и жестких, но легких искусственных планеров.
Плотность-это мера массы на единицу объема; плотные кости одновременно тяжелее и сильнее, так же как Титановая зубочистка была бы сильнее деревянной.
Постепенно эволюционируя, птичьи кости развили высокую плотность, уменьшилось общее количество костей, некоторые кости соединились или приняли другую форму. Например, долгая история исследований показала, что основная кость в крыле птицы, плечевая кость, является круглой в поперечном сечении. Это делает его более жесткой , как например круглая зубочистка более жесткая, чем плоская.
Галилей описал птичьи кости как совершенно легкие в 1683 году. Но новые данные помогают развеять распространенное заблуждение, что скелеты птиц являются легкими относительно массы тела. Вместо этого скелеты птиц и летучих мышей только кажутся тонкими и нежными-но они плотные,и тяжелые.