As penas formam-se em pequenos folículos na epiderme, que produzem proteínas de queratina. Uma pena típica com barbas tem uma haste principal, a ráquis, da qual saem ramificações chamadas barbas, que, por sua vez, se ramificam em bárbulas. As penas de penugem são fofas porque não têm bárbulas com ganchos, pelo que as bárbulas ficam soltas umas das outras e a penugem retém ar, proporcionando um excelente isolamento térmico.
As aves mantêm as penas em bom estado através da higiene e de banhos de água ou de poeira. Durante a higiene, a ave esfrega o bico e a cabeça na abertura da glândula uropigial e, em seguida, espalha o óleo recolhido pelas penas do corpo e das asas. O óleo é uma mistura complexa e variável, composta em grande parte por ceras monoésteres alifáticas. O óleo de preening é um produto metabólico da ave e da fauna microbiana da sua glândula uropigial. Acredita-se que ajude a manter as penas intactas. Algumas ou todas as espécies de pelo menos nove famílias de aves não têm glândula uropigial, entre elas os quivis, as avestruzes, os pombos e as rolas.
Função, penugem pulverulenta e cor
As penas ajudam no voo, no isolamento térmico e na impermeabilização, e a sua coloração contribui para a comunicação e a proteção. As β-queratinas das penas, dos bicos e das garras são filamentos proteicos unidos por ligações de hidrogénio em folhas β-pregueadas, depois torcidos e reticulados por pontes dissulfureto, formando estruturas mais resistentes do que as α-queratinas do pelo dos mamíferos. Pensa-se que o óleo de preening contribui significativamente para o odor individual de uma ave. As aves conseguem distinguir amostras de óleo de preening com base na espécie e no sexo.
Algumas aves produzem continuamente penas de penugem pulverulenta, cujas extremidades das bárbulas se desprendem regularmente em pequenas partículas. Estas partículas atravessam a plumagem sob a forma de um pó que impermeabiliza e condiciona as penas. A penugem pulverulenta evoluiu de forma independente em vários grupos de aves. Pode estar dispersa pela plumagem, como nos pombos e nos papagaios, ou concentrar-se em zonas do peito, do ventre ou dos flancos, como nas garças e nos urutaus. As garças usam o bico para desfazer as penas de penugem pulverulenta e espalhá-las, enquanto as cacatuas podem usar a cabeça como um borla de pó.
Os tons vermelhos, laranja e amarelos de muitas penas são causados por carotenoides. Em algumas aves, as secreções da glândula uropigial criam ou alteram a cor das penas. A cor amarela do bico de muitos calaus é produzida por essas secreções. As penas das aves desgastam-se e são substituídas periodicamente durante a muda.
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