Halk arasında bazen kolay, basit ve önemsiz işler için kullanılan “tüy gibi hafif” ve “tüy (veya kıl) kadar değeri yok” gibi tabirlerde adı geçen “tüy”ün ne kadar hayatî önemler taşıyabileceği, son zamanlarda yapılan bir araştırmayla ortaya çıkmıştır.[1]
Canlıların hayatta kalmalarında, kendilerine ihsan edilen çok sayıda donanımın rolü vardır. Bir canlıya hayatta karşılaşacağı güçlüklerin neler olacağını ve ona neyin gerekli olduğunu, ancak sınırsız bir ilim ve kudret sahibi ve her şeyi tedbirli şekilde yaratan Müdebbir Rabbimiz bilir. Aşağıda sadece bir tüyün, hayatta kalma adına ne kadar önemli olduğunu gördüğümüzde, şuursuz ve ilimsiz bir tabiatın böyle bir yaratmayı yapamayacağını anlayabiliriz.
Kuş Tüylerinin Yapısı
Kuşların tüyleri; uçma, vücut ısısını koruma ve dokunma duyusunu alma gibi farklı işler için farklı özelliklere sahiptir. Tüyler “keratin” isimli kükürtlü bir proteinden yapılmıştır. Bizim tırnak ve saçlarımız gibi bütün kıllarımız da aynı maddeden yapılmıştır. Keratin, alt derideki hücrelerin yukarıya doğru bölünüp çoğalırken ölmeleri sırasında sentezlenir. Çok dayanıklı ve esnek, aşınmaya ve kimyevî maddelere karşı dirençli olan keratin, tüyler için en uygun madde olup tesadüfî evrim süreçleriyle açıklanamayacak özelliktedir.
Tüylerin mikroanatomisi, mikroskopta çok ince bir nakışla işlenmiş dantela gibi görülür. Tüylerin ortasında “eksen” ismi verilen uzun ve sert bir boru ve bundan çıkan yüzlerce yan dal, yine bunlardan çıkan daha ince yan dalcıklar, en sonda da bu yan dalcıkları birbirine kenetleyen çengeller bulunur (1. Şekil-A). Bu kancalar sayesinde her tüycük birbirine tıpkı bir fermuar gibi geçerek kenetlenir ve tüyün su sızdırmaz, geniş bir yüzey hâlindeki bütünlüğünü sağlar. Çengeller herhangi bir şekilde birbirinden ayrılırsa, kuşun silkinmesi veya gagasıyla tüylerini düzeltmesi, tüylerinin eski hâline dönmesi için yeterlidir. Kuşlar hayatlarını sürdürebilmek için tüylerini daima temiz, bakımlı ve her an kullanmaya hazır tutmak zorundadırlar. Tüylerin bakımı için de kuyruklarında bulunan yağ keselerini kullanırlar. Gagalarıyla bu yağdan biraz alarak tüylerini temizleyip parlatırlar. Bu yağ, yüzücü kuşlarda suyun içinde veya yağmur altındayken suyun derilerine ulaşmasına engel olur. Dahası kuşlar tüylerini kabarttıklarında aralarına giren havanın izolasyonu ile soğuk havalarda vücut ısılarının düşmesine engel olurlar. Sıcak havalarda ise tüylerini kendilerine yapıştırıp aradaki havayı azaltınca vücutlarının serin kalmasını sağlarlar.
Tüy Tipleri
Vücutlarının çeşitli bölgelerindeki tüylerin her birinin ayrı bir özelliği ve vazifesi vardır. İri ve geniş yüzeyli olan kanat tüyleri açılarak yüzeyi genişletip kaldırma kuvveti meydana getirirler. Aynı yapıdaki kuyruk tüyleri ise uçma esnasında dümen ve fren görevi görürler. Kuşun kanadını aşağıya doğru çırpması esnasında tüyler, birbirine yakın duruma gelerek aralarından hava sızmasına engel olurlar. Kanatların yukarıya doğru kalkışı sırasında ise tüyler iyice açılıp aralarından havanın geçmesi için elverişli pozisyona gelirler. Kuşlar, uçabilme kabiliyetlerini koruyabilmek için belirli zamanlarda tüy dökerler. Yıpranmış veya yırtılmış olan tüyler görevlerini tam olarak yerine getiremedikleri için hızla yenilenmektedir. Temel olarak üç tür tüy vardır.
- Telekler, Kontur Tüyleri:
Büyük ve uzun yapılı olan bu tüyler, kanatlar ve kuyruk gibi vücutların dış kısmında bulunurlar ve kuşun vücut tipini ve duruş şeklini belirlerler. Uçma ve yön değiştirme işini gören bu teleklerde yukarıda saydığımız bütün kısımlar bulunur.
- Hav Tüyleri:
Bu tüylerin gövdesinde kancalar bulunmadığından, dik duramayıp püskül gibi dağınıktırlar. Teleklerin arkalarında ve altında bulunan bu tüyler, ısı yalıtımı için yaratılmıştır ve göğüs ve karın bölgelerinde bolca bulunurlar. Yavru kuşların vücudu da genellikle bunlarla sarılmıştır.
- Kıl veya Ayva Tüyleri:
Kısa bir kök kısımla ince ve uzun bir eksen kısmının ucunda çok az sayıda, küçük kancasız dalcıkların bulunduğu bu tüyler, bazı türlerde ağız ve burun kenarında duyu almaya yararlar. Yaşa, mevsime, cinsiyete ve üreme dönemine göre değişik tüy çeşitleri görülebilmektedir. (2. Şekil).
Antarktika penguenleri, çok çetin iklim şartlarında yaşayacak şekilde yaratılırlar. İmparator penguenler (Aptenodytes forsteri) gezegendeki en soğuk habitatlardan birinde altı ay kış geçirir ve hava sıcaklıklarının – 40°C’nin altına düştüğü ve rüzgarların bazen saatte 100 km’ye ulaştığı Antarktika’da ürer. Penguenlerin hayatta kalmaları için hediye edilmiş tüyleri, sebepler açısından en önemli faktördür. Penguen tüyleri hakkında yapılan bu makalede ele aldığımız son çalışmaya kadar, bildirilenlerin çoğunun asılsız veya çelişkili olduğu görülmektedir. Yavrularını beslemek için, – 1,8°C’lik sularda diğer dalıcı kuşlardan daha uç noktalarda, 500 m’yi aşan derinliklere dalarlar. İmparator penguenlerin 38°C’lik temel vücut sıcaklığının korunmasında %80–90 oranında bu tüy örtüsü, %10 kadar da kan dolaşımının özel donanımı rol oynar. Tüylerin soğuk geçirmez yapısı, muhtemelen 560 metrelik dalış derinliklerinde bile devam eder.
Kontur (telek) tüyleri, kuş derisinin en dıştaki sert ve kalın, güçlü bir yalıtkan tabakası olarak su geçirmez bir örtü sağlar. Penguen türlerinin tüy yoğunluğu değerleri konusunda fikir birliği yoktur. Raporlarda, cm2’de 11–46 arasında, yaklaşık dört kat değişiklik gösterecek şekilde rakamlar verilmektedir.
Penguenin telek tüylerinin miktarını, hav tüyleri ve ayva tüylerinin olup olmadığını ve nasıl bir dağılım modeli gösterdiklerini açıklamak için yapılan çalışmada, ölmüş penguenler incelenmiştir. Bunun için derileri kesilerek soyulmuş ve önce büyük kontur tüyleri çıkarılmış sonra sırasıyla bunlara bağlı daha küçük ve farklı tiplerdeki tüyler dikkatlice çıkarılmış ve her birinin yeri kâğıt üzerine işlenmiştir.
Başlangıçta sadece gövde tüyleri üzerinde durulurken daha sonra baş, bacaklar ve kanat altları dâhil olmak üzere, detaylı tüy şeması çıkarıldığında tesadüflerle izah edilemeyecek bir ısı yalıtım sisteminin inşa edildiği görülmüştür. Bu durum kâinatta her şeyde câri olan merhamet ve şefkatin, ilim ve akıldan yoksun mahlûkatın hayatını sürdürmesi için Rahmeti Sonsuz’un buzullar arasında nasıl tecelli ettiğinin bir göstergesidir.
İmparator penguenlerinin tüy tipleri: 1. Kuyruk tüyü, 2. Kuyruğun sırt ve dip kısmı, 3. Bacak üst ve dip kısmı, 4. Bacakların alt ve dip kısmı, 5. Sırta şekil veren tüyler, 6. Karın şekillendirici tüyler, 7. Yumurta ısıtıcı kenar tüyler, 8. Çift tabakalı, birinci derecede sırt ve karın tüyleri, 9. Birincil sırt tüyü, 10. Birincil karın tüyü, 11. Birincil sırt tüyü, 12. İkincil sırt tüyü, 13. İkincil karın tüyü, 14. Sırt örtü tüyü, 15. Karın örtü tüyü, 16. Ön kısım kenar örtü tüyü, 17. Kafatası örtü tüyü, 18. Kulak sınırlayıcı ek tüyü, 19. Sırt, boyun şekil tüyleri, 20. Karın boyun şekil tüyü, 21. Sırt yumuşak tüy, 22. Karın yumuşak tüy.
Tüy Dağılım Modeli
Tüy yoğunluğunu ölçmek için deriden sökülen tüyler tek tek kâğıt üzerine işlenmiş, daha sonra fotoğrafları çekilmiş ve özel bir programla bu dizilişin modellemesi yapılmış, matematik denklemler hâlinde hikmetleri ifade edilmiştir. Büyük kontur tüyleriyle daha küçük olan diğer hav ve ayva tüylerinin belli sayılarda ve belli aralıklarla tekrarlanması, aradaki boşlukların miktarı ile tüy yoğunluğu ve ısı tutma kapasitesi arasındaki korelasyon, mükemmel bir ilahî icraattaki bütünlüğü ifade etmektedir. (3. Şekil).
Vücuttaki toplam tüy sayısının (baş, kuyruk, bacaklar ve kanatlar hariç) kaba bir tahminini belirlemek için, imparator penguenlerin vücut ölçümlerinin yanı sıra tüy yoğunluğu ve dağılım kalıpları kullanılarak bir model geliştirilmiştir. Bu modelde iki kesik koni şeklinde bir gövde biçiminin ideal olduğu; bu gövdenin yüksekliği, yüzey alanı ve yarıçaplar arasındaki denklemlere dayanarak gösterilmiştir. (4. Şekil).
Her penguen üzerinde boy, kütle ve üç çevre (g) ölçümü yapılmıştır. Yarıçap (r) g÷2 πolarak alınmıştır. Bütün çevre, yükseklik ve yüzey alanı ölçümleri santimetre olarak gösterilmiştir. Vücut tüyü sayılarını belirlemek için yanal yüzey alanı, tüy yoğunluğu ile çarpılmış, birim alan ve kütle başına tüy hesaplamaları, toplam tüy sayısının, penguenin kütlesine bölünmesiyle yapılmıştır.
Tüy Dağılım Modeli ve Toplam Vücut Tüyü Sayıları
İmparator penguen derisi üzerindeki bütün tüy tiplerinin dağılım modelini göstermek için sökülen her tüyün işlenmesiyle bir çizim yapılmıştır. Kontur tüyleri penguen gövdesi boyunca eşit olarak dağılmış olsa da diğer tüy tiplerinin farklı bir denklemle dizildikleri anlaşılmaktadır. (3. Şekil). Bu formüle göre, her kontur tüyü dokuz hav tüyü ile çevrilidir.
- Şekil: Tüy dağılım deseninin çizimi. Ayva tüyleri çok küçüktür, görülmesi zordur. Hav tüyleri kontur tüyleri arasında bulunur. Dokuz hav tüyünün (1–9 numaralı) her biri, kontur tüyüne bitişiktir. Hav tüylerinden üçü (1, 4 ve 7), komşu diğer iki kontur tüyü ile paylaşılır (mesela 1. hav tüyü; A, B ve C kontur tüyleri ile paylaşılır). Diğer altı hav tüyü (2–3, 5–6, 8–9), başka bir kontur tüyü tarafından paylaşılır (mesela 2. hav tüyü 2, A ve B kontur tüyleri tarafından, 9. hav tüyü ise A ve C kontur tüyleri tarafından paylaşılır). Kontur tüyü başına dört hav tüyü vardır.
Penguen derisindeki tüylerinin tek tek sayılmasından sonra, 24.000–30.000 kontur tüyüne ve 120.000–150.000 yalıtkan tüye sahip olduğu görülmüştür. Hav tüyleri ana yalıtım kaynağıdır, çünkü bu tüyler kontur tüylerinin altında yoğun bir örtü oluşturur ve diğer vücut tüylerinden dört kat daha fazladır.
Tüylerin özel bir modelle dizilmesinin diğer bazı hikmetleri olarak, penguenlerin su altından hızla yükselişini ve sudan deniz buzu üzerine sıçramalarını kolaylaştırdığı, tüylerin teşkil ettiği tabakanın içinde sıkışan havanın sürtünmeyi azalttığı ve penguenlerin sudan çıkmadan önce yüksek bir hız kazanmalarına imkân verdiği ileri sürülmektedir. Tüylerin dalları ve dalcıklarının yapısı, su içinde küçük kabarcıklar oluşmasına sebep olmakta, bu da kuşun hızla yüzerken kabarcıklardan oluşan bir iz bırakmasını sağlamaktadır.
İmparator penguenlerin karın tarafında, sırtına kıyasla kontur tüylerinin daha yoğun olması, buz üzerinde kızak gibi kayma, sudan çıkma ve buz üzerinde dinlenme için önemli olabilir. Göğüsteki daha yüksek yoğunluk, karda pürüzlü kenarların üzerinden kayma ve sudan sıçrayarak çıkışlardan sonra göğsüne iniş için daha fazla yastıklama sağlar. Ayrıca daha yüksek karın tüyü yoğunluğu, buz üzerinde yüzüstü yatarken daha fazla yalıtım temin eder.
Bütün bunlara rağmen vücut tüy yoğunluğu sabit değildir. Yazın ve kışın tüy yoğunluğu değişir. Penguenler, ocak ayında hızla tüy döküp üreme mevsimine hazırlanmak için beslenmeye başlarlar. Üreme mevsiminin başlangıcı olan nisan ayında, penguenler 30–40 kg ağırlığındadır ve yağ kütlesi, vücudun %25’ini oluşturur. Bu zamanda tüy yoğunluğu en düşük dönemde olup artan deri altı yağı daha fazla yalıtım sağlar. Gelecek üç ay boyunca, kuluçkadaki yumurtaya erkek baktığı için ava çıkamaz ve oruç tutar. Bu süre zarfında vücut kütlesi %35–50 düşebilir; bunun %80–90’ı, deri altı yağının eksilmesiyle ortaya çıkar. Bu durumda çevre ve yüzey alanında azalma olacağından, tüy sayısını değiştirmeden tüy yoğunluğunu artırmış olmaktadır. Erkeklerin orucunun sonunda, sıcaklık en düşük seviyeye düşmekte, yağ kütlelerinin çoğunu kaybettiği dönemde ise tüy yoğunluğu en yüksek oranda olmaktadır. Sadece konik şekilli vücut geometrisinin bir fonksiyonu sebebiyle tüy yoğunluğunun artırılması önemli bir avantajdır.
Tüylerin deri içindeki kök kısımlarında bulunan ve “mekanoreseptör” adı verilen alıcılar, en hafif titreşimi bile algılayıp beyine iletecek hassasiyettedir. Hava veya su akımındaki en küçük bir değişiklikten bile haberdar edilen penguen, gerek balık yakalamada, gerek kendisine saldıran foklardan kaçmada, tüylerindeki bu alıcılar sayesinde muvaffak olur.
Kâinat kitabını okuyarak insanlığın faydasına hikmetli bilgiler elde etmenin birinci şartı, her şeye iman nazarıyla bakmak, diğer önemli bir şartı da varlıklarda sergilenen sanatı didik didik edecek bir merak sahibi olmaktır. Penguen tüyünün ince yapısının ve moleküler mimarisinin, ısı transferini engelleyecek şekilde inşa edilmesinin kazandırdığı özelliklerden hareketle, ısı yalıtım teknolojisinde yapılacak yenilikleri modelleyen çalışmalarda, penguen tüylerinin yapı ve çeşitliliğinden istifade etmek mümkündür.
Dipnot
[1] C. L. Williams ve ark. “Hidden keys to survival: the type, density, pattern and functional role of emperor penguin body feathers”, Proc. R. Soc. B, 2015, 282: 20152033.
