La maggior parte delle caratteristiche morfologiche e comportamentali degli uccelli sono influenzate dalla capacità di volare: la taglia corporea non può superare un valore massimo che, secondo calcoli aerodinamici, si aggira intorno ai 12 chilogrammi; lo scheletro pneumatico con ossa cave e piene d’aria rinforzato da trabecole contribuisce ad alleggerire ulteriormente il loro peso; il complesso sistema respiratorio che garantisce un eccezionale flusso di aria attraverso i polmoni, permettendo di raggiungere altitudini impensabili per altri vertebrati.
La peculiarità, però, che contraddistingue maggiormente gli uccelli e permette di definirli tali, è il piumaggio.
Il piumaggio si sviluppa da follicoli presenti nella cute ed è costituito da cellule completamente cornificate, contenenti cheratina β, una proteina simile alla cheratina presente nelle squame dei diapsidi (di cui fanno parte alcune sottocategorie di rettili attuali quali tuatara, lucertole, serpenti, coccodrilli e gli estinti dinosauri), ma differente da quella presente nei peli e nelle corna dei mammiferi.
Vi sono principalmente tre tipi di piumaggio: le penne di contorno (o semplicemente penne), le piume e le filopiume.
Le penne
Le penne di contorno sono costituite da un’asta cornea, in cui si distinguono una parte cava infissa nella pelle, il calamo, e una parte solida sporgente all’esterno, il rachide, e da un vessillo formato da una complessa rete di filamenti che si innestano sul rachide.
Dal rachide si dipartono due serie di barbe e da queste due serie di barbule, una prossimale e una distale; queste ultime caratterizzano l’aspetto compatto e rigido del vessillo, tenendo le barbe ordinatamente unite le une alle altre per mezzo di uncini microscopici. L’eventuale disordine del vessillo dovuto alla separazione delle barbe è facilmente corretto dagli uccelli con un comportamento, che tutti almeno una volta avremo osservato, chiamato preening (ossia lisciare le penne con il becco). Le penne remiganti delle ali e le penne timoniere della coda sono penne di contorno grandi e rigide, modificate per il volo. Nei migliori uccelli volatori le remiganti (e a volte anche le timoniere) sono caratterizzate da un vessillo asimmetrico che riduce la resistenza indotta dall’aria e facilita il battito d’ali. Le altre penne di contorno hanno un vessillo simmetrico e ricoprono tutto il corpo accavallandosi in modo perfetto anche sulle remiganti e timoniere, formando così una superficie senza fessure, impermeabile perfino all’aria, rendono il corpo idrorepellente, riflettono o assorbono la radiazione solare e possono avere un ruolo nella comunicazione visiva ed uditiva. Negli struzzi ed in generale negli uccelli non volatori le barbule di tutte le penne di contorno non presentano i tipici uncini e questo gli conferisce un aspetto molto soffice e ricoprono la semplice funzione di protezione ed ornamento.
Le piume
Le piume a differenza delle penne hanno il rachide più corto della barba più lunga oppure il rachide è completamente assente (come nei piumini usati come materiale da riempimento dei giubbotti). Presentano una tessitura del vessillo morbida, rada e lanuginosa ed è proprio grazie a queste caratteristiche che le barbe riescono ad intrappolare bolle d’aria che provvedono all’isolamento termico degli uccelli proteggendoli dalle intemperie.
Le piume sono il primo piumaggio che si sviluppa nei pulcini di molte specie, ma in parte persiste anche nell’adulto, frammiste alle penne di contorno.
Le filopiume
Le filopiume sono penne sottili, simili a capelli, con poche barbe concentrate all’estremità del rachide. In tutti i follicoli delle penne è annesso un muscolo erettore che consente di modificare l’inclinazione della penna rispetto alla superficie corporea. Nei follicoli che portano le filopiume vi sono invece numerose terminazioni nervose libere connesse con recettori di pressione e vibrazione, apparentemente queste strutture svolgono il ruolo di veri e propri sensori che trasmettono informazioni sulla posizione ed il movimento delle penne di contorno. Questo sistema sensoriale pare aiuti gli uccelli a disporre in modo corretto il piumaggio per il volo, l’isolamento, il nuoto e nelle esibizioni a fine riproduttivo.
