Constrained variation in the internal architecture of avian wing bones

Abstract Extant birds exhibit remarkable ecological disparity accompanied by widespread skeletal convergence driven by functional adaptation. Investigations of morphofunctional associations with ecological factors have frequently focused on the external morphology of avian wing bones; however, the extent to which such associations also apply to the internal structure of the wing skeleton remains understudied. Here, we investigate the disparity of the internal epiphyseal and diaphyseal structure of the avian humerus and ulna, and explore its correlates with ecology. Our dataset of 140 species spans extant bird diversity. Internal structure of avian wing bones exhibits limited ecological signal beyond expected secondary trends related to flightlessness and marine habits. Our work instead shows that variation is primarily determined by body size. Our outcomes suggest that functional constraints on internal wing bone structure imposed by flight are essentially universal across flying birds irrespective of most ecological habits and flight styles. Despite this broad lack of ecological signal, distinctive aspects of forelimb internal structure may facilitate the identification of flightless bird taxa in the fossil record. Read the free Plain Language Summary for this article on the Journal blog. Riassunto Gli uccelli attuali mostrano una straordinaria diversità ecologica, accompagnata da frequenti fenomeni di convergenza scheletrica dovuti ad adattamenti funzionali. Gran parte delle ricerche sulle associazioni morfo‐funzionali con i fattori ecologici si è concentrata sulla morfologia esterna delle ossa alari; resta invece poco indagato in che misura tali associazioni riguardino anche la struttura interna dello scheletro dell’ala. In questo studio analizziamo la variabilità della struttura epifisaria e diafisaria dell’omero e dell’ulna negli uccelli, valutandone le possibili correlazioni con l’ecologia. Il nostro dataset comprende 140 specie e copre gran parte della diversità attuale degli uccelli. La struttura interna delle ossa alari presenta un segnale ecologico limitato, ad eccezione di alcune tendenze secondarie legate alla perdita del volo e alle abitudini acquatiche. Al contrario, la variabilità osservata risulta principalmente determinata dalla dimensione corporea. I nostri risultati suggeriscono che i vincoli funzionali imposti dal volo sulla struttura interna delle ossa dell’ala siano sostanzialmente universali in tutti gli uccelli volatori, indipendentemente da stili di vita ed ecologie specifiche. Nonostante questa generale assenza di segnale ecologico, alcuni tratti distintivi della struttura interna degli arti anteriori possono agevolare l’identificazione dei taxa non volatori nel record fossile.