Силы, с которыми сталкивается мозг дятла, когда он отбивает ветку мертвого дерева, должны быть значительными, по крайней мере, мы всегда так думали. Принято считать, что череп дятла должен действовать как своего рода амортизирующий шлем и смягчать удары. Когда мозг испытывает внезапное замедление, он подвергается сжатию в месте удара и расширению на противоположной стороне, что может повредить нейроны и привести к травме. А поскольку дятлы, похоже, не страдают от травм головного мозга, логический вывод состоит в том, что между клювом и мозгом должно происходить некоторое рассеяние силы удара.
Новое исследование, опубликованное сегодня в журнале Current Biology , опровергает это давнее мнение и вместо этого обнаруживает, что головы дятлов больше похожи на жесткие молотки, чем на защитные шлемы. Авторы заявляют, что гипотезы о поглощении ударов черепной опорно-двигательной системой дятла остаются непроверенными в естественных условиях и фактически противоречат давлению естественного отбора, направленному на повышение эффективности клевания.
Исследователи использовали высокоскоростную видеозапись шести дятлов трех видов, чтобы проверить, значительно ли замедление мозга уменьшается по сравнению с замедлением клюва при ударе. Они проанализировали 109 видеороликов, на которых птицы врезаются в дерево, отслеживая положение различных маркеров на черепах и клювах. Эксперты не обнаружили существенной разницы между замедлением клюва и черепа при ударе.
«Проанализировав высокоскоростные видеоролики трех видов дятлов, мы обнаружили, что дятлы не поглощают удар от удара о дерево», — сказал Сэм Ван Вассенберг из Университета Антверпена, Бельгия.
Затем исследователи использовали собранные данные для моделирования функциональных последствий различной степени черепного шока. Их биокинетические модели включали пружины между клювом и мозгом, которые могли поглощать различное количество ударов и измерять последствия этого для производительности молотка.
Их моделирование подтвердило, что поглощение части кинетической энергии головы сжимающей электрической структурой во время удара значительно уменьшало проникновение клюва в дерево. Это означает, что, если бы клюв дятла поглощал любое воздействие от его клюющего действия, птице фактически пришлось бы клевать сильнее, чтобы совершить успешный клев. На самом деле модели птиц с черепными амортизаторами должны были бы затратить больше энергии, чтобы клевать на определенную глубину, чем птицы без черепных амортизаторов.