Дятлы умирают от сотрясения мозга


Почему у дятла не бывает сотрясения мозгав закладки 12

Дятел в день делает порядка 12 тыс. ударов головой, при этом, не нанося себе никакого вреда! Этот удивительный факт не поддавался никакому объяснению, ведь при этом создаётся перегрузка в 1 тысячу раз больше, чем при свободном падении. Установлено, что некоторые виды дятлов, в процессе долбления коры дерева, способны двигать клювом со скоростью почти 25 км/ч! При этом его голова отбрасывается назад с огромным отрицательным ускорением, которое более чем в два раза превышает то, которое космонавты испытывают при старте! Совсем недавно, группа учёных из Китая смогли ответить на вопрос: «Почему у дятла не болит голова?».

Оказывается, дятел обладает несколькими уникальными способностями, и интересным строением головы.

Впервые полностью расшифровать механизм предохранения головы дятла от сотрясения удалось двум американским ученым, Айвану Швобу из Калифорнийского университета в Дэвисе и Филиппу Мэю из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе, которые в 2006 году получили за это открытие Игнобелевскую премию (это премия, которую ученые получают за «открытия, вызывающие сначала лишь смех, а потом заставляющие задуматься»; в мире науки эта премия не менее популярна, чем Нобелевская). Биологи исследовали этот механизм на примере златолобого дятла ( Melanerpes aurifrons), обитающего в лесах США, однако считают, что, видимо, такая система безопасности свойственна всем представителям дятлообразных ( Piciformes).

 Итак, почему же дятел не получает сотрясение мозга. Во-первых, потому, что его сверхтвердый клюв ударяет в ствол строго перпендикулярно поверхности последнего, не сгибается и не вибрирует от удара. Это обеспечивает скоординированная работа шейных мышц — при «долбительных» работах действуют лишь те мышцы, которые отвечают за движение головы вперед-назад, а те, которые осуществляют боковые движения шеи, бездействуют. То есть дятел чисто физически не может отклониться от выбранного курса.

Кроме того, черепную коробку этой птицы и ее мозг отделяет лишь тонкий слой внутричерепной жидкости, что не позволяет вибрациям набрать достаточно силы для опасного воздействия на мозг. Кроме того, эта жидкость довольно вязкая, поэтому сразу же гасит все возникающие от удара волны, способные повредить важнейший нервный центр.

Также важную роль в защите мозга от сотрясений играет гиоид — важнейший элемент подъязычной кости птиц, который сам по себе является скорее хрящом, чем настоящей костной тканью. У дятлов он чрезвычайно развит, весьма обширен и протяжен, располагается не только в глотке (как у млекопитающих), а заходит и в носоглотку, обернувшись перед этим вокруг черепа. То есть внутри черепной коробки у этой птицы имеется дополнительный упругий амортизатор.

Кроме того, как показало исследование внутреннего строения черепных костей дятла, почти все они содержат губчатую пористую ткань, которая является дополнительным амортизатором. В этом отношении череп дятла скорее похож на таковой у птенца, чем у взрослой птицы (у которой доля губчатого вещества в костях чрезвычайно мала). Так что те вибрации, которые не удалось «погасить» черепной жидкости и гиоиду, «успокаивает» губчатое вещество костей.

Кроме того, дятел имеет еще своеобразный «ремень безопасности» для глаз — во время удара третье веко (мигательная перепонка) опускается на глаз этой птицы, чтобы уберечь глазное яблоко от вибрации и не допустить отслоения сетчатки. Так что зрение у дятлов, несмотря на «долбительный» образ жизни, всегда в порядке.

Ну и, конечно, для того, чтобы в черепе поместились все эти системы безопасности, дятлам пришлось существенно сократить поверхность своего мозга. Однако глупее остальных птиц от этого они вовсе не стали — наоборот, дятел весьма умен и обладает достаточно сложным территориальным и гнездовым поведением. Дело в том, что, в отличие от млекопитающих, у птиц процессы высшей рассудочной деятельности происходят вовсе не в коре больших полушарий, а в лежащих под ней полосатых тельцах и слое, называемом гиперстриатум. А эти части мозга исходно занимают не очень большую площадь, потому что находящиеся в них нейроны достаточно плотно упакованы. Поэтому дятел может легко сжать свой мозг без ущерба своему интеллекту.

Итак, чему же эта умная птица может научить людей? Да хотя бы тому, как разрабатывать совершенные противоударные конструкции. Подобную работу недавно проделали американские ученые из Лаборатории биоинженерии Университета Беркли. Тщательное изучение замедленной видеосъемки «долбежки» и данных томографии дятлов позволило им разработать искусственную демпфирующую (то есть, обеспечивающую безопасность) систему, аналогичную таковой у дятлов.

Роль супертвердого клюва в искусственном демпфере может играть прочная внешняя оболочка — например, стальная или титановая. Функцию внутричерепной жидкости в данном устройстве берет на себя второй, внутренний слой металла, отделенный от внешнего, стального, эластичным слоем. Под ним находится слой твердой, но, в то же время эластичной резины — аналог гиоида. А «заменителем» губчатых структур является заполнение всего пустого объема под этой резиной плотно упакованными стеклянными шариками размерами около одного милиметра. Доказано, что они очень эффективно «распыляют» энергию удара и блокируют передачу опасных вибраций на самую ценную центральную часть, ради которой все эти системы и существуют — то есть некий «мозг».

Подобный демпфер, по мнению разработчиков, может защищать разные хрупкие конструкции, например, электронику, от сильных ударов. Можно помещать в такую оболочку «черные ящики» самолетов, бортовые компьютеры кораблей или использовать ее при разработке катапультирующихся устройств нового поколения. Не исключено, что эту оболочку можно также использовать в корпусе автомобиля как дополнительный демпфер.

После создания миниатюрного прототипа, исследователи провели первые испытания данной оболочки. Они поместили его в пулю и из газового ружья выстрелили ей в толстый лист алюминия. Перегрузка от удара достигла 60000 g, но демпфер эффективно защитил спрятанную в нем электронную начинку. Значит, данная система достаточно эффективно работает. Теперь разработчики трудятся над созданием такого же демпфера больших размеров.

Китайские ученые исследовали защиту дятла от ударов и вибрации, что по их мнению может помочь создать новые антиударные материалы и структуры, которые могут быть использованы в различных сферах деятельности человека. Инженеры государственной лаборатории структурного анализа для промышленного оборудования университета Далянь обнаружили, что все тело дятла работает, как отличный противоударный механизм, поглощая энергию воздействия.

Птица клюет дерево с очень большой частотой (порядка 25 Герц) и скоростью (около семи метров в секунду), что больше в 1000 раз земной силы тяжести. Ученые сдеалали специальную 3Д компьютерную модель, используя томограмму, чтобы понять как именно дятел защищает свой мозг от повреждения.

Ученые выяснили, что большая часть энергии удара аккумулируется телом птицы (99,7%) и только 0,3% приходится на голову дятла. Часть энергии удара принимает на себя клюв птицы, еще часть подъязычная кость птицы. А та небольшая часть энергии, которая все-таки приходится на голову дятла преобразуется в тепло, из-за чего температура головного мозга сильно увеличивается.

Птица вынуждена делать перерывы между клеванием дерева, для того чтобы снизить эту температуру.

Результаты исследования будут опубликованы в научном журнале Science China.

Июн 21, 2015Оксана

zhizninauka.info

» Почему дятел не умирает от сотрясения мозга: китайские ученые нашли неожиданный ответ

Почему дятел не получает травмы во время интенсивных ударов о дерево при поисках пищи? Как ему удается уберечь свой мозг от свирепых ударов? Ученые, кажется, наконец-то, разгадали эту загадку. Во время поисков пропитания птица наносит множество высокоскоростных, интенсивных ударов клювом о дерево. При этом она не получает черепно-мозговую травму благодаря особому строению черепа и клюва.

Китайские ученые исследовали защиту дятла от ударов и вибрации, что по их мнению может помочь создать новые антиударные материалы и структуры, которые могут быть использованы в различных сферах деятельности человека. Инженеры государственной лаборатории структурного анализа для промышленного оборудования университета Далянь обнаружили, что все тело дятла работает, как отличный противоударный механизм, поглощая энергию воздействия.

Птица клюет дерево с очень большой частотой (порядка 25 Герц) и скоростью (около семи метров в секунду), что больше в 1000 раз земной силы тяжести. Ученые сдеалали специальную 3Д компьютерную модель, используя томограмму, чтобы понять как именно дятел защищает свой мозг от повреждения.

Ученые выяснили, что большая часть энергии удара аккумулируется телом птицы (99,7%) и только 0,3% приходится на голову дятла. Часть энергии удара принимает на себя клюв птицы, еще часть подъязычная кость птицы. А та небольшая часть энергии, которая все-таки приходится на голову дятла преобразуется в тепло, из-за чего температура головного мозга сильно увеличивается.

Птица вынуждена делать перерывы между клеванием дерева, для того чтобы снизить эту температуру.

Результаты исследования будут опубликованы в научном журнале Science China.

besttiary.ru

О дятлах

На одном форуме наткнулась я на забавный вопрос - правда ли, что дятлы умирают от сотрясения мозга? Форумчане, конечно, над автором посмеялись, мол, дятла таким создала природа, а у нее проколов не бывает. Вопрос, между тем, не так уж глуп.

Вот и ученые не раз проводили специальные исследования, чтобы понять, почему у дятлов не бывает мигрени, отслоения сетчатки и черепно-мозговых травм, неизбежных для любого другого существа при подобных нагрузках. Оказалось, что за счет особого строения и толщины костных пластинок череп дятла в десять раз прочнее, чем у других птиц. Клюв его отделен от черепа слоем губчатой ткани, которая гаситудары. Необычен и сам череп: кости чередуются с эластичными губками, которые тоже служат амортизаторами. А в качестве «ремня безопасности» длинная подъязычная кость, охватывающая заднюю часть черепа - это окончательно нейтрализует остаточные колебания. В результате мозг дятла настолько плотно и надежно упакован, что никогда не соприкасается с черепом. Но и это еще не все. У дятла нижняя часть клюва длиннее, основная сила вибрации приходится именно на нее и по ней же уходит вниз, что также предохраняет мозг птицы от травмы.

Большой пестрый дятел крупнее скворца. Черно-белое оперение оживлено красным подхвостьем, а у самца - еще

и красной «шапочкой».

Наблюдать за ним - одно удовольствие!

Обращали внимание, какой интересный у дятла полет? Взмахнет крыльями несколько раз, сложит их и несется торпедой, пока падать не начнет, тогда снова несколько взмахов и опять - торпедой. Вон - летит, шишку тащит. Сейчас в «кузницу» вставит и долбить начнет. «Кузница» у него в развилке березы, под ней снег сплошь шишками усыпан: после дятла шишка вся разлохмаченная.

У кормушки вместе с синицами и поползнями можно застать малого пестрого дятла. Зимующие птицы образуют смешанные стайки и вместе кочуют по лесу. Часто именно дятел становится «ядром», вокруг которого собираются другие пернатые. Он отрывает куски коры с засыхающего дерева, и после его кормежки остается еще много съестного. Но крупных дятлов мелкие птахи все же побаиваются. А малый пестрый дятел размером с воробья, опасений не вызывает. Его голос - громкое сливающееся «кикикики».

Если бы, скажем, здесь белка отобедала, все чешуйки, кроме самых верхних, были бы аккуратно обкусаны и один стерженек бы от шишки остался. А клест шишку почти целой оставит, только несколько чешуек отогнет - не могут клесты шишку крепко держать, роняют быстро. Дятел же тем временем на березу сел, шишку грудью к стволу прижал, клювом старую, обработанную выбросил, новую в «кузницу» вставил, и только чешуйки вниз полетели.

Шишки для дятла что-то вроде гарнира.

Основное же, так сказать, мясное блюдо - это личинки короедов и древоточцев. Нашим лесам, пожалуй, без дятлов и не выжить. Они способны истреблять вредителей, которые для других птиц недоступны. К тому же, разрушая ходы личинок, дятлы помогают тем же синицам и поползням добирать всех насекомых на больном дереве. А летом во вскрытые дятлом ходы проникают насекомые-хищники, губящие личинок и куколок жуков-вредителей.

Для выполнения своей важной миссии дятлы приспособлены идеально. Лучше других древесных птиц они могут передвигаться вдоль толстых ветвей, сучьев и стволов - даже по вертикали и по поверхностям с отрицательным уклоном. При этом они опираются на «треножник» из собственных лап и хвоста: короткие крепкие лапки с цепкими пальцами надежно держат птицу на стволе, а очень жесткие перья хвоста выполняют роль заднего упора.

Вертишейка - самый необычный из наших дятлов. На зиму улетает, сама дупел не долбит - в чужих селится, хвост имеет мягкий, клюв слабый, окраску «змеиную». И в момент опасности умеет прикидываться змеей: вытягивает и змееобразно изгибает шею, разевает рот, высовывает язык и шипит!

Перед началом «работы» дятел делает пробный удар и, приникнув к стволу, прислушивается к шорохам, которыми выдают себя встревоженные личинки. Раздолбив ход, он извлекает их длинным, тонким, липким языком с зазубринками на конце.

Только ради дамы...

Несмотря на то, что у большинства видов дятлов пронзительные, громкие голоса, для романтических отношений они используют именно барабанную дробь. Она по-разному звучит у разных видов дятлов. Даже одна и та же птица, меняя частоту и тембр дроби, может передать особям своего вида самую разную информацию. У каждой птицы в лесу свой участок, куда чужих не пускают. Но селятся они так, чтобы территория самца граничила с участком самки. На время брачных отношений они свои участки объединяют (на большой площади проще прокормить птенцов), а осенью - снова «разъезжаются». Сейчас, в марте, как раз подошло время пригласить даму сердца оценить дупло, которое ее кавалер приготовил для будущего семейства. Для дупла дятел выбирает дерево с начавшей загнивать сердцевиной. В твердой древесине ему остается выдолбить только леток. Для каждого брачного сезона готовится новое дупло, старые же дятел использует для ночевок в течение всего года. И не он один: этими дуплами пользуются многочисленные птицы-дуплогнездники, белки, летяги, сони, лесные пчелы. Так что дятел не только лесной доктор, но и зодчий!

Черный дятел, или желна - самый крупный из наших дятлов, с ворону. Оперенье матово-черное, а вокруг глаз - белое. У самца верх головы, а у самки затылок малиново-красные. Голос: громкое «крю-крю-крю» или заунывное «клюээ». «Работу» желны легко отличить от подолбов других дятлов - сильно вытянутые по вертикали прямоугольники. Обычно желна избегает соседства с человеком и живет в самых глухих уголках леса.

Зеленый дятел. Размером с галку. Имеет зеленое оперение, лоб и «усы» черные (у самца с красными крапинами), верх головы и шеи красный. Голос: громкий, хохочущий крик «клей-клей-клей».

Наталья Анзигитова, кандидат биологических наук

lovedacha.ru


Смотрите также