Ученые из Бельгии опровергли гипотезу, почему у дятлов не бывает сотрясения мозга
Ученые из Бельгии опровергли гипотезу о строении черепа дятла. В ней говорилось, что он тверже и амортизирует удары о ствол дерева. Оказалось, голова дятла эволюционировала в сторону развития эффективности клевания, а не защиты мозга. Размер и форма черепной коробки обеспечивают такое внутричерепное давление, при котором мозг дятла находится в безопасности. Результаты этих исследований уже опубликованы в журнале Current Biology.
Исследователи задавались вопросом, почему дятлы при стуке головой о дерево не получают сотрясение мозга. Они предполагали, что строение черепа данных птиц должно как-то смягчать удары. Такая гипотеза не имела логического объяснения, поскольку любое поглощение или рассеивание кинетической энергии черепом должно было ухудшить способность птицы долбить древесину, но этого не происходило. И вряд ли должно было появиться в процессе эволюции.
И вот ученые из Университета Антверпена в Бельгии нашли опровержение гипотезе. Они показали, что головы дятлов больше походят на конструкцию молотков, чем на конструкцию защитных шлемов.
В исследованиях проанализировали видеозаписи на высокой скорости долбления коры деревьев дятлами трех видов (Dendrocopos major, Dryocopus pileatus и Dryocopus martius). Учёные количественно оценили замедление ударов во время клевания, а потом разработали биомеханические модели черепов птиц приведенных видов. Результаты показали, что голова дятлов создана для повышения эффективности клевания, а не для защиты мозга. И любая амортизация черепа была бы невыгодной и энергозатратной для дятлов.
Далее исследователи решили выяснить, почему такие динамичные удары не наносят вред мозгу дятлов. Ведь у человека или обезьяны было бы сотрясение. Исследователи провели численное моделирование влияния размера и формы черепной коробки на внутричерепное давление. Выяснилось, что давление обеспечивает безопасность мозга дятла, включая сильные удары. Все из-за силы воздействия — она ниже действующей на мозг. Однако дятлы все же могут получить черепно-мозговую травму. К примеру, если по ошибке будут сильно долбить металл.
Если бы гипотеза с упрочненным черепом была справедлива, то в процессе эволюции вполне могли бы быть дятлы с увеличенными головами и сильными мышцами шеи. Но и в этом случае их мозг и череп были бы таких размеров, что удары стали бы опасны.
Данные результаты работы имеют и некоторое практическое применение. Раньше инженеры вдохновлялись старым представлением анатомии черепного скелета дятла во время разработки амортизирующих материалов и шлемов. Учитывая новые исследования, показывающие, что строение головы дятла сводит к минимуму поглощение ударов, для человека это, возможно, не лучшая идея.
