Защо кълвачите не получават сътресение на мозъка?

Повечето хора са виждали как кълвачите чукат с клюна си по дърветата, издавайки при това характерни звуци. На монотонното им и непрекъснато повтарящо се действие се дължи и наименованието на тези красиви горски птици. Животинките така силно кълват кората на дърветата, че е съвсем логично да се запитаме как при тези мощни удари не се самонараняват. Не става дума обаче за клюна им - той е достатъчно здрав, а за мозъка, който направо е застрашен от сътресение. Учените също се зачудили какво предпазва мозъка на кълвачите при тяхната дейност и намерили отговор на въпроса. За да стигнат до него, използвали анализ на снимки с високоскоростни камери, томография и компютърна симулация.

Установено е, че при всеки свой удар главата на кълвача се движи със скорост от 6 метра в секунда. При това тя се подлага на натоварване, превишаващо хиляди пъти ускорението при свободно падане. В публикувана в изданието Plos One статия китайски учени твърдят, че мозъкът на птицата има специална защита, без която животното не би оцеляло. Според тях тя се дължи на различните дължини на горната и долната част на клюна, както и на порестата структура на плоските кости, които намаляват вибрациите. Изследванията показали още, че подезичната кост също играе съществена роля. Тези наблюдения не са напразни и безполезни, а се очаква да бъдат използвани за създаването на сигурни защитни средства - каски например, за главите на хората. "Ние знаем, че в миналото изследователите просто са се опитвали да намерят причината за запазването на мозъка на птиците здрав. Но сега биологичните механизми ще бъдат използвани в дизайна на защитаващи главата предпазни средства за човека и въобще в промишления дизайн.", разказва Мин Чжан от университета Хонконг.

Учените отдавна изучават анатомията на кълвачите, опитвайки се да разберат защо те не си причиняват никаква вреда, и даже вече има няколко теории. Знае се, че мозъците на тези птици са здраво прилепени към черепа и затова той няма място за движение в черепната кухина. Освен това мозъкът им е по-продълговат по вертикалата, отколкото по хоризонталата, което помага за разпределяне на натоварването върху по-голяма площ. Има обаче и още нещо.

Проведен бил специален експеримент. Две видеокамери фиксирали положението на кълвача, а датчици на клюна му измерили силата на удара. Оказало се, че при удара птицата обръща леко главата си настрани, което се отразява върху разпространението на действащите сили. С помощта на компютърна томография и сканираща електронна микроскопия на черепа на кълвачите експертите изучили всички детайли на неговата микроструктура и определили местата, където има промяна в костната плътност. Данните били използвани за създаването на компютърна симулация, изчисляваща силите, действащи върху главата на птицата. В резултат на нея били установени три фактора, предпазващи мозъка от травми и увреждания.

На първо място е именно подезичната кост, преминаваща около целия череп на кълвача и действаща като своеобразен предпазен колан - особено в първите мигове след удара с клюна. Втора по важност е дължината на горната и долната част на клюна, която е различна. Точно тази асиметрия при предаването на силите от върха на клюна към костта намалява натоварването върху мозъка. И най-накрая експертите установили, че за равномерното разпределение на това натоварване роля играе порестата структура на плоските кости в различни точки на черепа. Крайното заключение е, че комбинацията на тези три фактора, а не някоя отделна специфична особеност, защитават от увреждане мозъка на птицата.