Ученые выяснили, почему у дятла не болит голова

Исследование поможет инженерам создать каски и шлемы, которые не уступают в прочности черепу дятла© Архів
Наука и IT 27 октября, 2011, 06:23 1563 1
Добавить в избранное
Череп и клюв дятла содержат небольшие вкрапления эластичных тканей, которые гасят вибрации, что позволяет этим птицам не беспокоиться о головной боли даже после целого дня "столярных" работ.

Китайские ученые снимали дятлов высокоскоростной камерой, создали трехмерную модель их головы и провели с ней виртуальные "краш-тесты", а также исследовали микроструктуру костей черепа, чтобы понять, как эти птицы без вреда для себя могут переносить ежедневно по 12 тысяч ударов головой с перегрузкой в 1 тысячу раз выше ускорения свободного падения.

Группа биологов под руководством Юйбо Фаня из Бейханского университета в Пекине в статье, опубликованной в журнале PLo ONE, делают вывод, что череп и клюв дятла содержат небольшие вкрапления эластичных тканей, которые гасят вибрации, что позволяет этим птицам не беспокоиться о головной боли даже после целого дня "столярных" работ.

Фань и его коллеги - не первые ученые, которых заинтересовали вопросы "почему у дятла не болит голова". В частности, американский офтальмолог Иван Шваб обратил внимание на то, что у дятлов не бывает отслойка сетчатки, черепно-мозговых травм и травм спинного мозга, которых можно было бы ожидать при их "работе".

В 2002 году он опубликовал в British Journal of Ophthalmology статью, в которой отмечал, что кости дятлов имеют губчатую структуру, а нижняя челюсть снабжена хрящевой "прокладкой", смягчающей силу ударов.

Кроме того, перед моментом удара мышцы, удерживающие челюсти, за миллисекунду напрягаются, образуя амортизационную подушку и перераспределяя энергию удара так, что она идет мимо мозга.

В 2006 году Шваб получил необыкновенную популярность благодаря присужденной ему за это исследование пародийной Шнобелевской премии в номинации "орнитология", что он разделил с покойным Филиппом Мэем, также изучал дятлов.

Китайские исследователи признают приоритет коллег, однако отмечают, что прежние исследователи уделяли мало внимания трехмерной кинематике движения дятлов, количественной оценке и исследованию микроструктуры костей птиц.

Фань и его коллеги поймали нескольких больших пестрых дятлов (Dendrocopos major) - самых известных представителей этого семейства, которых можно услышать практически в любом лесу.

Орнитологи посадили птиц в клетке, по периметру которых были установлены высокоскоростные камеры, способные снимать видео разрешением 512 на 512 пикселей с частотой 2000 кадров в секунду. Специальная компьютерная программа следила за движением туловища и клюва дятлов и отмечала каждый момент, когда птица попытался пробить прутья клетки, била в измеритель силы удара или в окружающий ее "тюрьму" пенопласт.

Съемки показали, что при ударе дятлы двигают клюв по стрелковидной траектории, что позволяет снизить нагрузку на череп при минимальном уменьшении силы удара.

Ученые "просветили" несколько "голых" черепов с помощью рентгеновского томографа и электронного микроскопа и составили карту микроструктуры их костей. Затем биологи проверили прочность 12 черепов дятлов с помощью машины для испытания материалов, прикладывая к ним силу в 50 и тысячу ньютонов.

Используя полученные данные, исследователи построили точную компьютерную модель черепа и проанализировали его свойства. Ученые провели виртуальный "краш-тест", сталкивая движущийся череп с жесткой стенкой.

Оказалось, что мозг дятла очень плотно "упакован" в его череп, что помогает птице избежать ненужных столкновений мозга и черепа. Кости черепа состоят из мозаики из относительно твердых фрагментов и более мягких "губок", которые гасят колебания при сжатии. Длинная подъязычная кость, опоясывающий заднюю часть черепа птицы, является своеобразным "ремнем безопасности", нейтрализующим остаточные колебания.

Верхняя половина клюва птицы немного короче нижней, примерно на 1,2 миллиметра. Такое устройство клюва помогает дятлам добиваться наибольшей силы удара при номинальной нагрузке на их череп и мозг. Нижняя половинка клюва "собирает" большую часть вибраций, которые распространяются по нижней, а не верхней части черепа, предохраняющей мозг от травмы.

Авторы статьи полагают, что их исследование поможет инженерам создать каски и шлемы, которые не уступают в прочности черепу дятла.

Читайте также:

Ученые: у чернобыльских птиц - аномально маленький мозг

Птицы-геи способны заводить длительные отношения

Как птицы атакуют самолеты (видео)

Южнокорейские ученые клонировали койота

Узнавайте главные новости первыми — подписывайтесь на наши push-уведомления.
Обещаем сообщать только о самом важном.

Отправить другу Напечатать Написать в редакцию © По материалам РИА Новости / ЕК
Увидели ошибку - контрол+энтер
Наука и IT 27 октября, 2011, 06:23 1563 1
Добавить в избранное
Последние Первые Популярные Всего комментариев: 1
Выбор редакции