Голова не болит у дятла а у дятла и не должна

Дэвид Юханз пишет:

«Каждый раз во время удара по дереву голова дятла испытывает напряжение, равное 1000 силам гравитации. Это более чем в 250 раз больше напряжения, испытываемого космонавтом во время запуска ракеты… У большинства птиц кости клюва соединены с костями черепа — кости, окружающей мозг. Но у дятлов череп и клюв отделены друг от друга тканью, похожей на губку. Именно эта «подушка» принимает на себя основной удар каждый раз, когда клюв дятла вонзается в дерево. Амортизатор дятлов настолько хорошо работает, что, по мнению ученых, человек не придумал еще ничего лучшего».

Кроме того, и клюв, и сам мозг дятла окружены специальной подушкой, которая смягчает удары. 5. Во время «бурильных работ» голова дятла движется со скоростью, более чем в два раза превышающей скорость пули при выстреле. При такой скорости любой удар, нанесенный хотя бы под небольшим углом, просто разорвал бы мозг птицы. Однако мышцы шеи у дятла настолько хорошо скоординированы, что его голова и клюв движутся синхронно по абсолютно прямой линии. Более того, удар поглощается специальными мышцами головы, которые оттягивают череп дятла от клюва каждый раз, когда он совершает удар.

6. Дятел имееь чрезвычайно крепкий клюв, которого нет у большинства других птиц. Его клюв достаточно сильный, чтобы входить с силой в дерево и при этом не складываться как гармошка. Ведь дятел стучит им по дереву со скоростью около 1000 ударов в минуту (почти в два раза больше скорости боевого автомата), а его скорость в момент удара составляет до 2000 км в час.

7. Кончик клюва дятла имеет форму зубила, и подобно резцу он способен проникнуть в самое твердое дерево. Однако, в отличие от строительного инструмента, его никогда не нужно затачивать!

8. Два пальца на лапке дятла направлены вперед, а два – назад. Именно такое строение помогает ему легко перемещаться вверх, вниз и вокруг стволов деревьев (у большинства птиц три пальца направлены вперед, а один – назад). К тому же, система подвешивания, которая включает сухожилия и мышцы ног, острые когти и жесткие перья хвоста, на кончиках которых находятся шипы для опоры, позволяет дятлу поглощать силу молниеносно повторяющихся ударов.

9. Когда дятел стучит по дереву со скоростью до 20 раз в секунду, его веки каждый раз закрываются за мгновение до того момента, когда его клюв приближается к своей цели. Это своего рода механизм защиты глаз от щепок. Закрытые веки также удерживают глаза и не дают им вылететь наружу.

10. В недавном исследовании ученые из калифорнийского университета в Беркли обнаружили четыре противоударных преимущества дятлов: «Твердый, но эластичный клюв; жилистая пружинистая структура (гиоид, или подъязычная кость), которая охватывает весь череп и поддерживает язык; область губчатой кости в голове; способ взаимодействия черепа и спинномозговой жидкости, подавляющий вибрацию» Система поглощения удара дятла основана не на одном каком-то факторе, а является результатом комбинированного действия нескольких взаимозависимых структур.

с

Дятлы обитают в лесах по всему свету, кроме Австралии, и везде занимаются одним и тем же — долбят деревья, чтобы достать из-под коры насекомых или добыть древесного сока. Кроме того, исполняя на деревьях ударные композиции, самцы привлекают самок. Когда дятлы долбят по дереву, их голова движется со скоростью 7 метров в секунду, и когда клюв встречается с деревом, голова испытывает удар, сила которого более чем в 1000 раз превышает силу земного тяготения. Между тем известно, что человеку, чтобы получить сотрясение мозга, достаточно силы, которая лишь в 80 раз превышает силу земного тяготения. Очевидно, у дятлов голова устроена как-то по-особенному, ведь их клюв не ломается и они не падают с деревьев с сотрясением мозга. Отвести удар от мозга и рассеять его силу им помогает ряд анатомических особенностей.

Начнём с клюва. Верхняя его часть называется надклювье, а нижняя — подклювье. У всех птиц надклювье и подклювье состоят из челюстных костей, покрытых роговым чехлом, или рамфотекой. Рамфотека мягче кости, и когда дятлы работают клювом, она самозатачивается. Кроме того, у дятлов есть особенность в устройстве костей клюва и их рогового чехла. Костная часть верхней половинки клюва чуть-чуть короче костной части нижней половинки, а роговой чехол надклювья чуть длиннее спереди и сзади рогового чехла подклювья.

Теперь представим, что происходит в клюве, когда дятел бьёт по дереву. Относительно мягкая и эластичная роговая часть гасит удар, но не полностью. Те вибрации, которые не поглотились в роговой части клюва, идут дальше и встречают твёрдую его часть. При этом часть ударной силы, которая распространяется по надклювью, уходит в подклювье. Из мягкой и вязкой среды вверху часть удара уходит вниз, в более плотную часть подклювья, потому что в плотной среде ударным вибрациям проще распространяться и потому, что именно нижняя плотная часть встречает удар раньше, чем верхняя. Несовпадение в размерах костной и роговой частей обеих половинок позволяет перераспределить удар так, чтобы из подклювья ударная сила уходила из головы в тело, не затрагивая череп. То есть клюв сначала смягчает удар, а потом отводит его от мозга.

Но так удаётся обезвредить не весь удар: надклювье немного длиннее подклювья и испытывает большее давление при ударе. Какая-то часть ударных вибраций всё-таки идёт по надклювью к черепу. И тут на их пути встаёт подъязычная кость, или гиоид. Подъязычная кость есть и у человека, располагается она, как легко догадаться, под языком и служит для него опорой. Кроме того к ней крепятся мышцы глотки и некоторые мышцы шеи. У дятлов подъязычная кость очень увеличена и затейлива по строению: начинаясь под языком, она разделяется сзади на два отростка, которые тянутся слева и справа, огибают трахею и позвоночник, идут через весь затылок, через темя и лоб, огибают сверху глаза и соединяются в ноздрях. Передняя часть гиоида у дятлов тоже очень сильно удлинена — это такой костно-хрящевой штырь, идущий внутри языка.

В поисках корма дятлы в прямом смысле работают языком, обшаривая им отверстия и полости в древесине. Тонкий, сильный, длинный (у некоторых видов он в несколько раз длиннее клюва), липкий от слюны, усеянный шипиками язык помогает дятлам доставать насекомых из их убежищ. Чтобы язык был одновременно очень длинным, очень сильным и чтобы его можно было при желании высунуть достаточно далеко, дятлам нужна именно такая странная подъязычная кость. Она не только очень большая, но ещё и очень гибкая: выталкивая язык из клюва, отростки подъязычной кости сближаются, чтобы язык высунулся как можно дальше, а в расслабленном состоянии они расходятся, помогая языку спрятаться. Для такой работы нужна надёжная точка опоры, поэтому подъязычная кость огибает череп и крепится в носу.

Гиоид не только помогает дятлам работать языком. Наверняка кто-то уже догадался, что длинная подъязычная кость, огибающая череп, смягчает удар, который распространяется от кончика клюва по надклювью. То есть подъязычная кость — это что-то вроде пояса безопасности: ударная сила идёт по подъязычной кости вокруг черепа к языку, не касаясь мозга. Играет роль и сама структура подъязычной кости. Не вдаваясь в подробности, можно сказать, что по сравнению с обычными костями она как бы вывернута наизнанку. Если в обычных костях сердцевина менее плотная, чем внешний слой, то у подъязычной кости дятлов, наоборот, внешний слой менее плотный и более эластичный, чем сердцевина. Поэтому в целом подъязычная кость у дятлов более гибкая, она не ломается, когда птицы орудуют своим мощным и сильным языком, и лучше поглощает ударные вибрации.

Однако и после подъязычной кости остаётся какая-то ударная сила, которая идёт к черепу. И тут в дело вступает следующая линия защиты — собственно кости черепа. Их строение можно представить как своеобразный бутерброд, в котором между двумя внешними слоями плотного костного вещества лежит менее плотная «начинка». Если посмотреть, как выглядит эта «начинка» у какой-нибудь другой птицы, то мы увидим множество костных разветвлённых мостиков, соединяющих оба внешних слоя «бутерброда». У дятла же пространство между слоями плотного вещества в костях черепа заполнено пластинами, которые лежат более или менее параллельно внешним плотным слоям и накладываются друг на друга (хотя и вертикальные перемычки тоже есть). Если уж совсем сильно упростить, то можно представить себе два бутерброда: в одном сыр, колбаса или что-нибудь ещё, как и полагается, лежат между слоями хлеба, а в другом сыр с колбасой стоят вертикально. Вот первый бутерброд и будет похож на кости черепа дятла. Именно такой костный «бутерброд» лучше поглощает ударную волну: благодаря пластинкам внутри кости ударные вибрации рассеиваются в стороны и слабеют.

Биомеханические исследования говорят о том, что у дятлов главную роль в противоударной защите играют устройство клюва, который отводит силу удара от мозга, и подъязычная кость с костями черепа, которые смягчают и рассеивают ударные вибрации. Только вместе, а не по отдельности, они эффективно защищают мозг от повреждений. Но дятлы перестраховались: у них есть ещё пара анатомических особенностей, защищающих от сотрясения мозга. Как у всех птиц и зверей, мозг дятлов не прилегает вплотную к костям черепа — между ним и черепом остаётся небольшое пространство, заполненное особой жидкостью. От сильного удара мозг начинает «болтаться» в этой жидкости, стукаясь о череп изнутри. Чем больше пространство, тем сильнее удар. У дятлов это пространство меньше, чем у других птиц, и на самом мозге у них меньше выпуклостей, так что если какие-то остатки ударной волны доходят до мозга, они его не травмируют.