Как огромный язык помогает дятлу выдерживать удары в тысячу раз сильнее земной гравитации

Когда дятел долбит дерево со скоростью 20 ударов в секунду, его голова испытывает перегрузки, которые убили бы любое другое живое существо. Удар клювом создаёт силу, в 1000 раз превышающую земное притяжение, а за день птица наносит до 12 000 таких ударов. Как птичий мозг не превращается в кашу?

Ключевую роль играет язык. Да, язык. Если бы человеческий язык был пропорционален языку дятла, он достигал бы 60 см в длину и обматывался вокруг нашей головы подобно шарфу. Звучит жутко, давайте разберёмся, где дятел прячет свой длинный аппарат.

Язык как амортизатор

У большинства птиц язык крепится к подъязычной кости (гиоиду) в нижней части клюва. Но у дятлов эволюция создала уникальный механизм, позволяющий им выдерживать силы, превышающие земное притяжение. Их гиоидный аппарат напоминает эластичный ремень безопасности: он начинается у основания клюва, огибает череп, проходит над глазницами и закрепляется в правой ноздре. Сам язык, который может быть втрое длиннее клюва, складывается в этой сложной системе подобно пружине.

Когда дятел бьёт по дереву, мышцы вокруг гиоида мгновенно напрягаются, создавая защитный «кокон» для мозга. Язык и его поддерживающая структура поглощают 99,7% энергии удара, распределяя нагрузку по черепу. Это похоже на то, как сминаемые зоны в автомобиле защищают водителя при аварии.

Но язык является лишь одним из инструментов защиты мозга дятла. Дополнительную защиту представляет почти полное отсутствие спинномозговой жидкости: мозг плотно прилегает к черепу, из-за чего не отскакивает при ударе клювом. Вместо этого между черепом и мозгом располагается прослойка в виде губчатой кости, призванная служить амортизатором при ударах. Клюв дятла тоже особенный, на самом кончике он немного пружинящий, это позволяет гасить самые сильные вибрации.

Но всего этого было бы недостаточно, если бы у дятлов был большой мозг, поэтому природа наградила их мозгом меньше, чем у многих птиц, чтобы снизить риск травм.

Кроме перечисленных адаптаций у дятлов есть маленькие приспособления, «улучшающие качество жизни»: третье веко, защищающее глаза от летящих осколков дерева, крестообразные лапы с четырьмя пальцами — два пальца вперёд и два назад, чтобы надёжно зафиксировать птицу на стволе.

Разные виды — разные стратегии

Интересно, что разные виды дятлов используют язык немного по-разному. Например, большой пёстрый дятел сначала пробивает кору и вытаскивает личинок своим липким языком. Зелёный дятел питается преимущественно муравьями, поэтому его язык отличается рекордной длиной — до 10 см, также он покрыт липкой слизью. Наконец, желна (чёрный дятел) глубже всех проникает в древесину благодаря своим крупным размерам и сильному клюву, однако его липкий язык хоть и выступает всего на 5-5,5 см за границы клюва, имеет специальные зазубрины, помогающие вытаскивать насекомых.

А у молодых птенцов язык сначала короткий, но по мере взросления гиоидные «рога» удлиняются и оборачиваются вокруг черепа. Интересная особенность на самом деле является адаптацией, потому что длинный язык помешал бы вскармливанию птенцов. Отрастание гиоидного аппарата является длительным процессом, который заканчивается с взрослением птицы.

Дятлы вдохновляют учёных

Удивительные эволюционные особенности дятлов привлекают учёных и инженеров со всего мира. Амортизационные приспособления головы дятлов находят применение в разработке защитных шлемов, гибких роботизированных конструкций, имитирующих распределение нагрузки в черепе птицы. Конструкции по мотивам природы используются даже в аэрокосмической промышленности для защиты чувствительной электроники от ударных нагрузок.

Но главный вывод в другом: эволюция умнее человека, природа может принимать очень странные формы, но любое решение, любая форма являются продуманными и идеально выполняют свою задачу. Человеку остаётся только наблюдать, как природа решает инженерные задачи, и пытаться применить это на благо своего рода.