Болит ли голова у дятла?

Print PDF

О.В. Левченко, Д.В. Ховрин

Почему дятел, часами непрерывно долбящий клювом по деревьям, не сходит от этого с ума и не получает черепно-мозговой травмы? Скорость клюва в момент удара может составлять 2000 километров в час! Дятел долбит твердую поверхность, прилагая силу, в 1200 раз превосходящую силу тяготения Земли! Дробь черного дятла звучит в диапазоне 1—1,5 кГц, насчитывает около 40 ударов и длится 2—3 секунды, а у большого пестрого дятла она выше и короче — около 4 кГц и 12—16 ударов за 0,6 секунды. Как же выдерживает его мозг бесконечно повторяющиеся сотрясения без вредных для себя последствий, не получает сотрясение, не страдает от отслаивания сетчатки и прочих симптомов «синдрома тряски младенца»?

Адаптация к долблению потребовала от дятлов перестройки мышц шеи, смещения на нижнюю часть черепа затылочного мыщелка, отчего голова приобрела сходство с молотком, насаженным на тонкую рукоятку. Мышцы шеи столь замечательно скоординированы, что, когда дятел наносит удар, его голова и клюв двигаются по абсолютно прямой линии. Если удар будет нанесен хотя бы под небольшим углом, это приведет к кивающим и вращательным движениям головой и повреждению головного мозга, сходного по механизму с диффузным аксональным повреждением. Поэтому отсутствует у дятлов и клиноринхия («переломленность» клюва, измеряемая как угол между линией основания черепа и линией челюстей), что также обусловлено постоянной фронтальной нагрузкой на клюв. А основание клюва «утоплено» в костях черепа и окружено костной губчатой тканью — своеобразный демпфер, амортизирующий удары.

У дятла практически отсутствует субарахноидальное пространство, что исключает подвижность головного мозга в полости черепа и формирование ушиба по механизму противоудара. При ударе устойчивость головного мозга к повреждению зависит от ускорения замедления и времени воздействия данной силы. Было показано, что черепно-мозговую травму у человека вызывает ускорение 300 g при длительности воздействия в одну миллисекунду [6]. При такой же длительности воздействия голова дятла испытывает ускорение замедления 600—1500 g.

Основными факторами, определяющими устойчивость дятла к черепно-мозговой травме, являются малая масса мозга и большая площадь его соприкосновения с передними отделами внутренней поверхности мозгового черепа. Масса головного мозга составляет 1,25—3,95 г, а у человека в среднем 1400 г, что при одинаковых упруго-эластических свойствах делает мозг более устойчивым к ускорению замедления.

При сравнении строения черепа дятла и человека обращает на себя внимание форма мозгового черепа. Если его условно представить в виде полусферы, то у человека она будет обращена основанием книзу — к базальным отделам, а у дятла основанием вперед к клюву (рис. 1). Расчеты, учитывающие все эти факторы, показали, что дятел должен быть устойчивым к ускорению замедлению в 4500—6000 g при длительности воздействия 1 мс, что в несколько раз превосходит регулярно испытываемое им воздействие.

Помимо механизмов защиты головного мозга у дятла должны были сформироваться не менее сложные системы, защищающие глаза от прямого повреждения, отслойки сетчатки. Глазницы занимают большую часть черепа и имеют намного больший объем, чем мозговой отдел. Глазные яблоки отделены друг от друга в средней линии тонкой (приблизительно 0,1 мм) костной межорбитальной перегородкой. В нижнелатеральном направлении глазное яблоко удерживается в основном при помощи отростка квадратной кости, являющейся эволюционным предшественником пирамиды височной кости у млекопитающих.

Глазное яблоко жестко фиксировано в глазнице при помощи связок, а параорбитальная клетчатка плотно соединена с надкостницей глазницы и склерой. У дятла есть склеральные косточки — маленькие кости в склере, которые формируют кольцо от лимба к экваториальной части глазного яблока. Они определяют форму глаза, служат устойчивыми «якорями» для прикрепления ресничных мышц и обеспечивают защиту боковым сторонам глазного яблока, которые находятся за пределами костной полости орбиты.

Глазное яблоко ориентируется в глазнице таким образом, что ось зрения находится под углом 75° относительно сагиттальной линии, а задний полюс сетчатки размещен тангенциально к переднезаднему направлению удара клювом. Таким образом, сила удара направлена не на отрыв, а на соскальзывание сетчатки в сторону. От соскальзывания сетчатку дополнительно предохраняет особый вырост сосудистой оболочки (pecten), проходящий спереди от сетчатки через стекловидное тело до задней поверхности хрусталика.

Во время ударов он наполняется кровью, что приводит к повышению внутриглазного давления и дополнительно прижимает сетчатку (рис. 2). В ходе эволюции дятлы обзавелись своеобразной мигательной перепонкой, которая за мгновение до удара опускается на глазное яблоко спереди и сверху, действуя как «ремень безопасности», не позволяющий глазам в буквальном смысле вылететь из глазниц, и предохраняя от возможного попадания щепок.

Интересные приспособительные механизмы сформировались у дятла, направленные на поиск пищи в выдолбленных ходах. Для обнаружения насекомых в древесине дятлы используют тонкий слух. Сделав пробный удар, птица приникает к коре и прислушивается к шорохам, которыми выдают себя встревоженные личинки. Раздолбив ход насекомого, дятел проверяет присутствие добычи при помощи осязания, зондируя его языком и даже заглядывая в отверстие. Язык у всех дятлов играет роль чуткого зонда и инструмента по извлечению живой добычи из узких ходов. Он очень длинный — часто длиннее, чем тело птицы, тонкий и подвижный, может выдвигаться на всю длину клюва, что обеспечено особым строением подъязычного аппарата. Его рожки прикреплены в области правой ноздри, затем протягиваются на лоб и макушку, разделяясь, огибают череп снизу и сливаются уже в ротовой полости (рис. 3).

Конец языка жесткий, он заострен, обычно несет направленные назад шипы, что позволяет накалывать на него личинку. Покрывающая язык липкая слюна из мощно развитых нижнечелюстных слюнных желез значительно облегчает эту задачу, порой насекомое просто прилипает к языку.

В процессе эволюции дятловые перешли от лазанья при помощи обхватывания веток сильными пальцами к «когтелазанью». Цепляясь за кору острыми изогнутыми когтями, дятлы лучше других древесных птиц могут передвигаться вдоль толстых ветвей, сучьев, стволов, в том числе по вертикальным поверхностям и поверхностям с отрицательным уклоном. По стволу и ветвям дятлы передвигаются прыжками, переставляя ноги одновременно, а не попеременно, как большинство лазающих птиц. По земле дятлы тоже прыгают, а не ходят.

Задерживаясь на стволе для долбления, дятел широко расставляет короткие ноги, обеспечивая себе большую устойчивость. Роль «заднего упора» на стволе дерева вместо пальцев исполняет хвост, у типичных дятлов он жесткий, клиновидный, из 6 пар остроконечных рулевых перьев. При их изнашивании острые кончики стволов перьев могут буквально «впиваться» в кору, обеспечивая лучшее сцепление с субстратом. Опора на «треножник» из лап и хвоста делает очень эффективным передвижение по стволу вверх и вбок, надежно фиксирует птицу при долблении, но дятлы не могут, подобно некоторым мелким когтелазающим воробьиным, спускаться по стволу вниз головой.

Они редко садятся поперек горизонтальной ветки, обхватывая ее пальцами, обычное положение — вдоль ветки, с опорой на хвост.

В России чаще других встречаются черный дятел (желна), седой, в оперении которого много зеленых тонов; большой пестрый, белоспинный, трехпалый и малый пестрый. К дятловым относится и вертишейка, которая совсем не похожа на дятла, она встречается у нас только в теплое время года. В рационе вертишейки преобладают разные виды муравьев, которых она добывает чаще всего в наземных муравейниках или трухлявых пнях. И ей не требуется долбить древесину, как это делают дятлы в их стремлении извлечь из толщи ствола как можно больше грызущих дерево личинок. Поэтому у вертишейки отсутствуют и характерные для дятлов приспособления в строении головы и клюва.

Таким образом, по строению головы и всего тела дятел похож на профессиональный высокоспециализированный инструмент, у которого все органы и системы «заточены» на то, чтобы неутомимо и безболезненно долбить стволы деревьев.

ЛИТЕРАТУРА

1. Коблик Е.А. Разнообразие птиц. Часть 2. — М.: Издательство МГУ, 2001.

2. Gibson L.J. Woodpecker pecking: how woodpeckers avoid brain injury // Journal of Zoology. — 2006. — No 270. — P. 462—465.

3. Gordon D. Woodpeckers, gannets, and head injury // Lancet. — 1976. — Vol. 1. — P. 801—802.

4. May P.R.A., Fuster J.M., Haber J. Woodpecker drilling behaviour: an endorsement of the rotational theory of impact brain injury // Arch. Neurol. — 1976. — No 36. — P. 370—373.

5. May P.R.A., Fuster J.M., Newman P.A. Woodpeckers and head injury // Lancet. — 1976. — No 307. — P. 454—455.

6. Ono K., Kikuchi A., Nakamura M. et al. Human head tolerance to sagittal impact: reliable estimation deduced from experimental head injury using subhuman primates and human cadaver skulls. In Proceedings of the 24th Stapp car crash conference. / Warrendale, PA: Society of Automotive Engineers. — 1980. — P. 101—160.

7. Wygnanski-Jaffe T., Murphy C.J., Smith C. Protec tive ocular mechnisms in woodpeckers // Eye. — 2007. — No 21. — P. 83—89.

Источник Нейрохирургия. 2010. №3.

P.S. Однако сейчас выяснилось, что травмирование таки происходит, у них в мозгах накапливается тот же тау-белок, что у футболистов и прочих спортсменов, играющих головой и травмирующих её, и выступающий индикатором накопления повреждений. Правда может при их сроке жизни в 3-7 лет и не самых сложных задачах рассудочной деятельности, которые они решают, оно и не вредно?