Нехай вас не вводить в оману їхній м’який пух та гарні обличчя – дятли це насправді надзвичайно міцні створіння, здатні довбати деревину із силою, що у 30 разів перевищує їхню власну вагу, одночасно напружуючи все своє тіло, перетворюючи його на своєрідний молот, і видаючи короткий хрипкий звук. Дослідники з Університету Брауна – одного з найстаріших та найпрестижніших вищих навчальних закладів Сполучених Штатів, розташованого в місті Провіденс, штат Род-Айленд – зацікавилися тим, що відбувається не лише у черепі дятла, а й у всьому його тілі під час довбання.
Ми вже багато знаємо про те, як будова тіла дятла оберігає його голову від травм під час довбання зі швидкістю до 6 метрів за секунду, витримуючи сповільнення, що більш ніж у 1000 разів перевищує силу гравітації. А також про те, як його надзвичайно довгий язик ховається і обгортається навколо мозку, коли не використовується, забезпечуючи додаткову амортизацію. Однак більшість досліджень досі зосереджувалися на механіці дзьоба та голови.
«Ми задавалися питанням – звідки береться вся ця міць? – сказав співавтор дослідження Метью Фуксджагер, професор екології, еволюції та організмової біології в Університеті Брауна, який вивчає дятлів вже понад десятиліття. – Звідки береться захист? Ці питання стимулювали наше дослідження, яке застосувало підхід, що охоплює все тіло».
У рамках дослідження вчені спіймали вісім диких пухнастих дятлів (Picoides pubescens) – невеликий вид, що є поширеним на Північноамериканському континенті, який зазвичай мешкає в лісах, садах та парках. Ці маленькі птахи, що важать менше 30 грамів, були зняті на високошвидкісну камеру протягом трьох днів, під час того, як вони довбали та стукали по твердій деревині. Дослідники також записували електричні сигнали в м’язах – від голови до хвоста – щоб визначити, які ділянки тіла задіяні під час роботи. Потім у шести птахів було виміряно дані тиску повітря з частини їхніх дихальних шляхів, а у двох інших – повітря, що видихається через їхні голосові зв’язки. Ці відеоматеріали, зняті з частотою 4 мілісекунди на кадр, були зіставлені з отриманими даними, що дозволило зробити значні нові відкриття щодо біології цих птахів та їхньої поведінки.
Надзвичайна м’язова координація
Хоча м’язова сила, можливо, не є першою фізичною характеристикою, яка спадає на думку при погляді на таких маленьких птахів, як пухнастий дятел, вчені виявили, що м’язи відіграють вагому роль у забезпеченні їхнього довбаючого руху. Це – командна робота всього тіла, при цьому особливо задіяні м’язи передньої частини шиї, живота, хвоста та згиначі стегна. По суті, під час довбання птахи напружували свої тіла таким чином, що надавали реальної сили їхньому довбаючому удару – ніби перетворюючи себе на молот, щоб вдаряти дзьобом і вбивати його в деревину.
«Вони задіюють м’язи голови, шиї, стегон, живота та хвоста, – зазначив провідний автор Ніколас Антосон, науковий співробітник з екології, еволюції та організмової біології в Університеті Брауна, – по суті, використовуючи все своє тіло, щоб сформувати скоординований молот, при цьому шия напружується при контакті так само, як людські зап’ястя при розмахуванні молотком».
Синхронізація дихання та руху
Більше того, спеціалізоване одностороннє дихання птахів синхронізувалося з їхніми довбаючими рухами, активно виштовхуючи повітря із силою – наче стогін, який видає тенісист під час удару по м’ячу – щоразу, коли дзьоб контактував із деревиною. Цей швидкий, мініатюрний «хрип» допомагає збільшити потужність кожного удару.
«Відомо, що такий тип дихального патерну генерує більшу ко-скорочення мускулатури тулуба», – пояснив Антосон.
Під час швидких періодів стукання дятли робили «міні-вдихи» між кожним ударом – тип дихального патерну, який раніше був зафіксований лише у співочих птахів. Це перший випадок, коли його спостерігали у видів, що використовують його не для вокальної комунікації.
«Ці відкриття розширюють наше розуміння зв’язків між диханням, фізіологією м’язів та поведінкою для виконання екстремальних рухових подвигів та подолання екологічних викликів», – додав Антосон.
Вражаюча майстерність та соціальна роль
Неймовірно, але птахи були здатні вдаряти по деревині із силою, що сягала до 30 разів їхньої власної ваги, поєднуючи кожен удар зі своїм диханням – до 13 вдихів за секунду – щоб діяти як одна потужна довбаюча машина. Така поведінка є також важливим інструментом для соціальної комунікації між птахами.
«Ці прояви, що включають рух тіла – чи то танець, чи жест, чи навіть вокалізація – є способом передачі інформації іншій особі або групі, – сказав Фуксджагер. – У випадку довбання дятлами, вони не просто виконують просту дію з надзвичайною швидкістю. Вони координують усі м’язи свого тіла та дихальну систему, щоб дозволити собі виконати вражаюче досягнення. Це більше, ніж швидкість – це питання надзвичайної майстерності».
Дослідники зазначають, що таку цілісну координацію тіла люди оцінюють в інших, навіть не усвідомлюючи цього.
«Коли ви дивитеся, як хтось виступає на «American Idol», і ви судите, чи є він хорошим або поганим співаком, ви несвідомо оцінюєте його вокальні рухові здібності, і те, як він також може координувати рухи свого тіла та дихання для створення фізичної демонстрації», – сказав Фуксджагер.
Результати дослідження були опубліковані в науковому виданні «Journal of Experimental Biology».
