-
В интернете упорно распространялось утверждение, что дятлы избегают сотрясений мозга от ударов клювом, потому что их длинные языки обвивают череп, защищая мозг.
-
Действительно, некоторые ученые в прошлом считали, что длинный язык дятла обеспечивает некую встроенную защиту от повреждения мозга в результате частых и сильных ударов клева.
-
Однако в рецензируемом исследовании 2022 года это утверждение было опровергнуто с помощью покадрового видеоанализа. В этом исследовании было высказано предположение, что черепа дятлов, по-видимому, действуют как жесткие молотки и не обладают встроенной амортизацией.
-
Исследование 2022 года подтвердило результаты другого рецензируемого исследования 2006 года, которое показало, что небольшой, наклоненный мозг дятла и короткая продолжительность его ударов позволяют птице переносить сильные удары по мозгу без необратимых повреждений.
Как дятлу, постоянно бьющемуся головой о стену, удаётся избежать повреждения мозга? Учёные задаются этим вопросом с 1970-х годов, изучая череп и мозг этой трудолюбивой птицы в попытке выяснить, как её привычка биться головой о стену не приводит к необратимым повреждениям мозга.
1 июня 2026 года один из пользователей X поделился популярной теорией (архивированной), написав: «Язык дятла обвивает череп, чтобы защитить мозг во время клевания».
Это утверждение также распространилось в Facebook (архив) и Instagram (архив).
Однако, хотя некоторые сайты, посвященные наблюдению за птицами, пропагандируют эту теорию, и некоторые ученые в прошлом придерживались ее, недавние исследования показали, что языки дятлов имеют мало общего с реальной защитой мозга птицы. Напротив, исследователи выдвигают различные теории, объясняющие, как дятлы избегают повреждения мозга, — идеи, которые вдохновили людей, работающих в таких областях, как безопасность при столкновении и разработка шлемов.
Согласно рецензируемому исследованию, опубликованному в 2006 году (которое было подтверждено другим рецензируемым исследованием 2022 года), дятлы избегают повреждений головного мозга во время клевания благодаря самому движению и небольшому размеру и наклонному положению мозга, а не благодаря длинному языку. Эти факторы в сочетании с короткой продолжительностью отдельных ударов позволяют дятлам выдерживать гораздо более сильные удары, чем те, которые вызывают сотрясение мозга у людей.
Предварительные исследования показывают, что язык обеспечивает некоторую амортизацию.
Первый закон движения сэра Исаака Ньютона гласит, что движущийся объект остается в движении. Поэтому, когда дятлы ударяются головой о твердый объект, например, дерево, во время долбления, их голова останавливается в момент удара о дерево, но мозг ударяется о внутреннюю поверхность черепа. Этот удар называется замедлением.
Из-за замедления и первого закона движения Ньютона ученые долгое время предполагали, что дятлам необходима какая-то встроенная защита для мозга. Птицы клюют деревья, чтобы строить гнезда, находить пищу и общаться друг с другом.
Перегрузки (G) измеряют ускорение или замедление, то есть, насколько быстро объект ускоряется или замедляется. Одна перегрузка эквивалентна силе притяжения Земли. Человек может испытывать более высокие, чем обычно, перегрузки при автомобильной аварии, когда движущийся автомобиль сталкивается с неподвижным объектом. Дятлы испытывают перегрузки, когда их движущаяся голова сталкивается с неподвижным деревом, вызывая резкое замедление. И, по данным Полевого музея естественной истории, клюющий дятел испытывает перегрузки до 1400 g.
Действительно, у дятлов длинные языки, которые обвивают череп. Раньше некоторые исследователи предполагали, что таким образом они защищают свой мозг. По словам Алекса Бонда, главного куратора отдела птиц в Музее естественной истории в Лондоне, у некоторых дятлов язык достигает 10 сантиметров в длину, что составляет примерно треть от общей длины их тела. Птицы используют свои длинные языки, чтобы искать пищу глубоко внутри деревьев.
По словам Бонда, язык дятла обвивает подъязычную кость — совокупность костей и мышц, начинающихся в передней части черепа у верхней части клюва, — проходит между глазами дятла и вокруг черепа, прежде чем соединиться у основания нижней части клюва.
В ранее опубликованных рецензируемых исследованиях утверждалось, что подъязычная кость играет решающую роль в защите мозга птиц от травм, поглощая удары или создавая своего рода страховочный ремень для головы, замедляющий удар при резком торможении.
В других рецензируемых исследованиях говорилось, что особые «губчатые» кости в черепе дятла уменьшают отдачу от мощных ударов.
Между тем, исследователи в других рецензируемых научных работах выдвинули теорию о том, что черепа дятлов эволюционировали таким образом, чтобы эффективно перенаправлять ударные волны от клевания, рассеивая воздействие на голову и мозг птиц по всему их телу.
Другие исследования меньше внимания уделяют языку, больше – анатомии в целом.
Однако некоторые исследования, датируемые 1970-ми годами, ставили под сомнение, помогают ли языки дятлов предотвращать повреждения от клевания или же им вообще необходима амортизация.
В 1976 году группа исследователей написала: «Было высказано предположение, что удар смягчается гибким хрящом, соединяющим основание клюва с костями черепа. Однако если бы этот хрящ поглощал большую часть удара, клюв был бы не очень эффективен при сверлении отверстий».
В области исследований дятлов эти сомнения сохранялись годами. Затем, в 2022 году, исследователи из Антверпенского университета покадрово проанализировали высокоскоростное видео и показали, что черепа дятлов на самом деле остаются жесткими во время долбления, и птицам, по-видимому, не нужно смягчать удары. Напротив, в исследовании 2022 года под названием «Дятлы минимизируют черепную амортизацию ударов» утверждалось, что птицы используют свои черепа и клювы как «жесткие молотки».
Ведущий автор исследования, Сэм ван Вассенберг, объяснил в видеоролике, что обычный жесткий молоток может оставить вмятину на дереве, но молоток со встроенной амортизацией «просто плохой молоток».
Исследование 2022 года подтвердило результаты более раннего исследования 2006 года, которое показало, что дятлы избегают сотрясений мозга, потому что их головы и мозг намного меньше и расположены иначе, чем у человека. Эти факторы позволяют им выдерживать более сильные торможения без необратимых повреждений.
Профессор Лорна Гибсон из Массачусетского технологического института является автором исследования 2006 года. В серии видеороликов 2018 года Гибсон объяснила: «Размер имеет значение. Чем меньше мозг, тем большее замедление он может выдержать». Гибсон сказала:
Можно сказать, что существует три фактора, которые позволили дятлам выдерживать такие сильные замедления. Первый — это небольшой размер их мозга, который в восемь раз превышает допустимые значения. Второй — это ориентация мозга, которая в два раза увеличивает эти значения. И третий — это продолжительность удара, которая в четыре раза увеличивает эти значения. Таким образом, общий коэффициент составляет 64. Мозг дятла должен быть способен выдерживать замедления примерно в 64 раза сильнее, чем человеческий мозг, без повреждений.
Гибсон обнаружил, что дятлы могут выдерживать замедление до 6000 G при ударах когтями, длящихся от половины миллисекунды до одной миллисекунды, без повреждения мозга. Для сравнения, по словам Гибсона, у людей повреждение мозга происходит при замедлении около 100 G в течение 3–15 миллисекунд — меньшая сила, но более длительный период времени по сравнению с ударом когтя дятла.
В итоге…
На протяжении многих лет циркулировало множество теорий о том, как дятлы защищают свой мозг от травм. Однако недавние исследования отошли от давнего предположения о том, что птицы каким-то образом смягчают удары клевания по своему мозгу. Если бы анатомия птиц действительно смягчала удары, это лишь уменьшило бы их силу, как показало исследование 2022 года.
Исследование 2022 года подтвердило выводы Гибсона 2006 года и показало, что черепной скелет дятла «используется как жесткий молоток для повышения эффективности долбления, а не как амортизирующая система для защиты мозга». Вместо этого Гибсон указал на три фактора — размер мозга, ориентация мозга и продолжительность удара во время долбления, — которые позволяют дятлам выдерживать более сильные удары, чем люди, без повреждения мозга.
Что касается их языков — хотя подъязычная кость и обхватывает череп птиц, недавние исследования не подтверждают теорию о том, что она функционирует как ремень безопасности или амортизатор, замедляющий удар при торможении.
Источники:
Чаппелл, Билл. «Картонный шлем к вашему картонному велосипеду». NPR, 12 декабря 2012 г. NPR, https://www.npr.org/sections/thetwo-way/2012/12/12/167111810/a-cardboard-helmet-to-go-with-your-cardboard-bike.
Гибсон, Л. Дж. «Клевание дятлов: как дятлы избегают травм головного мозга». Журнал зоологии, том 270, № 3, ноябрь 2006 г., стр. 462–65. DOI.org (Crossref), https://doi.org/10.1111/j.1469-7998.2006.00166.x.
Хейсман, Ребекка. «Удивительные секреты языков дятлов». Американская организация по охране птиц, 10 июня 2021 г., https://abcbirds.org/blog21/woodpecker-tongues/.
Чонг, Чжэ-Ён и др. «Естественный дефлектор напряжения на голове? Механическая и функциональная оценка костей черепа дятла». Расширенная теория и моделирование, том 2, № 4, апрель 2019 г., стр. 1800152. DOI.org (Crossref), https://doi.org/10.1002/adts.201800152.
Ли (李扬), Ян и др. «Как дятел защищает свой мозг от сотрясения во время клевания по сравнению с курицей и голубем». AIP Publishing, 1 июня 2020 г., https://pubs.aip.org/aip/adv/article/10/6/065001/991281/How-woodpecker-protects-its-brain-from-concussion.
Мэй, Филип Р. А. и др. «Дятлы и травмы головы». The Lancet, том 307, № 7973, июнь 1976 г., стр. 1347–48. DOI.org (Crossref), https://doi.org/10.1016/S0140-6736(76)92675-1.
Видео MITx. «Как дятлы избегают травм головного мозга, сегмент 6: Объяснение: размер имеет значение». YouTube, 15 авг. 2018 г., https://www.youtube.com/watch?v=a87TTL_c8_0&t=134s.
Музей естественной истории. «Что особенного в языке дятла? | Удивительная наука». YouTube, 13 февраля 2023 г., https://www.youtube.com/watch?v=kYMAKChBMj8&t=12s.
Ван Вассенберг, Сэм и др. «Дятлы минимизируют черепное поглощение ударов». Current Biology, том 32, № 14, июль 2022 г., стр. 3189-3194.e4. DOI.org (Crossref), https://doi.org/10.1016/j.cub.2022.05.052.
Ван Личжэнь, Сюйфэн Ню и др. «Влияние микроструктуры губчатой кости в разных частях черепа дятла на устойчивость к ударным повреждениям». Журнал наноматериалов, под редакцией Сяомина Ли, том 2013, № 1, январь 2013 г., стр. 924564. DOI.org (Crossref), https://doi.org/10.1155/2013/924564.
Ван Личжэнь, Джейсон Так-Ман Ченг и др. «Почему дятлы сопротивляются травмам головы: биомеханическое исследование». PLOS ONE, том 6, № 10, октябрь 2011 г., стр. e26490. PLoS Journals, https://doi.org/10.1371/journal.pone.0026490.
«Что такое перегрузка? Как рассчитать перегрузку?» HowStuffWorks, 1 января 1970 г., https://science.howstuffworks.com/science-vs-myth/everyday-myths/question633.htm.
«Что мозг дятла может рассказать нам о сотрясениях мозга». Музей Филда, 2 февраля 2018 г., https://www.fieldmuseum.org/blog/what-woodpecker-brains-can-tell-us-about-concussions.