Het iconische geluid van een specht die tegen een boomstam trommelt lijkt misschien een simpele handeling, maar nieuw onderzoek onthult een verfijnd samenspel van spieren en ademhaling waardoor deze vogels ongelooflijke prestaties kunnen leveren. Hoewel de meeste onderzoeken zich hebben geconcentreerd op hoe spechten hersenletsel vermijden bij herhaalde botsingen, onderzoekt deze laatste analyse, gepubliceerd in het Journal of Experimental Biology, waarom ze überhaupt in staat zijn om te hameren, waardoor een proces wordt blootgelegd dat opmerkelijk veel lijkt op menselijk hameren.
Een inspanning van het hele lichaam
Spechten kunnen honderden keren per minuut toeslaan met krachten die 20 tot 30 maal hun lichaamsgewicht bedragen. Dit is echter slechts een repetitieve hoofdbeweging. “Het is eigenlijk heel moeilijk en vaardig gedrag waarbij spieren door het hele lichaam bewegen”, legt Nicholas Antonson uit, een gedragsfysioloog aan de Brown University. Onder hun herkenbare ‘rum-pum-pumming’ schuilt een stiller ‘grunt-grunt-grunt’ – het geluid van de vogels die uitademen bij elke slag, net zoals een tennisspeler kreunt tijdens een slag.
Spechtbeweging volgen
Om dit complexe systeem te begrijpen, hebben Antonson en zijn collega’s acht wilde donzige spechten (Dryobates pubescens) gevangen van de Brown University-campus en omliggende gebieden. Ze plaatsten strategisch elektroden in acht verschillende spieren, die elektrische signalen maten die spiercontractie aanduiden. Tijdens observatieperioden van 30 minuten werden de spechten geobserveerd terwijl ze boorten (gebruikt voor sonderen en uitgraven) en tikken (gebruikt voor communicatie), terwijl ze kleine, op maat gemaakte rugzakken droegen die elektrische signalen registreerden, gesynchroniseerd met hogesnelheidsvideo gefilmd met 250 frames per seconde. Na een paar dagen observatie en herstel werden de vogels vrijgelaten.
Overeenkomsten met menselijk hameren
Het onderzoek bracht een precieze choreografie van spieren en ademhaling aan het licht die de vogel in een zeer efficiënte hamermachine verandert. Net zoals mensen de polsspieren verstijven om energieverlies tijdens het hameren te minimaliseren, observeerden de onderzoekers een soortgelijke verstijving in sommige nekspieren van de specht. Concreet vonden ze:
- Staartspieren ter ondersteuning: Vogels zetten zich vlak voor een aanval schrap met behulp van hun staartspieren.
- Heupspierkracht: De kracht van de slag wordt voornamelijk bepaald door een enkele spier in de heup.
- Hoofd- en nekspiercoördinatie: Verschillende hoofd- en nekspieren trekken het hoofd na elke slag naar achteren en trekken samen voordat andere spieren de voorwaartse beweging voltooien, waardoor het snelle drummen wordt verzacht.
De rol van adem
De onderzoekers onderzochten ook de luchtstroom door de syrinx (de stembox van de vogel) om te bepalen of spechten hun adem inhouden tijdens botsingen of uitademen tijdens de beweging. Net als bij gewichtheffers stabiliseert het inhouden van de adem de kernspieren tijdens een beweging, maar donzige spechten kozen voor de aanpak van een tennisspeler. Ze kunnen tot 13 keer per seconde slaan en uitademen, waarbij ze tussen elke slag een korte periode van 40 milliseconden inademen. Opmerkelijk genoeg bleef deze timing consistent bij meerdere tikken.
Implicaties voor het begrijpen van vogelcommunicatie
De bevindingen van het onderzoek suggereren dat drummen meer op zingen lijkt dan eerder werd aangenomen. Zangvogels gebruiken mini-ademhalingen om hun lange melodieën te ondersteunen. Valse spechten die zich met een soortgelijke praktijk bezighouden, bieden inzicht in de evolutie van niet-vocale akoestische communicatie, een domein dat vaak over het hoofd wordt gezien in onderzoek naar het dierenrijk.
Na een “kijkje onder de motorkap” te hebben genomen bij donzige spechten, is Antonson van plan door te gaan met het onderzoeken van de mechanismen van extreem gedrag van andere soorten, om te zien welke inzichten ze zouden kunnen opleveren.
Het onderzoek benadrukt de complexiteit en elegantie van het hameren van de specht, en toont aan dat zelfs ogenschijnlijk eenvoudig gedrag een verfijnde coördinatie van spieren en ademhaling met zich meebrengt. Deze nieuwe kijk op de mechanica van spechten biedt waardevolle inzichten in de fysiologie en communicatie van dieren, waardoor ons begrip van de natuurlijke wereld wordt vergroot.
