Słynny dźwięk dzięcioła stukającego w pień drzewa może wydawać się prostą czynnością, ale nowe badania ujawniają złożony związek między mięśniami a oddychaniem, który pozwala tym ptakom wykonywać czynności wymagające niesamowitej siły. Podczas gdy większość badań skupiała się na w jaki sposób dzięcioły unikają uszkodzeń mózgu w wyniku powtarzających się uderzeń, najnowsza analiza, opublikowana w Journal of Experimental Biology, bada, dlaczego dzięcioły w ogóle potrafią pukać, ujawniając proces niezwykle podobny do wbijania ludzkich gwoździ.
Imponująca praca całego ciała
Dzięcioły potrafią uderzać setki razy na minutę z siłą 20–30 razy większą niż masa ich ciała. Nie jest to jednak tylko powtarzalny ruch głową. „W rzeczywistości jest to bardzo złożone i wymagające umiejętności zachowanie, które obejmuje poruszanie mięśniami po całym ciele” – wyjaśnia Nicholas Antonson, fizjolog behawioralny na Brown University. Pod rozpoznawalnym „rum-pum-pum” kryje się cichsze „chrząknięcie”, dźwięk wydychanego przez ptaka przy każdym uderzeniu, przypominający jęk tenisisty podczas uderzenia.
Śledzenie ruchów dzięcioła
Aby zrozumieć ten złożony system, Antonson i jego współpracownicy schwytali osiem dzikich dzięciołów siwych (Dryobates pubescens) z terenu Uniwersytetu Browna i okolic. Strategicznie umieścili elektrody w ośmiu różnych mięśniach, które mierzyły sygnały elektryczne wskazujące na skurcz mięśni. Podczas 30-minutowych obserwacji obserwowano, jak dzięcioły wiercą (służą do sondowania i kopania) i stukają (wykorzystują je do komunikacji), nosząc maleńkie, wykonane na zamówienie plecaki rejestrujące sygnały elektryczne zsynchronizowane z szybkim materiałem filmowym nakręconym z szybkością 250 klatek na sekundę. Po kilku dniach obserwacji i rekonwalescencji ptaki wypuszczono.
Podobieństwa do przybijania gwoździ przez ludzi
Badanie ujawniło precyzyjną choreografię mięśni i oddechu, która zmienia ptaka w wysoce wydajną maszynę do opukiwania. Podobnie jak ludzie napinają mięśnie nadgarstków, aby zminimalizować utratę energii podczas wbijania gwoździ, naukowcy zaobserwowali podobne napięcie w niektórych mięśniach szyi dzięcioła. W szczególności odkryli:
- Mięśnie ogona zapewniające stabilność: Ptaki wykorzystują mięśnie ogona do stabilizacji tuż przed uderzeniem.
- Siła mięśni uda: Siła uderzenia zależy przede wszystkim od jednego mięśnia uda.
- Koordynacja mięśni głowy i szyi: Poszczególne mięśnie głowy i szyi odciągają głowę do tyłu po każdym uderzeniu, kurcząc się, zanim inne mięśnie zakończą ruch do przodu, wygładzając szybkie stukanie.
Rola oddychania
Naukowcy zbadali także przepływ powietrza przez syrinx (ptasią krtań), aby określić, czy dzięcioły wstrzymują oddech podczas uderzenia, czy też wydychają podczas ruchu. Podobnie jak ciężarowcy, wstrzymywanie oddechu stabilizuje mięśnie tułowia podczas ruchu, ale dzięcioły siwogłowe przyjęły podejście tenisisty. Mogą bić i wydychać do 13 razy na sekundę, wdychając przez krótki okres 40 milisekund pomiędzy każdym uderzeniem. Co zaskakujące, ta synchronizacja pozostała stała przez kilka uderzeń.
Implikacje dla zrozumienia komunikacji ptaków
Wyniki badania sugerują, że stukanie może być bardziej podobne do śpiewania, niż wcześniej sądzono. Śpiewające ptaki wykorzystują minioddechy do wspierania swoich długich melodii. Praktyka ta, prowadzona przez dzięcioły siwogłowe, zapewnia wgląd w ewolucję niegłosowej komunikacji akustycznej, obszar często pomijany w badaniach na zwierzętach.
Biorąc pod uwagę możliwość „zajrzenia pod maskę” dzięcioła siwogłowego, Antonson planuje kontynuować badanie mechanizmów stojących za ekstremalnymi zachowaniami innych gatunków, aby zobaczyć, jakich wniosków mogą one dostarczyć.
Badanie podkreśla złożoność i elegancję pukania dzięcioła, pokazując, że nawet pozornie proste zachowania wymagają złożonej koordynacji mięśni i oddychania. To nowe spojrzenie na mechanikę pukania dzięcioła zapewnia cenny wgląd w fizjologię i komunikację zwierząt, poszerzając naszą wiedzę o świecie przyrody.
