Знаменитый звук постукивания дятла о ствол дерева может показаться простым действием, но новые исследования показывают сложную взаимосвязь мышц и дыхания, позволяющую этим птицам совершать действия, требующие невероятной силы. В то время как большинство исследований были сосредоточены на том, как дятлы избегают травм головного мозга при многократных ударах, этот новейший анализ, опубликованный в Journal of Experimental Biology, исследует почему они вообще могут стучать, обнаруживая процесс, удивительно похожий на человеческое забивание гвоздей.
Внушительная работа всего тела
Дятлы могут наносить удары сотни раз в минуту с силой в 20–30 раз превышающей вес их тела. Однако это не просто повторяющееся движение головы. «Это на самом деле очень сложное и умелое поведение, которое включает в себя движение мышц по всему телу», — объясняет Николас Антонсон, поведенческий физиолог из Университета Брауна. Под их узнаваемое «рум-пум-пум» скрывается более тихий «хрюк-хрюк», — звук выдоха птицы при каждом ударе, подобно тому, как теннисист стонет во время удара.
Отслеживание движений дятла
Чтобы понять эту сложную систему, Антонсон и его коллеги поймали восьмерых диких дятлов-сероголовых (Dryobates pubescens) с территории Университета Брауна и окрестностей. Они стратегически вставили электроды в восемь различных мышц, которые измеряли электрические сигналы, указывающие на сокращение мышц. Во время 30-минутных периодов наблюдения за дятлами наблюдали за сверлением (используется для зондирования и раскопок) и постукиванием (используется для общения), одетыми в крошечные, изготовленные на заказ рюкзаки, записывающие электрические сигналы, синхронизированные с высокоскоростной съемкой, снятой с частотой 250 кадров в секунду. Через несколько дней наблюдения и восстановления птиц выпустили.
Сходство с человеческим забиванием гвоздей
Исследование выявило точную хореографию мышц и дыхания, которая превращает птицу в высокоэффективную машину для постукивания. Как и люди напрягают мышцы запястья, чтобы минимизировать потерю энергии при забивании гвоздей, исследователи наблюдали аналогичное напряжение в некоторых мышцах шеи дятла. В частности, они обнаружили:
- Мышцы хвоста для устойчивости: Птицы фиксируются непосредственно перед ударом с помощью мышц хвоста.
- Мощность мышц бедра: Мощность удара в основном определяется одним мышцом в бедре.
- Координация мышц головы и шеи: Отдельные мышцы головы и шеи оттягивают голову назад после каждого удара, сокращаясь до того, как другие мышцы завершают движение вперед, сглаживая быстрое постукивание.
Роль дыхания
Исследователи также изучили поток воздуха через сиринкс (гортань птицы), чтобы определить, задерживают ли дятлы дыхание во время ударов или выдыхают во время движения. Подобно тяжелоатлетам, задержка дыхания стабилизирует мышцы кора во время движения — но дятлы-сероголовые выбрали подход теннисистов. Они могут бить и выдыхать до 13 раз в секунду, вдыхая в течение короткого 40-миллисекундного периода между каждым ударом. Удивительно, но эта синхронизация оставалась постоянной на протяжении нескольких ударов.
Последствия для понимания общения птиц
Результаты исследования показывают, что постукивание может быть более похоже на пение, чем это понималось ранее. Пениевые птицы используют мини-вдохи для поддержки своих протяжных мелодий. Подобная практика, применяемая дятлами-сероголовыми, дает представление об эволюции невокальной акустической коммуникации, области, которая часто упускается из виду в исследованиях животного мира.
Получив возможность «заглянуть под капот» дятла-сероголового, Антонсон планирует продолжить изучение механизмов экстремальных поведения, совершаемых другими видами, чтобы понять, какие знания они могут предоставить.
Исследование подчеркивает сложность и элегантность постукивания дятла, демонстрируя, что даже кажущиеся простыми поведениями требуют сложной координации мышц и дыхания. Этот новый взгляд на механику постукивания дятла дает ценные сведения о физиологии животных и общении, расширяя наше понимание естественного мира.
