Китайцы раскрыли секрет дятлов
Всем известно, что дятлы стучат клювом по дереву с достаточно большой силой, и при этом их мозгу не наносится никакого вреда. Китайские ученые решили выяснить, почему же так происходит.
Ученые из Китая снимали дятлов высокоскоростной камерой, создав трехмерную модель их головы и провели с ней виртуальные краш-тесты, а также исследовали микроструктуру костей черепа.
Исследователи хотели понять, как эти птицы без вреда для себя могут переносить ежедневно по 12 тысяч ударов головой с перегрузкой в 1 тысячу раз выше ускорения свободного падения.
Группа биологов под руководством Юйбо Фаня из Бейханского университета в Пекине в статье, опубликованной в журнале PLoS ONE, делает вывод, что череп и клюв дятла содержит небольшие вкрапления эластичных тканей, которые гасят вибрации. Съемки высокоскоростной камерой показали, что при ударе дятлы двигают клювом по стреловидной траектории, что позволяет птицам снижать нагрузку на череп.
Ученые также составили карту микроструктуры костей черепа дятла. И построили точную компьютерную модель черепа, проанализировав его свойства. Китайцы провели виртуальный краш-тест, сталкивая двигающийся череп с твердой стенкой. Оказалось, что мозг дятла очень плотно упакован в череп, именно это помогает птице избежать столкновений мозга и черепа.
Кости черепа состоят из мозаики из относительно твердых фрагментов и более мягких "губок", гасящих колебания при сжатии. А длинная подъязычная кость является своеобразным ремнем безопасности, который нейтрализует остаточные колебания.
Верхняя половина клюва дятла короче нижней приблизительно на 1,2 миллиметра. Такое устройство клюва помогает дятлам добиваться наибольшей силы удара при наименьшей нагрузке на череп и мозг. Нижняя половинка клюва собирает большую часть вибраций, которые распространяются по нижней, а не верхней части черепа, что уберегает мозг от травмы.
Авторы исследования считают, что их работа поможет инженерам создать каски и шлемы, не уступающие в прочности черепу дятлов.
