Дятлы используют технику «хрюканья» и напряжения мышц для мощного долбления

Самец пушистого дятла в Покотте, Лонг-Айленд, Нью-Йорк, США. Автор: Вольфганг Вандер, CC BY-SA 3.0

Дятлы наносят мощные удары, долбя древесину с экстремальной силой и испытывая перегрузки до 400g. Теперь исследователи раскрыли в Journal of Experimental Biology, что дятлы превращают себя в молоток, напрягая мышцы головы, шеи, живота и хвоста, чтобы удерживать тело жестким при ударах по дереву, приводя каждый удар в действие с помощью мышц-сгибателей бедра и передних мышц шеи.

Кроме того, они обнаружили, что птицы синхронизируют дыхание со своими движениями при каждом ударе по дереву, подобно теннисным звездам, которые громко «хрюкают» для стабилизации мышц кора при ударе. В исследовательскую группу вошли Николас Антонсон, Мэттью Фуксджагер, Стивен Огунбийи, Марго Шампиньоль и Томас Робертс (все из Университета Брауна, США) и эксперт по птичьим песням Франц Голлер (Мюнстерский университет, Германия).

Чтобы выяснить, как дятлы используют мышцы при долблении, команда аккуратно поймала восемь диких пушистых дятлов и в течение 3 дней снимала птиц на высокоскоростную камеру, записывая, как они долбят и постукивают по куску твердой древесины.

Кроме того, ученые измерили электрические сигналы в мышцах головы, шеи, живота, хвоста и ног птиц, чтобы определить, когда они сокращаются, когда птицы наносят удары клювами.

Исследователи также записали давление воздуха в части дыхательных путей шести птиц и количество воздуха, которое двое из них выдыхали через голосовые связки, чтобы отследить их дыхание, прежде чем вернуть птиц в их естественную среду обитания.

Собрав информацию воедино, команда поняла, что сгибатель бедра и передние мышцы шеи необходимы, продвигая птиц вперед, когда они вонзают клювы в дерево.

«В то же время другие мышцы, по-видимому, играют вспомогательную роль», — говорит Антонсон, объясняя, что птицы откидывали головы назад и напрягались тремя мышцами, расположенными у основания черепа и задней части шеи.

Кроме того, птицы стабилизировали свои тела с помощью брюшной мышцы, а также готовились к удару, сгибая хвостовую мышцу, прежде чем использовать ее для стабилизации бедра, чтобы закрепить тело на дереве в момент удара.

По сути, пушистые дятлы напрягают свои тела, чтобы превратить себя в молоток, вгоняющий клювы в дерево.

Но дятлы не ограничиваются одним типом удара: птицы тонко настраивают силу своих воздействий в зависимости от того, долбят ли они сильно или постукивают мягче, чтобы передать сообщение. Команда сравнила силу сокращений мышц, когда дятлы долбили, и обнаружила, что передняя мышца-сгибатель бедра сокращалась сильнее, пока птицы долбили — приводя к более сильному удару — и ослабевала, когда они постукивали мягче.

Наконец, команда сосредоточилась на моделях дыхания дятлов, заметив, что птицы с силой выдыхали, как бы «хрюкая», в момент, когда клюв ударял по дереву.

«Известно, что этот тип дыхания вызывает большее совместное сокращение мускулатуры туловища», — говорит Антонсон, добавляя, что «хрюканье» эффективно усиливает мощность каждого удара.

Команда также поняла, что птицы идеально синхронизировали дыхание с каждым ударом, когда они постукивали мягче со скоростью до 13 ударов в секунду, вдыхая мини-вдох (~40 мс) между каждым быстрым ударом.

Дятлы используют все свое тело при долблении и постукивании, как молоток, от кончика клюва до хвоста, но, в отличие от теннисистов, их «хрюканье» заглушается барабанной дробью.

Больше информации: Neuromuscular coordination of movement and breathing forges a hammer-like mechanism for woodpecker drilling, Journal of Experimental Biology (2025). DOI: 10.1242/jeb.251167

Источник: The Company of Biologists