Невероятны способности дятлов

Если отойти на пару десятков шагов, наклонить голову вперед, разбежаться и со всей силы налететь лбом на фонарный столб, легко оказаться в больнице. А вот дятлы без ущерба для себя проделывают такой трюк по 12 тысяч раз в день. Долбя твердую древесину, птицы наносят по паре десятков ударов в секунду на скорости до 25 км/ч. При этом их череп испытывает запредельные для человека перегрузки в 1000–1200 g, но голова у дятлов действительно не болит. Весь их организм, словно живой строительный инструмент, идеально приспособлен к таким испытаниям.

Анатомия дятлов сложна и необычна и давно привлекает внимание ученых. Впервые детально ее описал итальянский естествоиспытатель и основатель биомеханики Джованни Борелли в фундаментальном труде «О движении животных», вышедшем еще в 1680 году. Но как работает эта хитроумная система в целом, выяснилось только в XXI веке, когда биологи смогли «просветить» птиц рентгеном высокого разрешения и воссоздать трехмерную модель их скелета.

В 2006 году за такую работу американские исследователи даже удостоились пародийной Шнобелевской премии, она вручается «за достижения, которые заставляют сначала засмеяться, а потом задуматься». Дятлы действительно способны удивить и… научить. Недаром создатели мотоциклетных шлемов изучают их с не меньшим интересом, чем биологи.

ЗООСПРАВКА

Большой пестрый дятел

Dendrocopos major

Класс — птицы
Отряд — дятлообразные
Семейство — дятловые

Птицы средних размеров: около 25 см в длину и массой до 100 г. Эти неприхотливые универсалы способны кормиться и долблением древесины, и обычной ловлей насекомых, а в последнее время научились питаться и пищевыми отходами. Они многочисленны и распространены в лесах умеренного пояса по всей Евразии, практически везде, где есть деревья. Как и почти все дятлообразные, большие пестрые не слишком любят летать, зато ловко прыгают по земле и лазают по деревьям.

Крепкая голова

Человеческий мозг плавает в защитном и питающем растворе спинномозговой жидкости. Однако при мощном прямом ударе ее защитные свойства оказываются довольно сомнительны. Если с разбегу налететь на столб, то мозг, двигаясь по инерции, столкнется с внутренней поверхностью лобовой кости, после чего может отскочить назад и стукнуться о затылочную кость, получив второй опасный ушиб.

У дятлов же спинномозговой жидкости практически нет. Их крошечный гладкий мозг плотно прилегает к костям черепа, что обеспечивает максимальную площадь контакта, через которую рассеивается энергия столкновения. Впрочем, организм этих птиц так хорошо приспособлен к ударам головой, что до мозга доходит лишь около 0,3% этой энергии.

Череп дятлов чрезвычайно прочен, а разрастания губчатой кости у основания клюва и на затылке эффективно амортизируют удар. Свой тонкий клюв птицы содержат в чистоте и регулярно затачивают. Упругий роговой кончик на его верхней половине первым принимает удар и сгибается, поглощая часть сотрясения. Затем импульс достигает твердых слоев клюва, передаваясь на связанную с ними подъязычную кость.

У человека она невелика, а вот у дятлов разрастается длинной дугой, охватывая голову плотным кольцом. Кость идет от верхней части клюва надо лбом, за затылком и далее — к нижней половине клюва. Тем же путем следует и энергия удара, огибая мозг и практически его не затрагивая. По оценкам биологов, в итоге она на 99,7% переходит в упругие деформации костей и связок, а затем рассеивается в виде тепла.

Как и всякий инструмент, при работе дятлы перегреваются и вынуждены делать регулярные перерывы, долбя древесину короткими быстрыми сериями.

ФИЗИКА

Пассивная безопасность

Подобно сминаемым зонам в современных автомобилях, специальные органы дятла распределяют между собой энергию удара и гасят 99,7% импульса.

Ловкий язык

Как и положено опытным мастерам, удары дятлы наносят строго перпендикулярно поверхности, упираясь в ствол жестким хвостом и Х- образными лапами, с двумя пальцами, направленными назад, и двумя — вперед. Для защиты от летящих опилок ноздри смещены подальше от кончика клюва и частично прикрыты перьями. Развитые мигательные перепонки не дают глазным яблокам вибрировать при каждом ударе, спасая сетчатку от расслоения.

Наконец, дополнительную амортизацию обеспечивает язык. У дятлов он может вырастать в несколько раз длиннее клюва. Такой язык буквально не помещается во рту и выходит сквозь правую ноздрю. Следуя за поддерживающей его подъязычной костью, язык раздваивается и охватывает голову между черепом и кожей, снова возвращаясь и соединяясь уже у нижней половины клюва.

Закончив долбить, птицы вытягивают язык и запускают его глубоко в ходы, проделанные древоточцами. Одни виды вытаскивают насекомых за счет клейкой слюны, другие цепляют их жесткими, направленными назад щетинками на языке, третьи и вовсе протыкают жертв острым кончиком, словно гарпуном. Длинным языком удобно вылавливать насекомых из складок древесной коры или просто собирать муравьев из муравейника. Далеко не все дятлы питаются, долбя древесину, и далеко не все развили столь совершенные рабочие инструменты.

Зеленые дятлы могут атаковать муравейники, вытаскивая куколок липким языком. Они обходятся без тяжелой работы с древесиной и даже гнездятся на земле. Зато широко распространенные и прекрасно узнаваемые большие пестрые дятлы — настоящие мастера долбления. Зимой они могут переходить на растительную пищу и ловко раскалывают шишки, закрепив их в подходящей развилке или в дырке старого ствола.

Кочевые спасатели

Сегодня семейство дятлов насчитывает более 230 видов (в России обитает от 11 до 14 видов). Почти все они питаются насекомыми, долбя древесину сухих и пораженных деревьев. Одни — мастера «широкого профиля», другие специализируются на хвойных, или лиственных, или даже на определенных видах деревьев и добычи. В здоровом, естественно развивающемся лесу обитает множество разнообразных видов дятлов. Ведя и кочевой, и оседлый образ жизни, они обеспечивают ему защиту от вредителей.

Живущие в постоянных дуплах дятлы образуют устойчивые семейные пары и кормятся со своего участка. Их территории регулярно подвергаются «переделу»: если количество вредителей растет и окружающее пространство может обеспечить питание большему числу особей — участки сокращаются и у дятлов появляются новые соседи. Так птицы регулируют численность насекомых в лесу.

Без этих мастеров деревья страдают: нехватка дятловых служит одной из причин обширных эпидемий, от которых то и дело страдают леса сегодня. В здоровом лесу нашествие, например, короедов из-за установившейся надолго жаркой и сухой погоды привлекает кочующих дятлов, которые еще не обзавелись семьей и не осели в собственном дупле. Подвижная часть популяции собирается со всех окрестностей и начинает объедаться размножившимися насекомыми, помогая «местным» птицам обуздать их распространение.

«Локальные конфликты» с вредителями иногда продолжаются несколько лет, и за это время кочевые дятлы вполне могут освоиться на новом месте, обустроить дупло и поселиться здесь уже надолго. Как и положено мастерам, ствол для строительства они выбирают с большой тщательностью, нередко делая несколько пробных «скважин», чтобы определить одну, которая обеспечит потомству комфортную температуру и сухость. Когда дятел решит уйти в новое дупло, старое займут другие жители леса: такую «вторичную недвижимость» обожают и птицы, и летучие мыши, и грызуны.

НАБЛЮДЕНИЯ

Птичья перепись

Для наблюдений за птицами многие орнитологи обращаются к помощи любителей. Бёрдвотчинг даже входит в моду, и в перелетные сезоны мигрирующие стаи привлекают внимание тысяч энтузиастов. Русское географическое общество поддерживает такие мероприятия по всей стране.

Так, в начале июня 2019 года в Башкирии прошла «Весенняя перекличка — 2019». Акция собрала более 400 сообщений от любителей, которые передали специалистам информацию о встречах со 162 видами местных птиц. Среди них отмечены виды, занесенные в Красные книги России и Башкортостана, и просто редкие, включая седых дятлов. Эти кочующие охотники на муравьев встречаются по всей Евразии, но везде остаются малочисленны, что делает их особенно привлекательными для настоящих любителей наблюдения за птицами.

Домашние хозяева

Строительное мастерство дятлов важно для всего лесного биоценоза. Усеянные отверстиями и опилками мертвые стволы легче заселяются плесневыми грибками, которые разлагают древесину и возвращают питательные вещества в биологический оборот. Таким образом, дятлы участвуют в «утилизации мусора».

Представления о необходимости искусственно «чистить» лес ушли в прошлое. Экосистеме нужно много мертвой древесины на разных стадиях гниения. Помимо прочего, она помогает поддерживать существование популяции дятлов разной «специализации», сохраняя естественный «иммунитет» от насекомых-вредителей.

Современный промышленно эксплуатируемый лес сохраняет 10–20 кубометров мертвой древесины на гектар — в 10 раз меньше, чем в редких естественных чащах, таких как Беловежская Пуща. Российские «заросли» выглядят пустыми и светлыми, и дятлов в них живет лишь 3–4 вида, что в 2–3 раза меньше их нормального количества. Положение лесов ухудшается, и будущее не обещает радужных перспектив. По крайней мере, до тех пор, пока мы не начнем заботиться о дятлах или хотя бы не перестанем считать их образцами глупости.