دارکوب چگونه از آسیب مغزی در امان است؟

دارکوب‌ها که درجست‌وجوی غذاهای پنهان‌ مجبورند روزهای خود را درحال کوبیدن جمجمه‌های کوچک خود به تنه‌ی درختان سپری کنند، باید ترفندهایی برای اجتناب از آسیب مغزی ایجاد کرده باشند.

مطالعه جدیدی درمورد بیومکانیک دارکوب‌ها این حدسیات را مورد تردید قرار می‌دهد که دارکوب‌ها ازطریق تکاملِ سازگاری‌هایی برای گرفتن ضربه، از مغز خود دربرابر آسیب محافظت می‌کنند. درعوض، مغز این پرنده ممکن است آنقدر کوچک باشد که این ضربه‌ها برای آن اهمیتی نداشته باشد. سام ون وازنبرگ، پژوهشگر بیومکانیک از دانشگاه آنتورپ بلژیک می‌گوید: «با تجزیه‌و‌تحلیل ویدئوهای پرسرعت از سه گونه دارکوب، متوجه شدیم که دارکوب‌ها شوک ناشی از برخورد با درخت را جذب نمی‌کنند.»

اعضای برخی از گونه‌های دارکوب می‌توانند با کوبیدن منقارشان در حد ۲۰ بار در ثانیه، تا حد ۱۴۰۰ فشار جی را تجربه کنند. اگر آن را با فشار ۹۰ تا ۱۰۰ جی که می‌تواند انسان را دچار ضربه مغزی کند، مقایسه کنید، به‌راحتی می‌توانید شدت ضربه‌ای را که ممکن است درون جمجمه کوچک آن‌ها ایجاد شود، تصور کنید.

درحالی‌که به‌نظر می‌رسد این ویژگی‌ها برای جذب ضربه طراحی شده باشند، اثبات اینکه آن‌ها نیروهای حاصل از برخورد سر دارکوب‌ها را کاهش می‌دهد، مشکل است. همچنین این سؤال وجود دارد که آیا دارکوب‌ها اصلاً به ویژگی‌های ایمنی نیاز دارند یا نه. مغزهای کوچک و جمجمه‌های تنگ آن‌ها فضای کمی برای تکان خوردن مغز باقی می‌گذارد.

در مطالعه‌ی جدید، ون وازنبرگ و گروهش با استفاده از بیش از صد ویدئوی پرسرعت از شش دارکوب از گونه‌های Dryocopus martius، Dryocopus pileatus و Dendrocopos major، کاهش سرعت چشم‌هایشان را وقتی منقارشان به چوب برخورد می‌کرد، اندازه‌گیری کردند.

با توجه به اینکه کره چشم معیار نسبتاً مناسبی برای درونی‌های شکل‌پذیر است، پژوهشگران توانستند فیزیک جمجمه‌ای را که سرعتش درحال کم شدن بود، محاسبه کنند. به‌نظر می‌رسید که کل سر به‌عنوان یک واحد حرکت می‌کند و اختلاف اندکی در اوج کاهش سرعت بین چشم‌ها و منقار وجود دارد. ون وازنبرگ می‌گوید: «سر آن‌ها حین کوبیدن منقار اساساً به شکل چکشی سفت و محکم عمل می‌کند.»

مدل‌های بیومکانیکی که براساس داده‌های جمع‌آوری‌شده از تجزیه‌و‌تحلیل فریم به فریم ویدئوها ساخته شد، تأیید کرد که جذب شوک چندانی بین منقار و محتویات جمجمه رخ نمی‌دهد. در این صورت، تمام آن ساختارهای استخوانی تخصصی آن‌قدر که دربرابر شکستگی مقاومت می‌کنند، تغییر شکل نمی‌دهند و انرژی ضربات را جذب نمی‌کنند. این امر موجب می‌شود عمل پرندگان کارآمدتر باشد. پژوهشگران توضیح می‌دهند: «اگر منقار بیشتر نیروی حاصل از ضربه خود را جذب می‌کرد، پرنده مجبور بود ضربه‌های شدیدتری وارد کند.»

درحالی‌که طبق یک مطالعه، پرندگان ممکن است از اثرات منفی یک عمر کوبیدن سر رنج ببرند، شبیه‌سازی‌های انجام‌شده توسط ون وازنبرگ و گروهش درمورد فشار درون جمجمه‌ای دارکوب‌ها نشان می‌دهد این ضربه‌ها برای چنین مغزهای کوچکی اهمیتی ندارد. دارکوب‌ها نیازی به این‌ همه ویژگی ایمنی ندارند. ون وازنبرگ می‌گوید:

عدم جذب شوک به این معنا نیست که مغز آن‌ها طی اثرات ظاهراً خشن درمعرض خطر قرار می‌گیرد. حتی قوی‌ترین ضربه‌های بیش از ۱۰۰ ضربه که مورد تجزیه‌و‌تحلیل قرار گرفت، همچنان باید برای مغز دارکوب‌ها بی‌خطر باشد، زیرا محاسبات ما نشان داد که بار اینرسی مغز دارکوب‌ها پایین‌تر از بار اینرسی مغز انسان‌ها است که دچار ضربه مغزی می‌شوند.

یافته‌های جدید به توضیح این مسئله کمک می‌کند که چرا طول دارکوب‌ها هرگز بیشتر از حدود نیم متر نشده است. درحالی‌که چکش عضلانی پردار می‌تواند وعده‌های غذایی بزرگ‌تری را بیرون بکشد، مغز بزرگ‌تر تحمل ضربه‌های سنگین‌تر را نخواهد داشت.

این پژوهش در مجله‌ی Current Biology منتشر شد.