Pro člověka vášně jsou láska a mír tajemstvím, pro citlivého člověka pravdou starou jako svět.
a přesto existuje
9. listopadu 2015, 10:08
Proč datel nedostane otřes mozku?
Datel udělá asi 12 tisíc ran hlavou denně, aniž by si způsobil nějakou újmu! Tento úžasný fakt se vzpíral jakémukoli vysvětlení, protože to vytváří přetížení 1krát větší než při volném pádu.
Bylo zjištěno, že některé druhy datlů jsou v procesu sekání stromové kůry schopny pohybovat zobákem rychlostí téměř 25 km/h! Zároveň je jeho hlava odhozena zpět s obrovským negativním zrychlením, které je více než dvakrát větší, než jaké zažívají astronauti při startu! Nedávno byla skupina vědců z Číny schopna odpovědět na otázku: „Proč datla nebolí hlava?
Ukazuje se, že datel má několik jedinečných schopností a zajímavou stavbu hlavy.
Dva američtí vědci, Ivan Schwob z Kalifornské univerzity v Davisu a Philip May z Kalifornské univerzity v Los Angeles, kteří v roce 2006 za tento objev obdrželi Ignobelovu cenu, dokázali zcela rozluštit mechanismus ochrany strakapoud zatřásl hlavou. „objevy, které vás nejprve jen rozesmějí a pak vás donutí přemýšlet.“
Mimochodem. Ve světě vědy není tato cena o nic méně populární než Nobelova cena).
Biologové tento mechanismus studovali na příkladu datel zlatočelý (Melanerpes aurifrons), který žije v lesích Spojených států, ale domnívají se, že takový bezpečnostní systém je zjevně charakteristický pro všechny zástupce datelů (Piciformes).
Proč tedy datel nedostane otřes mozku? Zaprvé proto, že jeho supertvrdý zobák naráží do trupu přísně kolmo k jeho povrchu, neohýbá se ani nevibruje nárazem. To je zajištěno koordinovanou prací krčních svalů – při „čipování“ jsou aktivní pouze svaly, které jsou zodpovědné za pohyb hlavy tam a zpět, a ty, které provádějí laterální pohyby krku, jsou neaktivní. To znamená, že datel se fyzicky nemůže odchýlit od zvoleného kurzu.
Ptačí lebku od mozku navíc odděluje jen tenká vrstva nitrolební tekutiny, která vibracím neumožňuje získat dostatečnou sílu k nebezpečnému působení na mozek. Tato kapalina je navíc značně viskózní, takže okamžitě uhasí všechny vlny vznikající při dopadu, které mohou poškodit nejdůležitější nervové centrum.
Při ochraně mozku před otřesy je také důležitá jazylka, nejdůležitější prvek hyoidní kosti ptáků, která je sama o sobě více chrupavkou než skutečná kostní tkáň. U datlů je extrémně vyvinutá, velmi rozsáhlá a rozšířená, nachází se nejen v hltanu (jako u savců), ale zasahuje i do nosohltanu, nejprve ovíjí lebku. To znamená, že uvnitř lebky tohoto ptáka je další elastický tlumič nárazů.
Navíc, jak prokázala studie vnitřní stavby lebečních kostí datla, téměř všechny obsahují houbovitou porézní tkáň, která je dalším tlumičem nárazů. V tomto ohledu je lebka datla podobná spíše kuřeti než lebkě dospělého ptáka (u kterého je podíl houbovité hmoty v kostech extrémně malý). Takže ty vibrace, které nemohly být „tlumeny“ lebeční tekutinou a jazylkou, jsou „uklidněny“ houbovitou hmotou kostí.
Datel rudohlavý
Kromě toho má datel také jakýsi „bezpečnostní pás“ pro oči – při zásahu spadne třetí oční víčko (nictitující membrána) přes oko tohoto ptáka, aby chránil oční bulvu před vibracemi a zabránil odchlípení sítnice. Takže vize datlů, navzdory jejich „dutému“ životnímu stylu, je vždy v pořádku.
A samozřejmě, aby se všechny tyto bezpečnostní systémy vešly do lebky, museli datli výrazně zmenšit povrch svého mozku. Tím se však nestali hloupějšími než ostatní ptáci – naopak, datel je velmi chytrý a má poměrně složité teritoriální a hnízdní chování. Faktem je, že na rozdíl od savců se u ptáků procesy vyšší racionální aktivity vůbec nevyskytují v mozkové kůře, ale v podložních striatálních tělíscích a vrstvě zvané hyperstriatum. A tyto části mozku zpočátku nezabírají příliš velkou plochu, protože neurony v nich jsou poměrně hustě napěchované. Datel si proto může snadno zmenšit mozek, aniž by poškodil jeho inteligenci.
Datel zlatý
Co tedy může tento chytrý pták naučit lidi? Ano, alespoň jak vyvinout dokonalé konstrukce odolné proti nárazům. Podobnou práci nedávno provedli američtí vědci z Bioengineering Laboratory na univerzitě v Berkeley. Pečlivé studium časosběrných videozáznamů datlů při sekání a dat z tomografie jim umožnilo vyvinout systém umělého tlumení (tj. bezpečnostní) podobný systému datlů.
Roli supertvrdého zobáku v umělém tlumiči může plnit odolný vnější plášť – například ocelový nebo titanový. Funkci intrakraniální tekutiny u tohoto zařízení přebírá druhá, vnitřní vrstva kovu, oddělená od vnější, ocelové, vrstvou elastickou. Pod ním je vrstva tvrdé, ale zároveň elastické gumy – analog hyoidu. A „náhradou“ za houbovité struktury je vyplnit celý prázdný prostor pod touto gumou pevně zabalenými skleněnými kuličkami o velikosti asi jednoho milimetru. Bylo prokázáno, že velmi účinně „rozprašují“ energii nárazu a blokují přenos nebezpečných vibrací do nejcennější centrální části, kvůli které všechny tyto systémy existují – tedy určitý „mozek“
Zelený („šedovlasý“) datel
Takový tlumič může podle vývojářů chránit různé křehké struktury, například elektroniku, před silnými nárazy. Do takové skořepiny můžete umístit „černé skříňky“ letadel, palubní počítače lodí nebo ji použít při vývoji vystřelovacích zařízení nové generace. Je možné, že tuto skořepinu lze použít i v karoserii automobilu jako přídavný tlumič.
Po vytvoření miniaturního prototypu vědci provedli první testy tohoto pláště. Umístili ho do kulky a pomocí plynové pistole ho zastřelili do silného hliníkového plechu. Přetížení z nárazu dosáhlo 60000 XNUMX g, ale tlumič účinně chránil elektronickou náplň v něm ukrytou. To znamená, že tento systém funguje poměrně efektivně. Nyní vývojáři pracují na vytvoření stejného tlumiče ve větších velikostech.
Čínští vědci zkoumali ochranu datla před otřesy a vibracemi, což podle jejich názoru může pomoci vytvořit nové protišokové materiály a struktury použitelné v různých oblastech lidské činnosti. Inženýři ze Státní laboratoře strukturální analýzy pro průmyslová zařízení na univerzitě v Dalianu zjistili, že celé tělo datla funguje jako vynikající mechanismus odolný proti nárazům, který absorbuje energii nárazu.
Pták kluje do stromu s velmi vysokou frekvencí (asi 25 Hz) a rychlostí (asi sedm metrů za sekundu), která je 1000krát větší než zemská gravitace. Vědci vytvořili speciální 3D počítačový model pomocí tomogramů, aby přesně pochopili, jak datel chrání svůj mozek před poškozením.
Vědci zjistili, že většinu energie nárazu akumuluje ptačí tělo (99,7 %) a pouze 0,3 % dopadá na hlavu datla. Část energie nárazu je absorbována ptačím zobákem a další část ptačí hyoidní kostí. A ta malá část energie, která stále dopadá na hlavu datla, se přeměňuje na teplo, což je důvod, proč se teplota mozku výrazně zvyšuje.
Pták je nucen dělat přestávky mezi klováním do stromu, aby tuto teplotu snížil.
Byly objasněny mechanismy, které chrání mozek datla před traumatickými následky.
Datel je snad jediný pták, který se dlábe do tvrdého dřeva, aby se uživil. Jeho hlava je schopna udělat až 20 úderů za sekundu. Pro člověka je těžké si to vůbec představit, protože dobře víme, že udeření hlavou o tvrdý povrch nepovede k ničemu dobrému nejen pro lidi, ale ani pro ptáky.
Aby vědci pochopili, v čem jsou datli jedineční, studovali strukturu jejich lebek a kostry jako celku. Za prvé, silné nohy a ocas pomáhají ptákům zůstat na stromě. Za druhé, samotná struktura kostí, zobáku a svalů tlumí nárazy.
Za třetí, lebka datla není jako lebky jiných ptáků. Má jedinečné chemické složení a hustotu, díky které je pevný a pružný. Kosti lebky jsou velmi tenké a objem tekutiny obklopující mozek je malý. Celkovým výsledkem je systém, který lze přirovnat k žloutku vejce, které se při třepání poškodí, píše HotGeo.
Připomeňme, že včera jsme mluvili o vytváření robotů, kteří se umí potit.
