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Warum bekommen Spechte keine Kopfschmerzen?

Was steckt in der Geschichte?

Der Buntspecht ist links und der Wiedehopf ist rechts. Wikimedia Commons- Frank Drebin, Arturo Nikolai

Wenn du deinen Kopf den ganzen Tag gegen einen Baumstamm schlagen würdest, würdest du dich wahrscheinlich nicht besonders gut fühlen und dein Gehirn auch nicht. Spechte machen das aber ständig. Deshalb sind sie auch so benannt. In dem PLOS ONE-Artikel „Why Do Woodpeckers Resist Head Impact Injury: A Biomechanical Investigation“ (Eine biomechanische Untersuchung) untersuchen Wissenschaftler, wie das Gehirn eines Spechts all das Picken überlebt.

Wissenschaft für Vögel?

Wissenschaftler führten ein Experiment durch, um herauszufinden, wie die Gehirne von Spechten vor Schäden geschützt werden. Zunächst wählten die Wissenschaftler zwei Vogelarten für ihr Experiment aus: den Buntspecht und den Wiedehopf (Eurasian Hoopoe). Der Wiedehopf ist kein Specht, aber er pickt in der Erde. Da Erde weicher ist als Holz, wollten die Wissenschaftler das Picken in der Erde mit dem Picken in Holz vergleichen.

Dies ist ein vereinfachtes Diagramm des Experiments. Das grüne Objekt ist der Kraftsensor. Zum Vergrößern anklicken.

Die Vögel wurden in Metallkäfigen mit Hochgeschwindigkeitskameras untergebracht. Mit den Kameras konnten die Wissenschaftler die Vögel beim Picken in Zeitlupe beobachten. Außerdem befand sich in jedem Käfig ein Kraftsensor, mit dem die Vögel picken konnten. Mit dem Kraftsensor wurde gemessen, wie stark die Vögel picken. Wie das Experiment aussah, ist auf dem Bild rechts zu sehen.

Die Wissenschaftler erfuhren viel über den Weg, das Timing und die Geschwindigkeit des Picken von Spechten und Wiedehopfen. Dann nutzten sie diese Informationen, um herauszufinden, wie es möglich ist, dass Spechte den ganzen Tag picken können, ohne massive Kopfschmerzen zu bekommen.

Wie vermeiden kopfschlagende Vögel Kopfschmerzen?

Das Käfigexperiment half den Wissenschaftlern, etwas über das Verhalten und die Kraft des Picken zu lernen. Die Wissenschaftler wollten auch etwas über die Unterschiede zwischen den Schädeln von Specht und Wiedehopf erfahren.

Die Wissenschaftler verglichen Mikro-CT-Scans von Kopf und Schädelknochen der Spechte (a und c) mit denen des Wiedehopfs (b und d). Zum Vergrößern anklicken.

Die Wissenschaftler verwendeten eine spezielle Technologie namens Mikro-CT, um zu sehen, wie die Schädel der Vögel geformt sind. Auf dem Bild links kann man genau sehen, was die Wissenschaftler gesehen haben. Die Wissenschaftler verwendeten auch spezielle Maschinen, um Krafttests durchzuführen. Bei den Krafttests wurde die Stärke der Schnäbel und Schädelknochen der Vögel gemessen. Damit wollten die Wissenschaftler herausfinden, ob die Schädelknochen eines Spechtes etwas Besonderes sind, das sein Gehirn vor dem Picken schützt.

Nachdem die Wissenschaftler die Messwerte der Mikro-CT-Scans und der Krafttests gesammelt hatten, erstellten sie mithilfe von Computern realistische Modelle der Vogelschädel. Ein Beispiel für eines dieser Modelle sehen Sie in der goldenen Box oben auf dieser Seite.

Nach all der harten Arbeit taten die Wissenschaftler das, was Ihr kleiner Bruder mit Ihrem Lieblingsspielzeug zu tun pflegte. Sie zertrümmerten die Vogelschädelmodelle mit Hilfe des Computers, um die Kraft zu simulieren. Man kann sich das wie ein Computerspiel vorstellen, das den Wissenschaftlern zeigt, wie die Schädel funktionieren. Indem sie sich ansahen, wie die Modelle in ihrem Computerprogramm zerbrachen, konnten die Wissenschaftler sehen, wie sich die Kraft auf die Schädel der Vögel verteilte.

Warum bekommen Spechte keine Kopfschmerzen?

Sind Sie schon einmal mit einem Fahrrad mit Stoßdämpfern gefahren? Wenn ja, wissen Sie, dass Stoßdämpfer dazu beitragen, eine holprige Fahrt sanfter zu machen. Stoßdämpfer dämpfen den Aufprall, wenn Sie über unebenes Gelände fahren. So bleiben Sie komfortabel und Ihr Fahrrad in einem Stück. Der Kopf eines Spechts ist so etwas wie ein Stoßdämpfer für sein Gehirn. Die Knochen im Schädel eines Spechts sorgen dafür, dass sein Gehirn bequem bleibt und Gehirnerschütterungen vermieden werden.

Die Zungenbeinknochen von Spechten wirken wie Sicherheitsgurte für ihr Gehirn. Links ist ein Spechtschädel zu sehen, rechts die Zungenbeine von Specht und Wiedehopf. Das Zungenbein des Spechts ist das große, das den ganzen Schädel umschließt, um ihn an seinem Platz zu halten.

Die Wissenschaftler bestätigten, dass Spechte ihre Schädel ziemlich gut schützen können, indem sie ein paar besondere Tricks anwenden:

  • Spechte sind besser als Wiedehopfe darin, die Bahn ihrer Picks zu variieren. Indem sie ihre Schnäbel mehr bewegen, minimieren Spechte Hirnschäden in bestimmten Bereichen.
  • Die Schädel von Spechten sind aufgrund der plattenartigen Knochen flexibler. Das hilft, den Schaden durch das viele Picken zu minimieren.
  • Spechte haben einen speziellen Knochen, der wie ein Sicherheitsgurt für ihren Schädel wirkt. Er heißt Zungenbein und wickelt sich um den ganzen Schädel des Spechtes. Jedes Mal, wenn der Vogel pickt, wirkt das Zungenbein wie ein Sicherheitsgurt für den Schädel des Vogels und das empfindliche Gehirn, das es schützt.
  • Auch der Schnabel des Spechtes hilft. Der Oberschnabel eines Spechtes ist länger als der Unterschnabel, eine Art Überbiss. Der untere Schnabel besteht außerdem aus stärkeren Knochen, um Stöße abzufangen.

Der Schädel eines Spechts ist wie ein Fahrradhelm, der das Gehirn vor Verletzungen schützt. Wissenschaftler glauben sogar, dass einige der Dinge, die sie über Spechte herausgefunden haben, zur Herstellung besserer Helme verwendet werden können. Vielleicht wird Ihr Kopf eines Tages genauso gut vor Schäden geschützt sein wie das Gehirn eines Spechts.

Weitere Bilder aus Wikipedia Commons und PLOS ONE.

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