Vì sao chim gõ kiến không có “mũ bảo hiểm” mà vẫn cứ đục cây ầm ầm chẳng bị làm sao?

[cpsmartyboy]

Dù phải gõ vào thân cây cả ngày nhưng đầu của chim gõ kiến lại chẳng bị làm sao? Lý giải cho điều này đã được các nhà khoa học tìm hiểu từ lâu nhưng cho đến nay vẫn còn nhiều phát hiện mới.
Một nghiên cứu mới về cơ sinh học của chim gõ kiến đã đặt ra nghi ngờ về việc loài chim dùng mỏ và cả phần đầu để đục thân cây này tránh các cú sốc đối với não bộ nhờ cơ chế hấp thụ các cú sốc.

Sam Van Wassenbergh, một nhà nghiên cứu cơ sinh học từ Đại học Antwerp ở Bỉ, cho biết: “Bằng cách phân tích video tốc độ cao về ba loài chim gõ kiến, chúng tôi nhận thấy rằng chim gõ kiến không hấp thụ cú sốc khi va chạm với cây”. Bất kỳ ai đã từng nhìn thấy hoặc thậm chí chỉ mới nghe thấy tiếng gõ của loài chim gõ kiến sẽ đánh giá cao khả năng chịu sốc của chúng.
Ngửa đầu qua lại một cách đáng kinh ngạc 20 lần một giây, thậm chí một số loài có thể chịu được lực lên tới 1,4kg. Để so sánh, khối lượng nhỏ từ 90 đến 100gr là đã có thể gây chấn động cho con người. Do đó thật bất ngờ khi những chấn động đó chẳng hề ảnh hưởng đến hộp sọ nhỏ bé của loài chim này.
Nghiên cứu trước đây đã chỉ ra một loạt các thay đổi cơ thể có thể giúp giảm tác động lên mô não của chim gõ kiến, chẳng hạn như xương xốp, hấp thụ sốc và cơ cổ.
Mặc dù những ưu điểm này dường như sinh ra để giúp chúng hấp thụ lực gõ vào thân cây nhưng việc chứng minh rằng chúng giảm lực khi đầu của chim gõ kiến tăng tốc và giảm tốc nhanh chóng vẫn còn là một dấu hỏi.
Ngoài ra còn có câu hỏi liệu chim gõ kiến có bận tâm đến những tác hại của việc gõ như vậy vào thân cây hay không?
Nhiều nhà nghiên cứu tin rằng chim gõ kiến có một số hệ thống đệm trong hộp sọ, hoạt động giống như một túi khí hoặc mũ bảo hiểm. Ngoài ra xương xốp giữa mỏ và vỏ não hoặc các cơ xung quanh mỏ, có thể giảm thiểu chấn động do va chạm.
Nhưng giả thuyết này lại sinh ra một nghịch lý, Van Wassenbergh cho hay: “Những con chim tăng tốc đầu của chúng đến một tốc độ nhất định, cung cấp cho nó năng lượng chuyển động mà chúng muốn truyền vào cây để đục thân cây. Tuy nhiên nếu hộp sọ của chúng hấp thụ chấn động thì sẽ làm giảm năng lượng truyền đến cây. Không ai lại dùng những chiếc búa có gắn bộ phận giảm xóc bao giờ cả”.

Khả năng thay đổi tốc độ tuyệt vời giúp loài chim gõ kiến không bị sốc khi gõ vào thân cây​

Để tìm ra câu trả lời, các nhà nghiên cứu đã sử dụng hơn một trăm video tốc độ cao về sáu con chim gõ kiến đại diện cho các loài Dryocopus martius, Dryocopus cọc, Dendrocopos major và Van Wassenbergh. Nhóm đã đo cẩn thận sự giảm tốc của mắt chúng khi mỏ chạm vào gỗ.
Họ chọn nhãn cầu là đại diện cho não bộ bên trong, từ đó tính toán tác động vật lý đối với hộp sọ khi chúng giảm tốc độ gõ.
Hóa ra toàn bộ đầu của chúng chuyển động như thể thống nhất và có rất ít sự thay đổi về tốc độ giảm tốc tối đa giữa mắt và mỏ. Van Wassenbergh cho biết: “Đầu của chúng hoạt động như một chiếc búa cứng và rắn trong khi mổ”.
Các mô hình cơ sinh học được xây dựng dựa trên dữ liệu thu thập từ việc phân tích từng khung hình của video và không có nhiều sự hấp thụ xung lực giữa đầu mỏ và phần bên trong hộp sọ.
Trong trường hợp này, tất cả các cấu trúc xương chuyên biệt đó không bị biến dạng và hấp thụ tất cả năng lượng từ mỗi cú mổ và tránh bị gãy xương.

Sau đó các nhà nghiên cứu đã sử dụng các mô hình máy tính để khám phá vùng hấp thụ sốc giữa mỏ và vỏ não sẽ thực sự ảnh hưởng đến khả năng mổ của chim như thế nào. Họ tính toán rằng lớp đệm như vậy sẽ làm giảm đáng kể sự xâm nhập của mỏ vào gỗ.
Van Wassenbergh cho hay: “Với những dữ liệu này, chúng tôi thấy rằng việc đặt một bộ giảm xóc ở đó là một sự lãng phí năng lượng. Bạn có thể đạt được hiệu ứng tương tự như một bộ giảm xóc chỉ bằng cách đập vào cây nhẹ đi”.
Tổng hợp những cơ chế trên giúp việc mổ của chim hiệu quả và an toàn hơn. Các nhà nghiên cứu giải thích: “Nếu chiếc mỏ hấp thụ nhiều tác động của chính nó, con chim sẽ phải đục mạnh hơn nữa”.

Những cú đục như trời giáng không đủ làm tổn thương bộ não nhỏ bé của chim gõ kiến​

Wesley Hochachka, nhà sinh thái học tại Phòng thí nghiệm Côn trùng học người không tham gia vào nghiên cứu cho biết: “Có vẻ như thực sự các tác động không nghiêm trọng như mọi người vẫn nghĩ”.
Theo một nghiên cứu, loài chim này có thể phải chịu những ảnh hưởng của việc đục như vậy suốt đời nhưng các mô phỏng áp lực nội sọ của hộp sọ chim gõ kiến do Van Wassenbergh và nhóm của ông thực hiện cho thấy, lực đẩy và xô liên tục lên một bộ não nhỏ như vậy không gây ra hậu quả đáng kể nào.
Bản thân chúng cũng không quá bận tâm đến những tác động như vậy đối với não bộ của chúng.

Van Wassenbergh nhấn mạnh: “Không có khả năng hấp thụ sốc không có nghĩa là bộ não của chúng gặp nguy hiểm khi thực hiện các động tác bạo lực như vậy. Ngay cả những cú sốc mạnh nhất từ hơn 100 vết mổ đã được phân tích vẫn an toàn cho não của chim gõ kiến vì tính toán của chúng tôi cho thấy tải trọng não của chúng thấp hơn con người với cùng một chấn động phải gánh chịu”.
Phát hiện giúp giải thích tại sao chim gõ kiến không bao giờ tiến hóa để lớn hơn nhiều so với chiều dài khoảng nửa mét. Mặc dù nếu chúng tiến hóa có phần mỏ to lớn hơn sẽ giúp chúng đục thân cây dễ dàng hơn nhưng bộ não nặng hơn sẽ khiến chúng không thể chịu được áp lực của những cú mổ.
Nói để thấy ngay cả khi chúng có bộ não nhỏ nhưng chúng không ngu ngốc đến nối phá vỡ sự cân bằng vốn đã được tạo hóa ban cho chúng.
Đây không phải lần đầu tiên có các nghiên cứu về nguyên nhân khiến loài chim gõ kiến có thể gõ vào thân cây mạnh như thế mà không bị làm sao. Nhưng bộ dữ liệu của nhóm Van Wassenbergh cung cấp một bức tranh chi tiết hơn về cách những con chim này đục vào thân cây mà không bị thương.
Nghiên cứu này đã được công bố trên tạp chí Current Biology.
Nguồn: Sciencealert