Afkijken bij de specht voor een superschokdemper


Foto: Alan Schmierer

Een van de luidruchtigste dieren in Nederland is ongetwijfeld de specht. Menige boom moet het ontgelden als de vogel erop los hamert. Met zijn scherpe snavel doorboort hij de bast om bij de daar verstopte insecten te komen, het favoriete voedsel van diverse spechtsoorten. Om zijn territorium kenbaar te maken, timmert de lawaaischopper op holle takken om zoveel mogelijk herrie te produceren. De Amerikaanse eikelspecht maakt het wel heel bont. Deze vogel legt een voorraad eikels aan door in dode bomen of houten constructies (telefoonpalen, schuttingen) vele gaten uit te hakken en in iedere opening een perfect passende eikel te hameren.

Deze levensstijl vergt uiteraard speciale aanpassingen om permanente hoofdpijn of tot moes geslagen hersenen te voorkomen. De krachten die de kop te verduren krijgt, zijn bijzonder groot. Ter vergelijking: een mens raakt bij circa 5 keer de gravitatiekracht (5 g) buiten westen. Bij gkrachten denken we meestal aan versnelling (acceleratie), maar bij de specht is vertraging (deceleratie) juist het probleem. Op het moment dat de snavel de boom raakt, staat de kop in een keer stil en ondervindt daarbij een kracht van meer dan 1200 g. En dat 22 keer per seconde!

Om de hersenen te beschermen, worden de klappen zoveel mogelijk opgevangen of omgeleid voordat ze het brein kunnen bereiken. Daarvoor heeft de specht vier slimmigheden. Het begint bij de snavel die zowel hard als elastisch is en een deel van de schok absorbeert. De volgende barrière is een schedel van sponsachtig bot dat de kracht van de impact verdeelt over een groter gebied, zodat die als het ware verdunt.

De derde maatregel bestaat uit een bijzonder tongbeen dat de schedel helemaal omcirkelt. Dit dunne en flexibele bot begint in het rechterneusgat van de snavel. Tussen de ogen splitst het zich in tweeën en loopt vervolgens over de bovenkant en achterkant van de schedel. Onderaan de kop komen de twee delen weer samen en zijn daar verbonden met de spieren van de tong. Het tongbeen leidt zo een deel van de klap vanaf de snavel om de schedel heen.

Wat dan nog van de schok over is, wordt gedempt door hersenvocht tussen het brein en de hersenpan. Trillingen planten zich minder goed voort in vloeistof dan in vast materiaal. De ruimte tussen de hersenen en de schedel is bij de specht kleiner dan bij andere vogels, omdat de hersenen anders te veel ruimte hebben om rond te slingeren, wat ook niet echt bevorderlijk is.

Onderzoekers hebben alle vier mechanismen die de hersenen van de specht beschermen tegen het ‘headbangen’ gebruikt voor een klein schokdempend systeem. In de vrije vertaling werd de snavel vervangen door een metalen cilinder. Een laag rubber in die behuizing fungeert als het tongbeen en een aluminiumlaag dient als hersenvocht. Het sponsachtige bot wordt nagebootst door dicht opeengepakte glazen bollen met een diameter van 1 millimeter.

Om het systeem te testen werd in de cilinder een stukje kwetsbaar elektronica gestopt. Het geheel werd in een kogel geplaatst en afgeschoten met een windbuks op een aluminium muur. De nieuwe schokdemper bleek de inhoud veilig te beschermen tegen krachten tot 60.000 g.

De toepassingen gebaseerd op de specht liggen voor de hand, zoals valhelmen, autobumpers en aardbevingsbestendige gebouwen. Ook vluchtrecorders in vliegtuigen kunnen beter: de huidige apparaten kunnen slechts 1.000 g aan. Vandaar wellicht de lachende roep van de groene specht.

Zie voor een specht in slowmotion: tinyurl.com/spechttrouw


Foto: De natuur als uitvinder

Gepubliceerd in dagblad Trouw op 15 april 2016

Ylva Poelman alias De Bionische Vrouw
E: info@bionicacentrum.nl
T: 06 - 22 79 71 84