Сколько шейных позвонков у совы

Недавно американские ученые выяснили, почему сова может спокойно поворачивать голову на 270 градусов, не рискуя при этом упасть в обморок из-за недостатка мозгового кровоснабжения. По идее, при столь резком и сильном повороте головы у птицы должны пережиматься сонные артерии, а мозг — оставаться без кислорода. Но на самом деле этого не происходит.

Многие, кто хоть раз наблюдал за совами, прекрасно знают об уникальных способностях этих птиц — они могут поворачивать свою голову практически на 270 градусов. То есть, любая сова может спокойно посмотреть на то, что происходит у нее за спиной, не меняя при этом позы. В ряде случаев пернатая хищница делает это практически постоянно — например, если она насиживает кладку в гнезде. Подобное приспособление выработалось у сов потому, что они обладают бинокулярным зрением: глаза расположены у них на одной плоскости.

Автор этих строк, который в свое время достаточно часто наблюдал за совами, каждый раз восхищался этим умением. И одновременно задавал себе вопрос: "а почему сова никогда не падает в обморок, когда так вертит головой?". Ведь, по идее, при любом повороте головы "на спину" у нее должны пережиматься сонные артерии, и, соответственно, останавливаться мозговое кровообращение. Ну, а реакция мозга, которого лишили кислорода, в общем-то однозначная — обморок, плавно переходящий в кому.

Подобное иногда случается и у людей — например, при автокатастрофе, когда происходит сильный и резкий поворот головы. В этом случае человека можно спасти, лишь если его быстро извлекут из-под обломков и вернут голову в нормальное состояние. Но чаще всего подобная травма приводит к смерти. А вот сова может проделывать такое упражнение хоть десять раз в день — и хоть бы что! В чем же секрет мозгового кровоснабжения этих замечательных птиц?

Долгое время это было загадкой и для биологов. Однако недавно ученые из Медицинской школы при Университете Джонса Хопкинса (США) смогли разгадать эту совиную загадку, вооружившись новейшими медицинскими методами, вплоть до ангиографии и компьютерной томографии. Исследование проводилось на телах белой совы (Bubo scandiacus), пестрой неясыти (Strix varia) и виргинского филина (Bubo virginianus), незадолго до этого умерших вполне естественной смертью. А на основе полученных данных создавалась модель мозгового кровообращения сов при резком повороте головы на те самые 270 градусов.

В результате выяснилось, что, во-первых, сонные артерии сов в районе нижней челюстной кости имеют баллонообразное расширение. И неспроста — такое строение сосудов позволяет пернатым хищницам создавать излишки крови, что-то вроде запасов, которые питают голову в случае, если при резком повороте головы кровоснабжение "снизу" сокращается. Более того, из-за этой особенности сеть мелких сосудов, отходящая от главных артерий, у сов куда более обширна, чем, например, у людей. Это, в свою очередь, облегчает доставку крови к мозгу в любой ситуации.

Во-вторых, шейные позвонки сов устроены особенным образом. Как мы знаем, именно через специальные отверстия этих позвонков и проходят сосуды, питающие кровью мозг позвоночных животных. Соответственно, при резком повороте позвонки пережимают сосуды, лишая наш интеллектуальный центр необходимого ему кислорода. Однако у сов подобное невозможно, поскольку те самые отверстия в 12-ти из 14-ти шейных позвонков необычайно широки — примерно в 10 раз шире, чем диаметр проходящей через них артерии.

Именно поэтому совы могут вертеть головой, как им вздумается — за счет столь большого зазора их сосуды спокойно переносят смещения позвонков шейного отдела, потому что им есть куда "уйти из-под удара". Кроме того, оказывается, сами сосуды входят в позвонки выше, чем у других птиц, — на уровне 12-го, а не 14-го позвонка. А это дает еще большую свободу для "маневра" сосудов при поворачивании головы.

Наконец, сонные артерии сов соединены с позвоночными специальными перемычками-анастомозами, чего нет не то что у нас, но и у многих других птиц. Это не только улучшает кровоснабжение головы, но и является некоей резервной системой — если сонные артерии и окажутся при повороте сжаты, то позвоночные все равно донесут кровь до мозга. Именно поэтому сколько бы сова ни вертела головой, ее мозг будет получать достаточное для нормального функционирования количество кислорода.

Итак, как видите, все три приспособления: сосудистые "баллоны", позвоночные артерии, которые свободно "болтаются" в позвонках и перемычки между артериями, и защищают сов от головокружений и прочих следствий кислородной недостаточности, которая могла бы возникнуть при резком повороте головы. Биологи лишний раз убедились в том, что природа никогда не работает без "подстраховки" — все жизненно важные механизмы дублируются и всегда имеется хорошо продуманный "план Б".

Впрочем, ученые предполагают, что похожие механизмы защиты мозга от последствий резких поворотов головы есть и у других птиц. Сейчас они хотят проверить свою гипотезу на морских птицах, шея которых тоже отличается большой подвижностью.

Читайте самое интересное в рубрике "Наука и техника"

Встройте "Правду.Ру" в свой информационный поток, если хотите получать оперативные комментарии и новости:

Подпишитесь на наш канал в Яндекс.Дзен или в Яндекс.Чат

Добавьте "Правду.Ру" в свои источники в Яндекс.Новости или News.Google

Также будем рады вам в наших сообществах во ВКонтакте, Фейсбуке, Твиттере, Одноклассниках.

Совы – уникальные животные. Они обладают необычными приспособлениями для выживания: начиная бесшумными полетами и заканчивая строением слуха. Но человека больше всего привлекла удивительная способность сов к повороту головы. Ведь так не может ни сам человек, ни другие животные.

У сов нет ушных раковин, которыми они могли бы улавливать звук. Они не могут шевелить глазами из-за их особого строения. Позвонки в грудном, поясничном и крестцовом отделе срощены для обеспечения стабильного полета – так что всю подвижность берет на себя шея.

Строение ее кровеносной системы позволяет совам поворачивать голову без ущерба для своего здоровья. Этому способствует то, что с 12 по 14 позвонках отсутствуют поперечные отверстия (foramen transverse), тем самым давая сосудам место для размещения при повороте шеи.
Сами поперечные отверстия (foramen transverse) в десять раз больше позвоночной артерии (a. vertebralis). В них находятся воздушные мешки. Они отличные амортизаторы.

Такие крупнейшие кровеносные сосуды, как промежуточные сонные артерии (a. carotis intermedius), проходят у сов в специальных углублениях на позвонках. Они сходятся и идут параллельно друг другу. То, что эти артерии не закрыты в отверстиях, дает им пространство для размещения, что позволяет избежать травмирования.

Ещё одна особенность строения сосудистой системы – это сократительные резервуары. Они представлены расширениями артерий. Благодаря эластичности стенки, эти резервуары растягиваются при повороте головы, что способствует току крови. Так же, поддерживать постоянный кровяной поток помогает еще и разветвлённая сеть более мелких кровеносных сосудов.
Более сложная система – анастомоз – представляет собой соединения между сонной (a. carotis) и позвоночной артериями (a. vertebralis) в виде более мелких кровеносных сосудов, которые позволяют регулировать поток крови. Свободная троичная артерия (a. trinitatis) дает возможность крови проникать к мозгу совы, даже если основной путь перекрыт из-за резкого поворота шеи.

Совы , как и любые птицы интересны в изучении. Мы ещё многого о них не знаем. Но такие открытия помогают лучше понять их и их организм.

Поворот головы сов представляет собой совершенно уникальную для птиц специализацию. Достоверно известна их способность поворачивать голову на 270° в каждую сторону (Steinbach, Money, 1973), а на препаратах эта подвижность без каких-либо видимых повреждений достигает 360° (Грицышина и др., 2016).

Такая колоссальная подвижность необходима совам в связи со спецификой их кормодобывания: ночные хищники должны не только заметить жертву в темноте, но и неотрывно следить за ней, пока не наступит момент атаковать. Несмотря на всю феноменальность, поворот головы сов попал в центр внимания исследователей совсем недавно. Оказалось, что сохранность сосудов при повороте головы обусловлена многократной разницей в диаметре сосудов и каротидных отверстий, в которых они пролегают (de Kok-Mercado et al., 2013).

В отношении самого механизма поворота было показано, что такая колоссальная подвижность обеспечивается в основном сочетанием дорсо-вентральной и латеральной флексии на всём протяжении шеи, а существенная ротация имеет место лишь в области затылка (Грицышина и др., 2016). Распределение подвижности на томограммах сов с головой, повёрнутой на 360°, сходно у разных видов и выглядит следующим образом. Ротация, сосредоточенная в зоне между затылком и эпистрофеем (две трети в атланто-черепном, треть в атланто-эпистрофейном суставах), составляет немногим менее 90°. В последующих суставах ротация незначительная, от 5 до 10°.

Боковая подвижность в проксимальной части шеи невелика, её амплитуда возрастает начиная с уровня VI–VII позвонков и сохраняется в пределах 10–20° до конца шеи. Дорсо-вентральная подвижность нарастает начиная с уровня IV–V позвонков, достигает максимума в области VI–VIII позвонков и заметно уменьшается к концу шеи. Это параметры подвижности, реализуемой при совершении поворота головы на 360° относительно туловища. Но чтобы понять свойства костно-мускульного аппарата шеи, необходимо определить, какая располагаемая подвижность стоит за реализуемой.

Для этого мы оценили пределы дорсо-вентральной и боковой подвижности на синдесмологических препаратах свежих сов. Оказалось, что располагаемая боковая подвижность очень высока в самом проксимальном отделе шеи (почти 90°), а после второго позвонка резко снижается и держится на уровне 20° до IX–X позвонков, после чего её амплитуда немного растёт и достигает 30° в самом заднем отделе шеи. Соответственно, в проксимальной части шеи диапазон боковой подвижности практически не используется для поворота, а в дистальной используется почти до предела. Дорсальная флексия почти на всех участках значительно превосходит вентральную, за исключением первых двух суставов шеи, где вентральная флексия составляет около 100°, а дорсальная лишь около 40°.

Далее амплитуда вентральной флексии уменьшается и сохраняется на низком уровне на протяжении всей шеи. Амплитуда дорсальной, наоборот, не падает ниже
10° и достигает максимума (около 60°) между IV–IX позвонками. По данным томографии, вентральная флексия при повороте очень слаба и имеет место лишь в двух-трёх проксимальных суставах. Таким образом, располагаемая вентральная флексия многократно превышает реализуемую при повороте. Дорсальная флексия в проксимальных отделах шеи также заметно выше реализуемой, однако, начиная с V–VII позвонков, амплитуда реализуемой подвижности приближается к располагаемой и в задней части шеи амплитуда дорсальной флексии используется до предела.