딱따구리들이 하루에 나무를 수천 번 쪼아도 스스로 다치지 않는 이유

딱따구리들이 하루에 나무를 수천 번 쪼아도 스스로 다치지 않는 이유

 

딱따구리 머리에 숨어 있는 경이로운 과학

 

딱따구리는 정말 놀라운 생물로, 새치고는 특이한 특징을 가지고 있다. 누구나 알다시피 이 새들은 나무를 몇 시간이고 쪼아된다. 하지만 오랫동안 많은 사람들에게 명확하지 않았던 것은, 이렇게 작은 새들이 어떻게 그렇게 힘든 일을 하면서도 몸에 해를 끼치지 않고 견디는가 하는 점이었다.

그런데 이제 과학자들이 마침내 이 현상을 밝혀냈다.

 

연구자들에게 딱따구리의 신체 능력에 대한 연구는 정말 큰 도전이었다. 놀라운 일도 아니다. 새가 나무를 쪼는 속도는 초당 약 6~7미터에 달하고,

순간적으로 감속하면서 몸에 1000~1400 G라는 하중이 걸린다고 한다. 비교를 해보자면, 조종사는 겨우 9 G만 돼도 의식을 잃고, 사람이 심각한 교통사고를 당하면 100 G 정도의 하중을 1초 정도 견디게 되는데, 이는 내장에 상당한 손상을 줄 수 있는 수준이다.

 

그리고 여기 작은 새가 있는데, 몇 시간 동안 수천 번씩 자동차 사고의 10~15배에 달하는 힘을 경험하면서도 전혀 영향을 받지 않은 것처럼 보인다. 

엔지니어와 동물학자들은 수십 년 동안 이 미스터리를 연구해 왔고, 해결의 길은 험난했다. 오랫동안 인기 있는 가설은 딱따구리가 충격을 흡수하는

일종의 댐퍼나 범퍼 구조를 가지고 있어서 충격의 힘을 흡수한다고 여겨졌다. 그러나 첨단 기술을 사용한 현대 연구는 이 가설을 반박했다.

 

연구자들이 딱따구리가 나무를 두드리는 모습을 최대 슬로 모션으로 촬영한 영상을 분석했을 때, 딱따구리의 머리 모든 부분이 동시에 감속한다는 것이 명확해졌고, 그 덕분에 두개골이 충격력을 흡수해 근육에 가해지는 부담을 줄여준다는 사실이 밝혀졌다. 그렇지 않으면 부리가 충격을 흡수하게 되어

나무를 뚫을 만큼 충분한 손상을 일으킬 수 없었을 것이다. 이런 면에서 보면, 이 새의 머리는 본질적으로 단일 덩어리 같고, 마치 단단한 대형 망치처럼 아주 단단하다.

 

하지만 문제는 딱따구리의 두개골 속 뇌가 이런 충격에도 다치지 않고 견딜 수 있는가 하는 점이다. 동물학자들은 결국 답을 찾았는데, 그건 힘과 

크기 사이의 관계에 달려 있다. 사실 딱따구리의 뇌 무게는 몇 그램에 불과하고, 물리 법칙에 따르면 힘은 질량과 가속도의 곱으로 결정된다. 

따라서 뇌가 워낙 작기 때문에 충격 후 머리가 감속될 때 뇌에 가해지는 힘은 매우 작고, 세포나 조직은 손상을 일으킬 정도의 하중을 받지 않는다.

 

이 동물의 뇌 위치도 흥미롭다. 두개골이 뇌를 최소한의 뇌척수액으로 고정해서, 충격을 받아도 뇌가 두개골 벽에 부딪히지 않도록 해 부상을 방지한다. 게다가 딱따구리의 몸이 그런 부담을 똑똑하게 견디는 것뿐만 아니라, 딱따구리가 나무를 쪼는 과정 자체도 위험을 최소화하도록 설계되어 있다.

먼저, 새는 나무를 곧은 선으로 쪼는데, 이것이 가장 안전한 방향이다. 보통 부상은 머리가 옆으로 흔들릴 때 생긴다.

이런 모든 이유로 흔한 딱따구리를 진정한 자연의 기적이라고 부를 수 있다.