Stellen Sie sich vor, Sie würden mit voller Wucht mit dem Kopf gegen einen Baum rennen - Autsch! Das würde richtig weh tun und wahrscheinlich mit einer Gehirnerschütterung enden. Aber warum passiert das ausgerechnet dem Specht nicht? Bis zu 12.000-mal am Tag hämmert ein Specht mit seinem Schnabel ins Holz - sei es, um Futter zu finden, Nisthöhlen zu bauen, sein Revier zu markieren oder Geschlechtspartner anzulocken. Dabei prallt sein Schädel jedes Mal mit einer Geschwindigkeit von bis zu 25 km/h auf. Wie ist das möglich? Der Specht ist ein medizinisches Wunder. Ein Mensch, der seinen Schädel mit vergleichbarer Wucht gegen einen Baum schlagen würde, wäre auf der Stelle tot. Ein Specht, der dies bis zu 20-mal pro Sekunde tut, trägt nicht einmal eine Gehirnerschütterung davon.
Die besondere Anatomie macht's möglich
Die spezielle Kopfanatomie ist eines der Geheimnisse der Spechte. Der Körperbau der Spechte besitzt gleich eine Reihe von Anpassungen, die ihnen das Hämmern ermöglichen. Das hätten Forscher in verschiedenen Studien gezeigt. Demnach sei die spezielle Kopfanatomie eines der Geheimnisse des Spechts, sagt Julian Heiermann vom Naturschutzbund Deutschland (NABU): Das Gehirn liegt nicht direkt hinter dem Schnabel, sondern oberhalb, so dass die Wucht des Schlages nicht direkt das Gehirn trifft.
Das Gehirn des Spechts ist klein und besonders leicht - ein entscheidender Vorteil, um Erschütterungen beim Hämmern zu vermeiden. Die Gehirne der Spechte wiegen nur etwa zwei Gramm und sind damit sehr klein. Durch die geringe Masse bekommt das Gehirn beim ruckartigen Hämmern weniger Bewegungsenergie, sodass das Risiko einer Hirnverletzung gesenkt wird. Außerdem füllt das Gehirn der Spechte fast den gesamten Schädel aus und kann bei den Hämmerschlägen nicht so viel hin- und herschwappen - ganz im Gegensatz zu unserem Gehirn. Außerdem sitzt der Schnabel genau an der richtigen Stelle, nämlich etwas unterhalb des Gehirns. Dadurch trifft die Kraft des Aufschlags nicht direkt auf das Gehirn, sondern wird von den Knochen aufgefangen.
Anders als beim Menschen sitzt es fest im Schädel, direkt über dem Schnabel. Ein weiteres faszinierendes Detail: Das Zungenbein des Spechts umschließt seinen gesamten Schädel und endet nahe der Nasenöffnung. Es wirkt wie eine Art Sicherheitsgurt und leitet die beim Aufprall entstehende Stoßenergie geschickt am Gehirn vorbei. Kurz gesagt, nein. Obschon Kopfschmerzen nicht wissenschaftlich untersucht und ausgeschlossen worden sind. Ja warum nur trägt der Specht keine bleibenden Schäden davon? Denn sein Kopf muss ganz schön viel aushalten. Ganze 12’000 Mal hämmert er pro Tag auf hartes Holz, womit er zu Futter kommt, Geschlechtspartner anlockt oder sein Territorium verteidigt. Unsereins würde nach solch einem Tag über Kopfschmerzen oder gar eine Gehirnerschütterung klagen.
Stoßdämpfer und Schutzmechanismen
„Spechte besitzen quasi Stoßdämpfer“, sagt Heiermann. Biegsame Knochengelenke und kräftige Schnabelmuskeln federn die Wucht des Aufschlags ab. Wie bei einem Boxer, der einen Schlag erwartet, werden die Muskeln kurz vor dem Aufprall angespannt und absorbieren so einen Großteil der Energie. Kurz vor dem Auftreffen schließt der Specht seine Augenlider, damit ihm die Wucht nicht die Augen aus den Augenhöhlen drückt. Wenn wir mit dem Kopf aufschlagen, prallt unser Gehirn von innen gegen die Schädeldecke. Dadurch entsteht eine Gehirnerschütterung. Beim Specht hat das Gehirn durch die reduzierte Umgebungsflüssigkeit dagegen weniger Bewegungsspielraum.
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Die Knochen des Spechtschädels sind dabei sehr dick und wirken wie ein Stoßdämpfer: Die Energie des Stoßes „wird um den ganzen Schädel herum bis zum stabilen Knochengewebe der Schädelbasis und der Rückseite übertragen“, erklärt der Ornithologe Richard Prum von der Yale University. Kurz bevor der Schnabel auf die Baumrinde trifft, schließt der Specht außerdem seine Augen.
Widerlegung der Stoßdämpfer-Theorie
Sam Van Wassenbergh, Biologe an der Universität Antwerpen in Belgien, hat diese Erklärung jedoch nun in einer Studie, die in der Zeitschrift Current Biology erschienen ist, widerlegt. Zu diesem Ergebnis kamen die Forschenden durch die Analyse von Hochgeschwindigkeitsvideos, die sie von sechs Spechten drei verschiedener Arten beim Hämmern aufnahmen. Schnabel, Scheitel und die Schädelpartie hinter den Augen wurden zuvor mit farbigen Messpunkten versehen, um die Beschleunigung und den Bremseffekt zu messen, die beim Klopfen auf diese Stellen wirken.
Trotzdem muss man sich um die Gesundheit der Spechte keine Sorgen machen. „Das Fehlen einer Stoßdämpfung bedeutet nicht, dass ihre Gehirne bei den scheinbar heftigen Stößen in Gefahr sind“, sagt Van Wassenbergh. Grund dafür ist das äußerst kleine und leichte Gehirn des Spechts. Simulationen haben gezeigt, dass es aufgrund seiner geringen Masse nur mit etwa 39 bis 60 Prozent der Kraft gegen die Innenseite des Schädels schlägt wie es unter denselben Umständen beim Menschen der Fall wäre. Um eine Gehirnerschütterung zu erleiden, müssten die Vögel doppelt so stark auf Holz klopfen - oder auf eine viermal so harte Oberfläche. Dazu sind sie jedoch anatomisch gar nicht fähig.
Die Rolle des Zungenbeins
Weiter besitzt der Specht ein stark ausgebildetes Zungenbein, - ein Knochen, der sich bei uns zwischen Zunge und «Gurgeli» versteckt - das den Schädel umfasst und die Rolle eines Sicherheitsgurtes übernimmt. Das herzförmige Zungenbein umschliesst den Schädel und hält ihn fest am Platz. Was bei uns eine ungewollte und weniger ästhetische Abänderung der Kieferanatomie ist, stellt für den Specht ein wichtiges Mittel zur Verteilung der Aufprallkräfte dar: ein «Überbiss». Das Gewebe des oberen Schnabelteils überragt den unteren Schnabel.
Schutz der Augen
Der Specht ist aber nicht nur bedacht seinen Kopf mit Sicherheitsgurten zu schützen, sondern auch seine Augen. Dabei handelt es sich um eine dicke Hautschicht, die Nickhaut, die im Moment des Aufpralls über das Auge gezogen wird und im schlimmsten Fall einen Riss in der Retina und das Austreten der Augen verhindert. Auf dem linken Bild ist die Nickhaut zu erkennen, welche das Auge abdeckt und schützt.
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Die Vielfalt der Spechte und ihre Lebensweise
In Deutschland lebt ein halbes Dutzend verschiedener Spechtarten, vom krähengroßen Schwarzspecht bis zum spatzengroßen Kleinspecht. Dabei sind die schwarz bzw. schwarzweiß gefärbten Spechte, zu denen der bekannte Buntspecht gehört, so genannte Baumspechte, die grün gefärbten dagegen Erdspechte. Diese Bezeichnungen beziehen sich auf den Ort, an dem die Nahrungssuche stattfindet. Alle unsere Spechte sind Standvögel, obwohl sie sich überwiegend von Insekten ernähren.
Der Buntspecht
Sehr häufig wirst du in Deutschland den Buntspecht (Dendrocopos major) im Wald und im Park finden. Er besitzt eine auffällige Färbung aus schwarz-weiß gestreiften Deckfedern. Der Bauch ist weiß bis hellbraun gefärbt mit einem deutlichen roten Fleck im unteren Bereich. Die Männchen besitzen zusätzlich einen roten leuchtenden Genickfleck, woran du Weibchen und Männchen gut unterscheiden kannst. Um am Baumstamm gut entlanglaufen zu können, besitzt der Buntspecht kurze Beine. So kann er dicht am Stamm klettern. Durch seine Krallenfüße oder auch Kletterfüße findet er besonders guten Halt und ist zudem ein wahrer Kletterkünstler. Um dies vollführen zu können, zeigen zwei Krallen nach vorne zum Festhalten. Die anderen beiden Krallen sind nach hinten gebogen, damit sich der Buntspecht besser abstützen kann. Der Schnabel des Buntspechts wird als Meißelschnabel bezeichnet und ist sehr stabil und spitz. Dabei ist der Oberschnabel etwas länger als der Unterschnabel, um diesen zu schützen. Damit gelingt ein problemloses Herauszimmern des Holzes aus dem Baum, um an Insekten zu gelangen. Um das Gehirn vor der ständigen Erschütterung zu schützen, schwimmt dieses in einer sehr zähen Flüssigkeit.
Buntspechte leben dort, wo es Bäume gibt: in Wäldern und Parks oder auch in baumreichen Ortschaften und Gärten. Bäume beheimaten viele Insekten, die Nahrung der Spechte, und dienen den Vögeln auch als Nest. Die Spechte sind aktive Höhlenbrüter, die ihre Nester meist selbst in Baumstämme zimmern und so Baumhöhlen erschaffen. In dem Nest werden auf Sägespänen bis zu acht Eier gelegt und beim Buntspecht innerhalb von zwei Wochen ausgebrütet. Die Spechtküken sind dabei nackt und blind. Sie zählen zu den Nesthockern. Die Eltern führen eine intensive Brutpflege. Das bedeutet, dass sie die Küken füttern, schützen und wärmen. Nach etwa drei Wochen sind die Kleinen flügge und verlassen das Nest. Bei einem Buntspecht befinden sich die Nester im Wald, seltener im Park. Die Nisthöhlen liegen $\pu{30 cm}$ tief im Baumstamm.
Der Buntspecht frisst wie die meisten Spechte Insekten, die unter den Baumrinden oder in den etwas tiefer liegenden Jahresringen leben. Besondere Favoriten auf seinem Speiseplan sind Bock- und Borkenkäferlarven. Ansonsten bedient er sich beispielsweise auch an Schmetterlingen, Wespen und Bienen. Um hartschalige Nahrungsmittel wie Zapfen besser bearbeiten zu können, klemmen Spechte diese oft in Baumlöcher, Felsspalten oder Gemäuer.
Der Grünspecht
Der Grünspecht lebt in den Bäumen und am Boden. Du erkennst ihn am grünen Federkleid mit roter Haube. Um die Geschlechter zu unterscheiden, betrachte die Schnabelwinkel. Beim Männchen sind diese rot, beim Weibchen schwarz. Grünspechte fressen besonders gerne Ameisen. Der Grünspecht beispielsweise ist ein Spezialist für Ameisen, weshalb man diesen Vogel oft dabei beobachten kann, wie er mitten auf einer Wiese im Boden wühlt, wobei er es nicht zuletzt auf die Brut der Ameisen abgesehen hat. Er besitzt eine Leimrutenzunge mit löffelartiger Hornspitze; eine Einrichtung, die besonders gut geeignet ist, um Ameisenpuppen gleichsam aus ihren Kammern zu löffeln.
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Der Schwarzspecht
Der Schwarzspecht ist einer der größten Spechte. Er kann so groß wie eine Krähe werden. Er hüllt sich in ein schwarzes Federkleid. Die lautesten und längsten Trommelwirbel schlägt der etwa krähengroße Schwarzspecht, unverwechselbar durch sein schwarzes Gefieder und den Scheitel, der beim Männchen durchgängig, beim Weibchen nur am Hinterkopf leuchtend rot ist.
Das Trommeln der Spechte
Ein typisches Merkmal der Spechte ist ihr Trommeln. Dabei klopfen sie mit ihrem Schnabel entweder auf einen Ast oder bohren sich hämmernd ein Loch in den Stamm. Mit dem Trommeln kennzeichnen sie ihr Revier. Auch locken sie damit während der Balzzeit die Weibchen an. Außerdem hilft es ihnen bei der Suche nach Nahrung. Denn diese besteht meist aus Insekten, die unter der Baumrinde und im Baumstamm leben. Um etwa an Käferlarven heranzukommen, müssen die Larvengänge durch Herausmeißeln des Holzes freigelegt werden.
Wenn man Spechte im Frühjahr laut trommeln hört, dann sind sie allerdings nicht mit Wohnungsbau beschäftigt. Sie haben sich vielmehr einen hohlen Ast ausgesucht, der als Resonanzkörper wirkt und damit das Trommeln weithin hörbar werden lässt, denn es dient der Reviermarkierung. Im Frühling trommeln sie jedoch hauptsächlich, um ein Weibchen oder Männchen anzulocken - getrommelt wird nämlich von beiden Geschlechtern. Damit das Trommeln möglichst weit zu hören ist, braucht es einen Resonanzkörper. Das kann ein dürrer Ast, ein hohler Baumstamm, aber auch eine Dachrinne sein. „Jede Spechtart trommelt anders“, berichtet Klaus Ruge, langjähriger Leiter der Vogelschutzwarte Baden-Württemberg. Dauer und Rhythmus der Wirbel, aber auch Anzahl der Schläge und der zeitliche Abstand dazwischen seien unterschiedlich und für jede Art charakteristisch.
Spechte als Indikatoren für gesunde Wälder
Spechte gelten als Indikatoren für lebendige Wälder mit viel Totholz und unterschiedlichen Baumarten in allen Altersstadien. Insbesondere Kleinspechte, die man für Buntspechte halten könnte, wären sie nicht nur spatzengroß, sind darauf angewiesen. Doch die Annahme, Spechte lebten ausschließlich im Wald, sei falsch, stellt Ruge klar. Insbesondere Bunt- und Grünspechte siedeln auch in der Stadt.
Da die Spechte ihre selbstgebauten Höhlen oft nur ein- oder zweimal zum Brüten benutzen, stehen sie danach anderen Baumhöhlenbewohnern, die selbst nicht zum Höhlenbau befähigt sind, zur freien Verfügung. Grünspechte nisten nach Möglichkeit in leerstehenden Höhlen anderer Spechte. Die Chancen auf eine freie Wohnung stehen meist gut, denn einen gewissen Leerstand gibt es immer: „Manche Spechtarten zimmern sich jedes Jahr eine neue Nisthöhle“, erläutert Klaus Ruge. Und nicht jede werde fertiggestellt: „Manchmal bauen sie nur so ein bisschen rum.“ Das kommt Höhlenbrütern wie Meise, Kleiber und Waldkauz zugute; aber auch Wespen, Hummeln und Hornissen. Sogar Eichhörnchen suchen Unterschlupf in Spechthöhlen.
Innovationen inspiriert von der Natur: Der Specht als Vorbild
Mal wieder kann sich der Mensch die Natur zum Vorbild nehmen: Er muss dazu nicht einmal an einen Baum hämmern wie der Specht. Der Mensch mag mit Überschall durch die Lüfte gleiten können, mit einem Specht aber kann er es auch nach Jahrhunderten technischer Evolution nicht aufnehmen. Der Vogel ist ein medizinisches Wunder, um seine Robustheit beneiden ihn Unfallforscher weltweit. Hunderttausende Menschen werden jedes Jahr wegen Kopfverletzungen in deutschen Krankenhäusern behandelt, rund 5000 sterben. Keine andere Verletzung führt so oft zum Tod. Jetzt soll die Anatomie des Spechts den Forschern, die an sicheren Helmen tüfteln, neue Anregungen geben. Denn Spechte schlagen ihren Schnabel so oft und mit solcher Wucht in die Rinde von Bäumen, dass sie eigentlich komplett hirngeschädigt sein müssten. Würde ein Mensch seinen Kopf mit solcher Heftigkeit gegen einen Eichenstamm schlagen, er würde tot zusammensinken.
In der Rechtsmedizin der Universität München sind Spechtforschungen bekannt. Dort waren Wissenschaftler um den Unfallforscher und Biomechaniker Steffen Peldschus bereits an der Entwicklung europäischer Normen für Schutzhelme beteiligt.
Lizhen Wangs wilder Buntspecht hat die Gefangenschaft nicht überlebt. Von ihm inspirierte Motorrad-, Fahrrad- und Sporthelme aber könnten Leben retten. Erste Firmen haben bereits bei Wang angefragt.