每秒啄木14次,晃頭速度超過音速,啄木鳥為啥不會腦震蕩?

啄木鳥每天「篤篤篤」地啄個不停,頭部晃動的速度比聲音在空氣中傳播的速度還快,啄木頻次最快能達到每秒14次。

不僅如此,啄木鳥還能在啄穿蟲洞發現蟲子時,馬上停下來,這給它頭部帶來的反作用力,相當於航天員乘坐火箭起飛時,所承受的壓力的250倍。

如果換成是人類,這一系列操作絕對是致命的,他不僅會腦震蕩,而且頭部和脖頸都會受到嚴重的損傷。

可為什麼啄木鳥卻能安然無恙呢?它們如此高速地啄木,為什麼不會腦震蕩?我們來聊一聊這個有意思的話題。

森林醫生:啄木鳥

全世界一共有210種啄木鳥,其中分佈在我國境內的有29種,比較常見的是綠啄木鳥和斑啄木鳥,它們主要生活再森林裏,被稱為「森林醫生」。

一些人認為啄木鳥啄木,會損害樹榦,對樹木來說是一種害鳥。但事實上恰恰相反,啄木鳥以樹皮下的害蟲為食,每天能吃掉1500條左右的害蟲。

它們不僅食量驚人,活動範圍也很廣,一對啄木鳥在一個冬天內,可以消滅約13公頃森林裏90%以上的吉丁蟲以及其他害蟲。

啄木鳥捕食的時候,會先將樹皮啄破,然後長長的舌頭把害蟲鉤出來吃掉,樹洞里的蟲卵也會被啄木鳥用粘液粘出來。如果害蟲躲在樹榦深處,啄木鳥還會利用啄木的聲音,把害蟲震出來。

另外,它們還有一個習慣,就是要把整棵樹里的害蟲徹底消滅後,才會飛到另外一棵樹上覓食,把樹治好了才走,這也是它們被稱為「森林醫生」的原因之一。

啄木鳥雖然偶爾也會到地面上覓食,但它們中的大多數終生在樹林中度過,在樹榦上螺旋式地攀緣搜尋害蟲,除了少數種類,啄木鳥一般不在橫枝上棲息。

啄木鳥之所以能攀爬在樹榦上行動,是因為它們的兩個腳趾向前伸,兩個腳趾向後伸,這樣的結構有利於它們攀附在樹榦表皮上,而且它們又長又硬的尾羽可以起到支撐作用。

啄木鳥在啄木的時候一般仰着頭,但它們很少被啄木產生的木屑嗆到,這是因為它們的鼻孔上長有剛毛,可以阻止碎木屑或者灰塵進入鼻孔。

啄木鳥喜歡叫,它們有些在一分鐘之內鳴叫5~6次,每次4~7聲,夏季喜歡待在山林里,而到了冬天則會飛往平原近山的叢林間生活,主要跟着食物走。

為什麼不會腦震蕩?

根據科學家的測定,啄木鳥在啄食的時候,頭部搖動速度相當於每小時2092公里,啄木的頻率達到了每秒14次以上。

這樣的啄木速度,會讓它們的頭部所受衝擊力等於所受重力的1000倍,相當於航天員乘坐火箭起飛時所受壓力的250倍。

那麼它們為什麼不會腦震蕩呢?這跟它們的身體結構有關:

第一,啄木鳥的大腦很輕

啄木鳥的大腦只有2克,如此輕的大腦在遭受重擊時受到的傷害比較少,人類之所以很容易腦震蕩,和大腦較重也有關係,要知道人類的大腦重達1400克。

另外,啄木鳥的大腦和頭骨的相對位置也有利於緩解衝擊力,啄木鳥的大腦被頭骨從後面裹着。當它們的腦袋前後搖動撞擊時,大腦與頭骨的接觸面積會更大,作用在大腦的衝擊力可以擴散到更大的面積上,衝擊力就會更小。

第二,大腦結構抵消衝擊

啄木鳥的大腦與頭骨幾乎是緊密地貼在一起,中間只有非常狹小的縫隙和稀少的液體,那麼震波就很難在啄木鳥的頭部傳播,這可以減輕它們震動的程度。

而且,啄木鳥的頭骨骨質是海綿狀,相比純鈣質的頭骨要鬆軟一些,可以起到很好的緩衝作用,抵消來自外界的衝擊。

第三,頭兩側肌肉發達

啄木鳥頭部兩側擁有相當發達的肌肉系統,當它們啄食的時候,強勁的肌肉可以幫助頭部吸收和分散外力衝撞。

不僅如此,啄木鳥的嘴也很特殊,嘴的上面比下面短,那麼啄食時產生的衝擊力,大部分都通過下面的喙傳遞到了身體上,而頭部承受的衝擊力則比較少。

第四,舌頭可以防震

令人難以置信的是,啄木鳥的舌頭也可以起到防震的作用。它們的舌頭細長而且富有彈性,其舌根是一條彈性結締組織,從下齶穿出,向上繞過後腦殼,在腦頂前部進入右鼻孔固定。

所以啄木鳥其實只用左鼻孔呼吸,它們通過這種方式來隱藏自己長達12厘米的舌頭,而且這種結構有利於緩解它們啄食時受到的衝擊力。

啄木鳥的舌頭靠脖子上的一部分骨骼來支撐,這部分骨骼和靜脈纏繞在一起,那麼當它們啄食並伸出舌頭時,會帶動脖子上的骨骼擠壓靜脈,增大大腦和頭骨內的供血量,緩解大腦與顱骨發生碰撞的強度。

第五,總是垂直啄木

除了身體結構特殊之外,啄木鳥啄木的方式也有利於緩解衝擊力,它們總能非常精確地垂直啄擊樹榦,這樣就不會產生側面的力,可以避免很多麻煩。

所以,啄木鳥高速晃動腦袋但不會腦震蕩,主要是因為它們的身體已經演化出各種緩解衝擊力的結構,啄木鳥就是為啄木而生的。

逐木鳥身體結構的特殊性,給了科學家們很多啟示,尤其是在減震和防震方面的靈感,讓人類製造了很多防止頭部受傷或者腦震蕩的安全用具。比如在設計安全帽時,在帽子和頭部之間保留空隙,就可以很好地保護頭部和頸部。

除此之外,科學家們還通過運用啄木鳥舌頭減震的原理,設計出了可以減輕運動員撞擊時發生腦震蕩程度的項圈。項圈完全模擬啄木鳥的頸部骨骼,當運動員劇烈運動時,項圈就會擠壓脖子上的靜脈,增大腦部供血,緩解腦震蕩發生的程度。

總之,在經過經年累月的進化之後,啄木鳥已經演化成了一架撞樹機器,它就是不怕撞樹,也不會腦震蕩。