啄木鳥用那麼快的頻率鑿洞,不會腦震盪嗎?難道它是“鐵頭娃”?

我們都知道大腦是身體身體中最重要的器官之一,它是神經系統中最高級的部分,我們的思維,我們的記憶,我們的情感都源自於大腦,它能控制我們的行為調節機體內部與環境的平衡。

啄木鳥用那麼快的頻率鑿洞,不會腦震盪嗎?難道它是“鐵頭娃”?

所以大腦為了保護自己,用一層厚厚的頭骨包裹著自己,此外還會控制我們身體的其它部位竭盡全力的保護它:比如遇到危險的時候我們總會情不自禁的——抱頭,蹲下。

大腦不僅對我們人類十分重要,對於其它動物也是非常重要的器官,因此保護大腦,萬物有責。但是自然界中有一種動物就十分不"愛惜"自己的大腦,甚至頻繁的"折磨"大腦,一副不把腦袋砸出腦震盪誓不罷休的樣子,沒錯,這個"鐵頭娃"就是啄木鳥。

名片

啄木鳥用那麼快的頻率鑿洞,不會腦震盪嗎?難道它是“鐵頭娃”?

啄木鳥(Picidae),顧名思義就是喜歡啄木頭的鳥綱鳥類的通稱,除了南極洲、大洋洲以及新西蘭馬達加斯加外,到處都能發現它們的身影,大大小小、形形色色約有200多種,其中最大的啄木鳥是東南亞的的大斯萊蒂啄木鳥,體長50釐米,種450克;最小的姬啄木鳥只有8釐米長,重8克。它們大多都生活在森林或樹叢中,畢竟沒有樹哪來的木頭啄呀。

誇張的啄木本領

啄木頭可以說是啄木鳥的看家本領了,凡是看到它們啄木頭的人,無不驚呼:"老鐵,666啊"。有文化一點的人就會大呼:"此禽不與眾禽同,頭戴朱冠一點紅。嘴似鐵釘釘鐵木,爪如銅鑽鑽銅桐。"亦或是"爪利嘴還剛,殘陽啄更忙。千林蠢如盡,一腹喂何妨。"更有文化的比如王元之就說到:"淮南啄木大如鴉,頂似仙鶴堆丹砂。"

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它們不僅"大如鴉",甚至有"野人"呼其為"火老鴉",當然,這麼霸氣的名稱不是我說的,是李時珍說的:"啄木小者如雀,大者如鴉,面如桃花,喙、足皆青色,剛爪利嘴。嘴如錐,長數寸。舌長於珠,其端有針刺,啄得蠢,以舌鉤出食之……其山啄木頭上有赤毛,野人呼為火老鴉……"

可以看出古人對這個啄木鳥已經頗有研究,對於它們的棲息環境、種類、形態以及習性已是相當瞭解,但是古人可能不知道啄木鳥啄木的本領有多誇張,有無聊的科學家們觀察啄木鳥每天反覆地進行啄木行為,結果發現啄木鳥啄木頭的頻率可以達到每秒20次,以至於24幀頻的攝像機都不能完整的紀錄下啄木鳥的運動,並且衝擊引致的最大減速度可達1000g-1500g,要知道我們普通人能承受的加速度只有4.5g,而經過特殊訓練的飛行員宇航員所能承受的加速度在10-12g。而啄木鳥的腦袋每天承受著這麼誇張的加速度懟上8000-12000次。

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"你要是嘮這個我可就不無聊了!"

於是啄木鳥的腦袋瓜子不僅引起了鳥類學家的廣泛關注, 還引起了機理工程學、醫學工程學、材料科學及電子工程學等領域研究者的興趣。很多科學家對於啄木鳥避免頭部衝擊性損害的研究非常感興趣,還有一些其他研究致力於尋找製作工程學或人類防護中仿生學減震系統或設備的線索。對於啄木鳥為什麼頭這麼鐵,許多研究人員寫出了一堆長篇大論,筆者也興致勃然的點開一看,得到的結果是——"這能使我睡得十分香甜"。當然,本著"啄木鳥精神",我還是硬著頭皮"啄"了一遍。

啄木鳥的頭為什麼這麼"鐵"?

啄木鳥能夠反覆的撞擊樹木不至於腦震盪與其出色的減震系統以及高超的撞擊技巧還有"愚蠢"的大腦有關。

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減震系統:

首先是減震系統,啄木鳥獨特的頭部就蘊含了多套減震裝置,層層遞減,能夠最大化的"卸力"從而保護大腦。

1.嘴

啄木鳥撞擊樹木的時候最先受到衝擊的是它們的嘴,也就是喙。它們的喙是一種高強度的骨骼構成(可以理解為又硬又有彈性的結構),表面還有一層堅硬的角質層,並且上喙比下喙長一丟丟,但是上喙的高強度骨骼比下喙短一丟丟,因此在衝擊的時候力就被分散開來。

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2.肌肉

啄木鳥的肌肉和一般的鳥類不同,它們脖子上的肌肉又粗又短,能夠極好的卸力的同時又不至於肌肉拉傷。唯一的缺點就是不能像其它鳥類一樣大幅度的轉頭罷了。

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3.舌頭

啄木鳥的舌頭也是大有名堂,它們的舌頭或者說是舌骨是從上頜骨背部穿過右鼻孔然後在眼部一分為二,分別從頸部左右向上包裹住後腦勺,一直到前額然後又合為一體。說起來大家可能不是很懂,所以請看圖。可以理解為它們用舌頭將整個腦袋兜住,進行減震,簡直聞所未聞。

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4.頭骨

科學家們對啄木鳥的頭部進行解剖發現,它們的頭骨又厚又硬,而在它們的頭骨下還有一層海綿狀的軟骨,這層軟骨裡面又大量含空氣的空隙,類似所謂的"空氣彈簧"的減震原理,能夠大大降低啄木時對大腦的衝擊力。

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5. 腦脊液與"愚蠢"的大腦

最後在頭骨與光滑的大腦之間,就是一層薄薄的腦脊液,液體能減震不用多說。啄木鳥的大腦表面不像人類一樣都是褶皺,可以緊緊的貼著頭骨下的軟骨,因此不至於"晃"的腦震盪。其次它們的大腦非常小,小所以受到的衝擊就比較少,這或許就是啄木鳥的大腦在"衝擊"與"聰明"之間做出的妥協吧。

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撞擊技巧

光有減震系統沒有技巧也是不行的,啄木鳥的全套減震系統只能保護大腦在垂直撞擊的時候有效,因此啄木鳥在啄木的時候要始終保持一種豎直狀態,這樣就能使衝擊力始終通過腦部中心而沒有旋轉力矩。而啄木鳥能保持每秒20赫茲的頻率撞擊樹木並且每次都是直上直下,而且在撞擊的時候啄木鳥會閉上眼睛,防止木屑傷到眼睛亦或是防止眼珠子飛出來吧。

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"森林醫生"還是"鳥設崩塌"?

最後,網傳的許多文章都說到啄木鳥其實對樹木的傷害非常大,甚至有許多啄木鳥將樹直接鑿空,或是在橡樹的表面啄出一個個孔洞只是為了藏橡子,它們似乎不再像我們以前我們所熟知的只是吃樹木裡的蛀蟲而不傷害樹,不可否認有這種現象的存在,但是畢竟是少數。就像一群"森林醫生"中總會出現一兩個"庸醫",另外也並非所有品種的啄木鳥都是吃蟲子的,所以我們不能因為少數案例而將所有啄木鳥都"一棒子打死"。

啄木鳥用那麼快的頻率鑿洞,不會腦震盪嗎?難道它是“鐵頭娃”?

隨著我國綠化植樹業的發展,我們國家早在60年代就開始引進斑啄木鳥,隨後又陸續引進綠啄木鳥、星頭啄木鳥,不僅僅是我們國家,包括前蘇聯、德國、美國、以色列、日本都有引進啄木鳥防治害蟲的案例。

所謂的"益"還是"害",都是我們人類所賦予的一頂帽子罷了。它們只是為了生存,它們只是生態圈中的一小部分。


參考文獻:

啄木鳥頭部抗衝擊性的生物學機理及其應用

啄木鳥頭頸部解剖結構分析

不怕腦震盪的啄木鳥_範世忠

啄木鳥為什麼能避免腦損傷

部分國家對啄木鳥的研究_馬金生

綠啄木鳥繁殖習性及食性的研究_劉益康

三種啄木鳥的生態位和競爭

字數|2512


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