为何啄木鸟不会头晕?

作者:北海潜深寒来源:蝌蚪五线谱发布时间:2016-11-21

啄木鸟的啄木行为实际上是一种振动与冲击现象。

  啄木鸟的啄木行为一直备受人类的关注,这种行为一般是用喙啄击树干,这种啄击非常地富有节奏性,作用是觅食或吸引异性。它们能以6~7m/s的速率和约1000*g的加速度疯狂啄击树木,在2.10~2.69s内就可啄击树干次数多达30次以上,每天啄木总次数多达12000次,我们不禁要问:“它为什么不会头晕?

  要知道,啄木鸟的啄木行为实际上是一种振动与冲击现象。振动和冲击虽然在采矿、钻井等作业时能够发挥巨大作用,但当它们作用于人类的时候,如车祸、爆炸、地震等突发性灾难,会直接对头部产生冲击,从而造成外伤性脑损伤,威胁人的生命。啄木鸟在啄木这种振动与冲击下能够安然无恙,是因为它在漫长的演化中,具备了头部冲击损害的抗性。啄木鸟的头部抗冲击性有其内在的生物学机理。说到这,就要对啄木鸟进行一个详细的生理解剖。

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  首先,啄木鸟的颈部肌肉相当发达。如果将高强度的振动比作灰尘,那啄木鸟强健的牵引肌便是吸尘器,能够起到吸收振动的作用。使得啄木鸟在俯冲的状态下能得到一个比较完美的垂直轨迹,从而免受振动与冲击时产生的扭转剪切力的影响,扭转剪切力是导致脑脊膜撕裂或脑震荡的外伤性脑损伤的“元凶”。

  第二,啄木鸟长舌中的舌骨起于其上颌骨的背面,经过右鼻孔,在眼部“分叉”,从而形成一个“弯弓”状的架构覆于头盖骨上部,分叉的两端通过枕骨周边,在下颌骨部分伸出,最后在前额下方再次“愈合”,这种舌骨构造使其与头盖骨有了尽可能大的接触面积,增加抗冲击性。并且,啄木鸟的舌骨本身具有良好的强度和柔韧性,舌骨的“心”为灵活的软骨,外部裹着一层薄组织层,这有点像唐朝制刀顶级工艺——包钢法,会产生极佳的韧性。

  第三,啄木鸟的喙部也成为其具有超强抗冲击性的因素,啄木鸟的喙骨具有较高的灼烧损失(高于其颅骨)。一种骨骼的灼烧损失是指这种骨骼在燃烧时能产生更大的物质损失,也就表明其中所含骨矿物质较高,当其负载时也就能产生更大的灵活性。这样一来,当啄木鸟发生钻孔行为时,冲击力在传输到颅骨之前,就被先接触树干的喙骨吸收了一部分。

 

参考文献:

1. 啄木鸟头颅结构抗冲击力学机理.祝昭丹.大连理工大学.2015-01-01;

2. 啄木鸟头部抗冲击性的生物学机理及其应用.卢珊等.中国科学:生命科学.2013-08-20;

3. 啄木鸟颅骨及颌骨的材料学特征在头部抗冲击性中的作用.王丽珍等.中国科学:生命科学.2012-03-20.

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