慢镜头看啄木鸟:这么奇葩的构造也只有它了

作者: Ent

来源: 果壳网

发布日期: 2015-06-24

本文探讨了啄木鸟为何不会在高速敲击树木时得脑震荡的科学原因,包括其独特的头骨结构、精密的调控、体型优势和舌头安全带等生理特性,以及后续研究的补充发现。

先来看几张动图:啄木鸟这么卖力,为啥不会得脑震荡?这个问题其实挺复杂的。鸟类学家Ivan R Schwab 凭借他对啄木鸟为何不得脑震荡的分析获得了2006年的搞笑诺奖鸟类学奖。他的分析对象是红冠啄木鸟(Dryocopus pileatus)。这种鸟的数据是:每秒敲击20次,每天最多12000次,撞击瞬间速度约25千米/小时,加速度1200g。

它不会脑震荡的原因有这么几个:头骨结构,厚头骨,海绵状空腔,内有小梁纤维束,喙的基部有软骨缓冲,蛛网膜下隙极小而且几乎没有脑脊液,有非常结实的脉络膜保护眼睛。精密的调控,啄木鸟撞击木头的时候,喙是近乎完美垂直地击中木头的,这样不会产生侧向的受力,不会打折或者引发别的状况。啄木鸟喙有强力的肌肉,在撞击前一瞬间会收缩,形成一个紧致的垫子,把撞击力量传给头骨的下部和后方,跳过大脑。

而且在砸中之前它的加厚了的瞬膜还会合上,既防止眼睛跳出去,也避免碎木屑伤到眼睛。眼栉膜可能也有作用——它可以短暂充血,提高压力,保证视网膜之类的结构维持原位。体型,相比而言,啄木鸟头小身子大。因为头小,所以脑的重量/表面积比值就小,所以小的冲击力会分散在相对大的面积上。但是它锤过去的时候是全身上,所以依然有很大的力道,只不过这些力道很多是身子而不是脑袋承受。

舌头安全带,啄木鸟的舌头从上颌骨出发,然后从右鼻孔穿出来,然后从两个眼睛中间经过,然后分成两叉,然后各自从颅骨上方往后绕过去,一直绕过整个脑子,从脖子两侧分别穿回来,再合二为一,然后穿过下颌骨,然后伸出去。这个怎么看怎么像安全带的东西很有可能也是通过撞击前收缩的方式保护了啄木鸟的脑袋。鸟类的舌骨和人的不一样,人的舌骨只是在骨头的根部起到附着作用,但鸟的舌骨一直延伸到舌头里面去。

啄木鸟也是,所以这大概是肌肉-骨头复合安全带。有些啄木鸟物种的奇葩程度略低,不会过眼眶穿鼻孔,但基本的状态都是一样的,绕过整个脑子。但总之,啄木鸟是奇葩。除了Ivan R Schwab总结的这些之外,后续又有一些研究跟进,包括啄木鸟的啄击位置是不停变化的,虽然每次都是垂直,但它能保证它的脑子撞上头骨的那一点是不停变动的,这样不会老是在一个点上施压。

啄木鸟的喙很奇怪,论外侧组织,上喙长下喙短,但论骨骼结构,却是下喙长,这可能能够让冲击的第一点化成相对均匀的力道然后传给下喙,再经下喙传给头的下部,同样避开脑子。最终的结果是,99.7%的能量传给了身体,只有0.3%留在头部。因为这样撞击会产热,所以啄木鸟总是敲一会儿停一会儿,不会一直持续敲。

UUID: 001af529-dea8-4cd3-b4af-1e17fe48c73b

原始文件名: /home/andie/dev/tudou/annot/AI语料库-20240917-V2/AI语料库/果壳公众号-pdf2txt/2015/2015-06-24_慢镜头看啄木鸟:这么奇葩的构造也只有它了.txt

是否为广告: 否

处理费用: 0.0032 元