大多數動物如果頭部受到撞擊,輕則疼痛或引發腦震盪,重則頸部和大腦產生嚴重的損傷。但是世界上有那麼一種鳥,它們每秒鐘能用喙撞擊樹木大約20次左右,每次啄擊的速度能達555cm/s,頭部搖動的速度達580cm/s,但奇怪的是它們卻不會因此而受到任何負面影響,這種鳥就是啄木鳥。
除了澳洲之外,在世界上大多數的森林裡面,都能看到它們的蹤跡,啄木鳥撞擊樹木的主要原因是為了獲取樹幹裡面的汁液或者蟲子。
啄木鳥的習性
啄木鳥是一類大稱呼,啄木鳥科裡面的所有物種,幾乎都能夠叫這個名字,斑啄木鳥和綠啄木鳥是在我國分佈較廣的兩種啄木鳥,大多數人在森林中看到的啄木鳥,基本上就是它們。
啄木鳥的整個生活,基本上都是圍繞著“啄木”展開的,為了獲取樹幹裡面的食物,它們必須勤勞地啄木,其覓食的昆蟲包含但不限於天牛、蝽、蛾、吉丁蟲等。有研究表明,在13公頃左右的森林裡,一對啄木鳥一個冬天就能消滅90%以上的吉丁蟲。
另外,在求偶時,雄性啄木鳥也會用自己堅硬的喙,有節奏地去敲打空心的樹幹,以此發出清脆的響聲,吸引雌性啄木鳥。
在過去,人們一般認為啄木鳥是當之無愧的益鳥,它啄食樹幹上的昆蟲,對防止森林蟲害有著重要的貢獻,所以啄木鳥一度被稱為“森林醫生”,不少文學、影視作品裡的啄木鳥也都是以這類形象示人的。
不可否認,啄木鳥在防治森林蟲害方面有突出的貢獻,但是啄木鳥啄食害蟲,可不是出於好心,完全是動物求生存的本能,它們這麼做是為了填飽肚子,於是便有了負面影響。
越來越多的研究表明,啄木鳥啄樹的這項行為,也會直接危害到樹木,最直接的就是“過度開孔”。
一般來說,啄木鳥啄食樹皮表層的昆蟲,是利大於弊的,但如果昆蟲藏得很深,而啄木鳥的深刨對樹的創傷無疑是巨大的,尤其是一些樹齡較小的植物,簡直是致命傷。同理,啄洞築巢的危害也一樣。
另外,如果生境內的昆蟲數量下降到了一個較低水平,啄木鳥面臨食物危機,那麼它們就會採取一種更“損”的做法,那就是將健康的樹幹啄得千瘡百孔,流出樹汁,吸引昆蟲前來繁殖。事物都有兩面性,啄木鳥不外乎如是。
特殊的構造讓啄木鳥頂住了衝擊力
大腦是最重要也是最複雜的器官,同時它也很脆弱,因此在日常生活中,動物們都會格外注意保護大腦,避免它受到任何損傷,因此啄木鳥的啄食行為無論從哪方面看,都是非常特殊的存在。
科學家們一直致力於研究啄木鳥高速撞擊下卻不會得腦震盪的現象,試圖解開其中的奧秘,這對人們來說非常重要,因為這些研究有助於人類更好地開發出一些頭部保護裝置,對於生物材料和仿生設計行業來說,是不可多得的瑰寶。
啄木鳥在啄食的過程中,頭部會受到強烈的衝擊力,一項直觀的比較就是足球運動員產生腦震盪的衝擊是80克,而啄木鳥卻能承受住1200克的反覆衝擊。
經過大量的研究表明,啄木鳥有比一般鳥類更強壯的爪子和尾羽,這能夠使它們在高速撞擊樹幹時依然保持平衡,不過最重要的是,它們有著獨特的顱骨和舌骨構造。
透過對這些骨骼的微觀結構進行研究和生物力學分析,科學家們終於弄清了其中的奧妙。
簡單來說就是啄木鳥有一層堅韌的外腦膜保護腦髓,同時腦髓與外腦膜之間充滿液體,能夠起到減震的作用。與其他鳥類相比,啄木鳥的顱骨有著不同的密度和化學成分含量,頭骨結構疏鬆而充滿空氣,有利於減緩衝擊。
另外科學家還在啄木鳥兩側的頭部觀察到了強有力的肌肉組織,主要原因是旋轉的運動比直線運動更容易造成腦損傷,而兩側的肌肉能夠很好地起到消震的作用。
在這種構造下,使得啄木鳥在啄食期間,限制了大腦的晃動,就好像與生雞蛋相比,煮熟的雞蛋蛋黃更不容易晃動,也不容易因晃動而受損。
啄木鳥的舌頭及舌骨構造也比較特殊,能夠在啄食期間充當彈簧的作用,使得衝擊效果進一步減弱。
科學的探索永無止境,科學家們仍在積極研究啄木鳥的大腦,其研究成果已經在仿生設計行業得到了應用,此外,人們也致力於尋找啄木鳥的大腦是否存在損傷的一些病理特徵,這對於治癒人類大腦損傷的研究來說極為重要。
幾千年前的“神農嘗百草”,是對大自然的研究並加以利用,由此造福人間;現代對一些自然生物的精細化研究,亦如是。