第16课
为什么啄木鸟不得脑震荡?
啄木鸟喜欢啄东西,包括电线杆、建筑的墙面等,尤其喜欢啄树木。在我国一些古书中,很早就有关于啄木鸟啄木取虫的记载。一只啄木鸟,平均每天啄木500~600次以上。同时,它啄木的速度很快,比声音在空气中的传播速度还快,因此,反作用在它头部的力量很大。观察啄木鸟的动作,“吭吭”声让人感觉脑仁生疼,可是看起来啄木鸟并没有头晕目眩的感觉。这是为什么呢?
这要从啄木鸟独特的大脑和迥异的头骨结构来解释。首先,啄木鸟的大脑重量轻,一个正常成年人的大脑约为1400克,而啄木鸟的大脑只有2克。在发生撞击时,这么小重量的大脑就保证啄木鸟不会受到额外伤害。同时,啄木鸟大脑和头骨的相对位置也决定了它不会受到更大的打击。跟人类相比,啄木鸟的大脑被头骨从后面裹着,这让啄木鸟拥有了一个优势:当啄木鸟的脑袋前后摇动撞击时,大脑与头骨能够有更大面积的碰触,换言之,作用在大脑的冲击力就能扩散到更大的面积上。
另外,如果仔细观察啄木鸟的大脑和头骨,就会发现啄木鸟的大脑与头骨几乎是紧密地贴在一起的,中间只有极其狭小的缝隙和稀少的液体,因此,震波很难在啄木鸟的头部传播,这也就帮助啄木鸟远离了脑震荡。啄木鸟的头骨骨质呈海绵状,头骨密实且弹性极佳,将大脑牢牢地包裹起来,犹如一个具有良好减震功能的保护垫,可以有效抵消来自外界的冲击。
除了骨骼结构,啄木鸟头部两侧还连接着相当发达的肌肉系统,啄木鸟的头部骨肉有助于吸收和分散外力冲撞。而啄木鸟脖颈肌肉也非常结实强健,可以吸收相撞产生的能量。
此外,啄木鸟的舌头也值得一提。这是一条细长的、能自如延伸和收缩,同时前端倒生短钩并带有黏液的舌头。它不仅能伸入树洞,钩出害虫将其吞食,舌头底部的结缔组织还可以延伸环绕脑部,从而稳稳地托住头骨,同样也可以起到保护作用。
科学家通过高速照相机,在一秒钟内连续拍摄2000张照片,完全记录下啄木鸟啄击树木时的姿态。啄木鸟靠近树干准备啄击前,为了避免猛烈的敲击导致眼珠从眼眶内掉出来,啄木鸟会闭上眼睛,与此同时,一层隔膜也会护住眼睛,把木屑阻隔在外。啄木鸟的敲击角度很独特,每一次击打都几乎是完全笔直的,而且击打也是由轻到重。最初是轻轻敲击数次,以寻找正确的位置,一旦确定就持续加力啄击。如果正值繁殖期,啄木鸟敲得就更起劲了。为了避免产生扭曲力,啄木鸟啄击树木时,头部保持不动,这样可以避免脑部受伤。通过研究啄木鸟头部的特殊构造,人们获得了很多关于减震、防震的灵感,例如,设计安全帽时,在帽子和头部之间保留空隙,从而保护头颈的安全。