啄木鸟为了觅食生存,每日啄木重复8000~12000次,将喙部以20次/秒的频率用1200g的加速度(g代表重力加速度)撞击树干,这相当于人类骑着自行车以25.7公里/小时的速度每天撞墙12000次。当找到小虫时,啄木鸟会突然停止运动,此时,其头部遭受到的反作用力,约等于所受重力的1000倍,相当于宇航员乘火箭起飞所受压力的250倍。对人类而言,这种冲击绝对致命,而啄木鸟为何不得脑震荡呢?
啄木鸟头部特殊的结构和材质,有效地帮助它缓解了啄木给头部带来的冲击力。啄木鸟的上下喙部不等长,其下缘更加坚硬,承载部分比上喙长1.2毫米,这使得撞击时的应力集中于下颚,从而避免了撞击力转递到脑部造成脑损伤。啄木鸟舌骨自鸟喙下侧开始,左右分叉绕到颅骨后侧,而后延伸到上方,并在前额前方再度交会,其特殊结构就像是“安全带”一样,有效地避免了颈椎向后折断。啄木鸟颅骨有不同于其它鸟类的海绵状的骨小梁,更有“弹性”,可以有效地缓冲撞击。
另外,由于啄木鸟啄木是一种高频的敲击,每一次冲击的脉冲时程十分短促,大约不到0.5毫秒,其结果是每次冲击给脑组织带来的冲量都不大,使之保持在产生损伤的临界值之下。事实上,在人们研究汽车碰撞对人的头脑的伤害时很早就发现,脑部的损伤程度不仅与减速度脉冲的强度有关,也与它的时程长短有关。
(《科技生活》9.21 李鹏)