啄木鳥頭部的防震裝置

劉天毅

被人們稱為“森林醫生”的啄木鳥在我國分布較廣，種類約有180～200種。因啄木鳥的主食是害蟲，對防止森林蟲害有很大的作用，所以它被冠以“森林醫生”的美名。啄木鳥的嘴強勁有力并且平直而尖，很像木工用的鑿子，這不僅讓它能夠啄開樹皮，而且還能夠啄開堅硬的木質部分。

啄木是啄木鳥最主要的活動之一，它不僅通過啄木覓食，而且靠啄木在樹干中挖洞建巢、表達情感和示威。據科學家觀察發現，啄木鳥啄木的次數一天可達12000次，頻率達到每秒20次，每次撞擊的減速力可達重力的1200倍，這相當于以每小時25千米的速度撞擊墻體。如果人類像啄木鳥這么做的話，毫無疑問將會導致腦震蕩等致命后果。

據美國科學家May等人用高速攝像機的觀察顯示，啄木鳥頭部的最大速度可達7m/s，擊中樹木后在短短0.5毫秒內減速至零，減速時承受的加速度達到1500m/s。也就是說，在這短短的0.5毫秒內，啄木鳥將承受1500倍的重力加速度。

讓人不解的是，啄木鳥在這樣的條件下為什么還能夠保證頭部不受任何損傷。原來，啄木鳥的頭骨十分堅固，由骨密質和骨松質組成。在啄木鳥的大腦周圍有一層綿狀骨骼，內含液體，對外力起著緩沖和消震作用。它的腦殼周圍還長滿了具有減震作用的肌肉，能讓喙尖和頭部始終保持在一條直線上，使啄木時的頭部保持直線運動。啄木鳥的大腦和頭骨之間還有較小的硬腦膜，并且大腦上下長度比前后長度長一些，這能有效地分散作用在頭骨上的強大沖擊力量。

科學家通過研究還發現，一種叫做舌骨的成熟骨骼起著安全帶的作用，它從鳥嘴下面開始一直延續到鼻孔，分布于頭骨的下面和四周，越過頭骨頂部最終在前額處匯合。如此算來，在啄木鳥的頭上至少有三層防震裝置。它的頭骨結構疏松而充滿空氣，頭骨的內部還有一層堅韌的外腦膜，在外腦膜和腦髓之間有一條狹窄的空隙，里面含有液體，減低了震波的流體傳動，起到了消震的作用。

研究人員強調，只有這三層保護措施同時發揮作用，啄木鳥的大腦才能免遭損害，任何一個單獨作用都不能起作用。這個原理給人類防震工程學提供了安全運動防護帽和防震盔的正確設計方案。現代的防護帽都有一個堅硬的外殼，里面是一個松軟的套具，這中間留有一定的空隙。另外，帽子中有防護領圈，以防止在突然碰撞時造成的旋轉運動，這些都是從啄木鳥啄木中得到的啟示。