动物世界中的物理学：巨嘴鸟及其喙

即使是那些根本不了解鸟类的人，也不知道鸟类是什么样的人，也很容易认出巨嘴鸟家族的代表。巨嘴鸟生活在北美和南美的平原和山区雨林中，通常在树木的凹陷处。这个家族的大多数鸟类都有不成比例的大喙。通常它的颜色非常鲜艳。

巨嘴鸟的喙大约达到鸟体长度的一半。这个“工具”看起来非常困难和不舒服，但实际上并非如此。巨大的喙内有许多气动腔，因此很轻。但是巨嘴鸟的喙不仅轻巧而且坚固。这是自然界的真正奇迹，是动物界最好的工程“项目”之一。

这样的喙看起来有点险恶。但是这只鸟本身对任何人都没有构成任何威胁（攻击小鸡的野兽除外）。巨嘴鸟是草食性鸟类，以浆果和水果为食。巨嘴鸟需要很大的喙，才能从细小的树枝上摘下果实，而这种树枝不会承受鸟的重量。得益于长长的喙，巨嘴鸟可以接触到果实，而该果实远远超出了大多数其他食草鸟类的能力。巨嘴鸟还与浆果一起投掷这一事实-在这里，大而坚韧的喙很方便。

为了使水果更易于握持和打开，在喙的末端刻有缺口。长长而粘稠的舌头也有助于这项“工作”。许多专家认为，巨嘴鸟大而明亮的喙可以帮助他寻找亲戚，宣告自己的存在。

当一个人看到巨嘴鸟时，最常见的问题是这只鸟如何睡觉。这样的喙怎么睡？答案很简单。休息的鸟儿在一个深深的空洞中，在他的背上扔喙。它完全适合那里。尾巴在胸部折叠，一个大的巨嘴鸟变成一个中等大小的羽毛球。

喙构造

如上所述，巨嘴鸟的喙根本没有看起来的那么重。喙非常耐用，但是它是由具有大量气动腔的轻质材料制成的。巨嘴鸟喙不仅被鸟类学家研究，而且还被其他专业科学家，例如材料科学家研究。加利福尼亚大学材料科学专家Marc A. Meyers对喙进行了最佳研究。

他发现喙的上部由骨组织和膜组成。这样的东西可能是由泡沫产生的，泡沫会很快变硬。这种骨头“泡沫”位于角蛋白的外层之间。例如，这种物质是我们指甲的一部分。巨嘴鸟喙的“泡沫”结构确保了其强度和轻便性。骨组织的外层是大量小六角形瓷砖的集合。瓦片的宽度为约50微米，并且厚度为约1微米。骨头材料被粘合在一起的角蛋白薄片覆盖在顶部。


巨嘴鸟喙的表面覆盖着几层角蛋白板

材料科学专家Mark Meyers进行了计算机仿真，发现巨嘴鸟喙的设计几乎是完美的。迈尔斯说： “这就像巨嘴鸟对机械工程有深刻的了解。” “最大的惊喜是喙的两层结构创造了一种高冲击力的冲击能量吸收系统。”喙的结构有点像人体骨骼的内部结构。但是在骨头中没有那只在鸟喙中的“骨头泡沫”。



最近还透露巨嘴鸟的喙帮助鸟调节体温。它以汽车散热器的原理运行。变热时，巨嘴鸟的喙会迅速变热，吸收身体的热量。然后，过多的热能会散发到空气中。

在巨嘴鸟的喙中有大量的血管。利用一种特殊的机制，鸟类可以增加或限制血液流动。结果，鸟的身体在热量中冷却，并且当它变冷时，身体的热量得以保留。


在研究巨嘴鸟喙的结构特征之后，专家们开始开发结实且轻便的材料，其结构类似于巨嘴鸟喙的结构。这样的材料可以成功地应用于工业。例如，为汽车制造有效而可靠的保险杠，或为飞机制造轻便耐用的零件。

巨嘴鸟喙结构特征的研究仍在进行中。谁知道，也许科学家将能够揭示这一奇妙工具的多个秘密。

Source: https://habr.com/ru/post/zh-CN397531/