动物界的物理学：啄木鸟及其“手提凿岩机”

资料来源：audubon.org

啄木鸟（lat。Picidae）-大型鸟类家族，其中包括233种。在大多数情况下，啄木鸟生活在森林中。这些是会飞的爬树鸟，虽然不是很好。该家族的绝大多数成员与其他鸟类的区别在于其独特的凿形喙。啄木鸟用它锤打树皮和树芯，试图找到它们的主要食物：昆虫和幼虫。

啄木鸟不仅将其强壮的喙用于食物提取，而且还将其用于筑巢，这些巢通常排列在树洞中。啄木鸟敲树，互相交流。在春季，许多啄木鸟的雄性喙在枯树上打鼓。许多读者可能会听到这样的琐事。啄木鸟的身体几乎完全适应了他的生活方式。因此，啄木鸟可以承受很大的负荷，这对许多其他生物都是致命的。

削木是一种非常耗能的活动。为了补充能量储备，啄木鸟必须不断进食。例如，只吃一顿“黑啄木鸟”就可以吃掉约一千只蚂蚁或几百只幼虫的树皮甲虫。绿啄木鸟吃得更多-一天他吃掉大约2000只蚂蚁。

啄木鸟被称为森林的有序动物，从原则上讲，这是事实。这只鸟吃了许多树木害虫或成虫的幼虫，从而防止了害虫数量的无节制增加。

啄木鸟的负载

啄木鸟的平均罢工速度为每秒20–25个动作。每天啄木鸟的命中总数为8000-12000。为了使鸟类能够承受空洞的树木带来的超负荷，其头骨和骨骼必须异常坚固。如果有其他鸟类以这种速度撞上树，那么短短的几下它就会因过载而死亡。



测量表明，啄木鸟承受的超负荷达到 1000-1200g。这远远超过包括人类在内的其他动物的生物所能承受的。我们无法承受超过80-100克的过载。最大的（短期）汽车超载，一个人能够生存下来-179.8克。打开降落伞时，跳伞者会承受10 g的过载。进行特技飞行的飞行员承受的最大载荷为12 g。

啄木鸟的喙足够坚固，可以锤击树木，并且不会折断或变形。大多数啄木鸟的喙尖都类似于凿子。因此，鸟类可以用最坚硬的木材“工作”。通过主动锤击，大脑的温度升高。因此，啄木鸟不能一直空洞，他必须休息一下以重新设置温度。

啄木鸟不仅有坚硬的头骨和喙。这只鸟配备了一种以脑脊液形式的“减震器”，可抑制振动。啄木鸟的缓冲系统还包括一个弹性喙，有弹性和弹性的舌骨（舌骨），以及头部特殊的松质骨。舌骨比骨头更可能是软骨。它不仅位于喉咙，还进入鼻咽，包裹着头骨。因此，鸟的头骨是最先进的自然减震器之一。



不是减轻打击的一个因素，而是整个系统。在砍树时，喙垂直于啄木鸟跳动的表面移动。如果打击不是垂直地而是以稍微成角度的方式进行的，那只鸟的缓冲机制将无法工作，并且可能会死亡。但是这里有一个协调良好的肌肉系统，可以使头部和喙沿直线运动。喙部撞击时，肌肉会立即将啄木鸟的头骨拉离撞击点。

保护免受冲击和鸟瞰。当打树时，第三只眼皮（闪烁的膜）落在啄木鸟的眼睛上。它可以保护眼球免受振动，防止视网膜分离。

啄木鸟的另一个独特特征是它的长舌。在所有鸟类中，舌头都附着在喙的背面。但是啄木鸟的舌头是从右鼻孔出来的，分成两半。这两个半部分覆盖了鸟的头部和颈部，从喙的一个孔中留下。之后，他们连接。啄木鸟的舌头可从木材制成的深层通道中去除昆虫幼虫。



为了将所有这些缓冲装置放在头骨内，啄木鸟不得不牺牲大脑的大小。在进化过程中，它减少了。而且，大脑体积的减少并没有导致啄木鸟变得“哑”的事实。实际上，啄木鸟的特征在于行为的高度组织性。它们具有复杂的领土和嵌套习惯。

但是在鸟类中，条纹体和称为超纹状体的层负责“智能”。大脑的这些部分很小，因此啄木鸟可以用相对较小的大脑来度过难关。

好了，为了轻松地沿着树干移动，啄木鸟使用了X形腿形设计。啄木鸟脚上的两个手指指向前方，而两个指向后方。在其他大多数鸟类中，三个手指指向前方，一个手指指向后方。紧贴树皮可以帮助坚韧的爪子，手指和肌腱的坚强骨骼。所有这些都为树提供了可靠的抓地力，并且啄木鸟即使在最活跃的“工作”中也不会掉落。

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