揭秘啄木鸟的超能力

文李忠东

啄木鸟的羽毛五颜六色，以用尖尖的喙啄食树木而闻名，是著名的森林鸟。全世界大约有210 种啄木鸟，我国境内现有27 种，其中广泛分布的有绿啄木鸟和斑啄木鸟，四川、云南、福建等地的白腹黑啄木鸟为国家二级保护动物。不同品种的啄木鸟形体大小差别很大，例如，绒啄木鸟体长约15 厘米，北美黑啄木鸟体长约47 厘米，橡子啄木鸟体长约20 厘米，红头啄木鸟体长与橡子啄木鸟相似，19 ～23 厘米。啄木鸟以害虫为食，主要有天牛幼虫、囊虫、象鼻虫、伪甲虫、甲虫、螟虫、臭虫、虫卵和蚂蚁等。它们一般要把整棵树的囊虫彻底消灭后，才转移到另一棵树上。遇到虫害严重的树木，啄木鸟会连续工作几天，直到把全部害虫清除掉。如果在13.3 公顷的森林中栖息着一对啄木鸟，那么一个冬天便可啄食90%以上的吉丁虫。

每天清晨，啄木鸟就开始用嘴敲击树干，在寂静的林中发出清脆的“笃笃”声。敲击声有助于吓跑可能存在的掠食者或竞争对手，也能够帮助吸引伴侣。春天的时候，雄性啄木鸟会在树干上有节奏地敲打，通过这种啄洞的声音来吸引配偶，并宣告自己的领地。这种求偶式的啄木声，通常是在早晨发出的。为了能发出响声，吸引雌鸟，它们甚至会啄金属杆、房屋木外墙，或者叼一根枯枝敲打木屋。

据观察，当啄木鸟在树干上啄树寻虫时，身后通常会有山雀跟随。山雀之所以默默地跟随在啄木鸟身后，并不是为了抢食或者陷害它们，而是食用啄木鸟遗漏的“饭菜”。山雀吃饱喝足后十分开心，欢快地鸣叫着。啄木鸟为什么允许山雀这样做呢？原来看似跟屁虫的山雀，无形中成了为啄木鸟站岗的“哨兵”。一旦山雀沉寂下来，聪明的啄木鸟便瞬间明白是天敌雀鹰来了，会快速转移或躲藏起来。

吉拉啄木鸟

顽强生存本领强

别看绝大部分啄木鸟体形较小，却拥有神奇的身体构造，在漫长的进化过程中形成了自我保护的三件“法宝”。

法宝一：“铁钩爪”

啄树的时候，啄木鸟必须在树干上抓牢，不然用喙啄木时整只鸟会被震飞，也无法使力。它们不像别的鸟儿站立在树枝上，而是攀缘在直立的树干上，喙尖和头部始终保持在一条直线上，以便承受强大的冲击力。啄木鸟的尾羽大都是12 枚，呈楔状。尾羽上的羽轴硬而富有弹性，在啄木时可以支在树干上，与两只脚形成非常稳固的三脚架。无论头颈部怎么折腾，都能保证下盘稳固不打滑，身体不会下坠。

啄木鸟抓树的时候，最左边和最右边的脚趾朝下，中间两根脚趾朝上，这也是攀禽的主要特征。这使得它们站立在与地面垂直的树干上时，能够保持身体平衡。有极少数的啄木鸟（如黑背啄木鸟等）只有三根全部朝上的脚趾，弯曲的趾甲很锋利，一上树就能把树干抓得牢牢的。

橡子啄木鸟

吸汁啄木鸟

啄木鸟的喙既结实又轻盈

法宝二：“凿子嘴”

啄木鸟啄树靠的是喙，喙骨非常坚硬，由3 层组成，既结实又轻盈。啄木鸟的瞬膜(又称“第三眼睑”，是脊椎动物中的无尾两栖类、爬行类和鸟类用来遮住角膜、湿润眼球的身体部位)非常灵活和厚实，在鸟喙击打到树干前的一瞬间会闭合，保护眼睛不被飞出的木屑所伤，也可以防止视网膜因为高速冲击而撕裂。

啄木鸟的喙经常被卡在树木中，为什么能轻而易举地拔出来呢？科学家通过拍摄两只黑啄木鸟啄食硬木树干的视频，逐帧进行分析，终于发现了其中的秘密：啄木鸟拥有一种移动上下喙的能力。喙一旦碰到木头，它们的头就会轻微向一边扭转。抬起喙时，头又向另一个方向稍微扭转。这个动作促使喙尖在孔底部的木头之间制造出空隙，帮助顺利抽出鸟喙。整个过程显得十分轻松熟练，所需的时间不到20 毫秒。

啄木鸟的舌头能伸缩，细长而富有弹性，仅从嘴里伸出可见的部分就有14 厘米。体内还存在更长的舌头部分，从上颚后部出来，穿过右鼻孔，分叉成两条，然后绕到头骨的上部和后部，经过颈部的两侧和下颚，在口腔中又合成一条舌头。舌上长着能够分泌黏液的特殊腺体，在捕食过程中可以把小虫粘住。舌尖部分还有细钩，使得虫子无法逃脱。据史料记载，啄木鸟的奇葩舌头，让欧洲文艺复兴时期的杰出代表人物达·芬奇念念不忘，他临终前在日记中留下了这样的绝笔：明天一天要搞清楚啄木鸟的舌头究竟是什么样的形状。

法宝三：“隔木耳”

啄木鸟的听觉非常灵敏，能听见藏在树干中的虫子噬咬木头或是活动发出的声音。它们靠啄树干来判断里面有没有虫子，如果发出的声音是空的，那么说明树干被蛀空了，里面有虫子；如果声音是实的，那么说明树干没有被蛀过，里面没有虫子。此外，啄木鸟还会巧施“击鼓驱虫”的妙计，用喙在蛀洞通道处敲击，发出使害虫恐惧的特异敲击声。在声波的刺激下，害虫晕头转向，四处窜动，往往企图逃出洞口，恰好被等在那里的啄木鸟擒而食之。

啄木鸟奇葩的舌头

从来不会脑震荡

啄木是啄木鸟最主要的活动，它啄木的频率达到每秒15 ～16 次。令人惊讶的是，其大脑面对强烈的啄树冲击竟然完好无损。如果人类像啄木鸟那么干的话，毫无疑问将会导致脑震荡、脑损伤、视网膜出血和视网膜脱落等一系列致命的后果。

传统看法：头部有减震构造

长期以来，科学家们一直想弄清楚“啄木鸟能够反复用力敲击树干，却不损伤大脑”的原因。迄今比较流行的一种看法认为，啄木鸟的脑袋中存在某种减震构造，也许是头骨起到了缓冲作用，或者是鸟喙吸收了部分力量，能让它们不停地啄击树木却不会脑震荡。持这种观点的人认为，啄木鸟有着非常厚的特殊头骨结构，上面至少有三层防震装置：头骨结构疏松，充满空气；在头骨的内部，有一层坚韧的外脑膜；在外脑膜和脑髓之间有一条狭窄的空隙，里面充满液体，减少了震波的流体传动。头的两侧都分布着发达而强有力的肌肉，可以起到防震减震的作用。

还有人提出，啄木鸟颅骨上有一块松质骨，如同海绵一样能起到减震吸能的作用。松质骨是天生的“安全气囊”，能够避免大脑遭受损伤。此外，啄木鸟啄木时，喙尖和头部始终保持在一条直线上，而啄击的位置是不断变化的，这保证了其大脑与头骨相撞的点是不断变化的，从而避免了一个点一直受力的情况。

新发现：头部坚硬如锤子

上述观点听起来似乎合乎情理，很有说服力。但比利时安特卫普大学的生物学家萨姆·范瓦森贝格及其同事的全新研究结果，对此发起了强有力的挑战：任何吸收冲击力的“减震功能”都会削减啄木鸟的啄击能力，啄木鸟的头部实际上更像是坚硬的锤子，而不是头盔。

用高速摄影机拍下了啄木鸟啄入树木的视频

研究团队想要探索的是，啄木鸟在撞击树木时究竟有没有缓冲避震的能力。虽然猜想由来已久，但没有人真正捕捉到松质骨起缓冲作用的场景。为此，研究人员利用高速摄影机拍下了6 只啄木鸟的109 段啄入树木的视频，它们分属黑啄木鸟、北美黑啄木鸟和大斑啄木鸟三个物种。

为了精准地了解不同部位的运动是否同步，研究人员对视频中啄木鸟喙、眼睛与头部特定的点进行定位追踪，发现啄木鸟啄木时眼睛与喙的减速完全同步。由于松质骨就在眼睛前方，眼睛与喙同步的减速现象，说明松质骨完全没有起到减震的作用。接下来，研究人员基于视频数据创建了模型，模拟结果显示减震过程根本无法保护它们的大脑。其原因也不难理解：如果松质骨真的吸收了撞击产生的部分动能，那么啄木鸟通过撞击施加的力就受到了削弱，啄木的效率就会下降。要啄到同样深的位置，啄木鸟需要更用力地撞击，从而抵消减震装置的作用。

既然没有“安全气囊”，那么啄木鸟如何避免在持续的头部撞击中出现脑震荡与大脑损伤的后果呢？研究人员根据模拟计算得到的答案非常简单：啄木时，啄木鸟的大脑所承受的压力，根本没有达到脑震荡的阈值。事实上，如果同样的应力作用到我们的头上，那么足以造成脑震荡。但啄木鸟的大脑长度只有人类大脑的七分之一，这意味着它们可以承受的作用力是我们的7 倍。

根据研究团队的模拟，只有当啄木鸟将撞击树木的力度提升至目前的4 倍，或者撞击速度翻倍时，才会真正遭受脑部损伤。而目前的撞击程度，即使没有“安全气囊”保护，也不会造成损伤。研究人员通过微型计算机断层成像扫描的数据发现，啄木鸟的颅骨具有更多板状的骨小梁与更大的厚度。更多的数量和个别的骨小梁之间更紧密的间距，可能能够减少颅骨在啄木过程中的变形，削弱啄木过程中对大脑的作用力。与此相反，鸟喙处的骨小梁更薄，能通过更大的变形来分散大脑受到的冲击力。此外，研究人员还推测或许它们拥有某种机制来预防、修复微小的脑外伤。

新发现表明，没有减震并不意味着啄木鸟的大脑在看似猛烈的撞击中处于危险之中，即使是超过100 次的最强烈的啄木冲击，对啄木鸟的大脑来说仍然应该是安全的— —计算显示啄木鸟当时大脑的负荷依然低于遭受脑震荡的人类。

奇妙的大自然蕴含着神奇的科学知识，直觉有时会愚弄我们，科学家们可能需要重新检验一些被普遍认同的观点。观察一个我们认为已经理解了的现象总是有价值的，因为有时候可能会有一些意外的发现。