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TUhjnbcbe - 2025/3/23 17:50:00

比利时研究人员驳斥了流行的假设,即啄木鸟头骨的结构会吸收对树干的撞击。相反,啄木鸟的头部进化是为了提高啄食的效率,而不是为了保护大脑。同时,颅骨的大小和形状为啄木鸟的大脑提供了安全的颅内压。

长期以来,科学家们一直想知道啄木鸟在用头撞树干时如何不会受到脑震荡。研究人员认为,他们头骨的设计必须以某种方式吸收冲击。这个假设仍然是自相矛盾的,因为头骨对头部动能的任何吸收或消散都可能会损害鸟类凿木的能力,因此不太可能进化。

现在,来自安特卫普大学(比利时)的科学家驳斥了这一假设,并表明啄木鸟的头部看起来更像是硬锤,而不是防护头盔。研究结果发表在《当代生物学》杂志上。

作者分析了三种啄木鸟(Dendrocoposmajor、Dryocopuspileatus和Dryocopusmartius)凿树皮的高速录像。科学家们首次量化了啄食过程中的撞击减速,并开发了这些鸟类头骨的生物力学模型。结果表明,啄木鸟的头部经过优化是为了提高啄食的效率,而不是为了保护大脑,因为头骨的任何贬值对它们来说都是极其不利和消耗能量的。

在那之后,问题出现了,为什么这种动态打击不会伤害啄木鸟的大脑。如果一个人或一只猴子代替了这只鸟,就会产生脑震荡。然后,科学家们对颅骨的大小和形状对颅内压的影响进行了数值模拟。

事实证明,即使受到强烈打击,压力也能确保啄木鸟大脑的安全,因为它所受的力低于可能导致灵长类动物脑震荡的力。然而,这些鸟仍然可能会头部受伤——例如,如果它们错误地开始用尽全力锤击金属。

获得的数据驳斥了关于颅骨吸收冲击的流行假设。如果是真的,在进化的过程中,肯定会出现头大、颈肌强的啄木鸟。但是在这种情况下,他们的大脑和头骨会达到这样的大小,以至于打击变得不安全。

这项工作的结果也有一些实际意义,因为工程师以前在设计减震材料和头盔时曾使用啄木鸟的颅骨解剖学作为灵感来源。鉴于啄木鸟的解剖结构最大限度地减少了冲击吸收,这可能不是最好的主意。

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