啄木鸟像网球运动员一样咕噜咕噜
一只绒啄木鸟在科罗拉多州敲击一棵海棠树。 来源：刘易斯·盖尔/Digital First Media/Boulder Daily Camera via Getty Images
（蜘蛛网eeook.com）据《大众科学》（劳拉·拜萨斯）：啄木鸟真的知道如何超越自己的体重。林地鸟类可以用它们强大的喙以每小时 15 英里左右的速度攻击一棵树。为了实现这一目标，啄木鸟基本上将自己变成了锤子，通过支撑头部、颈部、腹部和尾部肌肉，在敲击木头时保持身体完全僵硬。
虽然每次撞击都是由他们的髋屈肌和前颈肌肉驱动的，但生物学家已经了解到，这里有更多的呼吸力在起作用。就像网球明星咕噜咕噜地同步和稳定核心并击球一样，啄木鸟在击打木头时也会使呼吸与动作同步。今天发表在《实验生物学杂志》上的一项研究详细介绍了这些发现。
“啄木鸟令人兴奋的地方在于，它们将我们看到的所有鸟类所做的啄食行为发挥到了极致，”研究合著者、布朗大学 NSF 博士后研究员、综合生物生物学家尼古拉斯·安东森 （Nicholas Antonson） 告诉《大众科学》。“这些极限表演非常适合在生物学中学习，因为它们让我们更好地了解普通动作在执行高强度任务时是如何组织和协调的。”
啄木鸟的世界
啄木鸟从喙到脚都很好地适应了它们在树上的生活。它们的两个脚趾指向内侧，两个指向后方，爪子锋利尖锐。有了这些脚，它们可以攀爬树干以寻找食物和住所。
大多数鸟类都用啄食来寻找食物。然而，啄木鸟也利用它们标志性的啄食行为来挖巢穴，并用这种鼓声让其他动物知道它们是什么物种——并且它们已经准备好保卫自己的领地。
“这些击鼓互动类似于其他鸟类的唱歌方式，啄木鸟可以根据他们作为鼓手的技能来评估彼此的质量，”安东森说。“当它们执行这些行为时，它们也会产生非常高的冲击力，这使得它们的产生特别具有挑战性。”
王牌咕噜声
为了更多地了解啄木鸟在钻入树上时如何使用这些肌肉，安东森和团队捕获了八只野生绒啄木鸟（Picoides pubescens）。在三天的时间里，他们用高速视频拍摄了这些鸟，记录了它们在一块硬木上钻孔和敲击的过程。在记录时，该团队测量了控制鸟类头部、颈部、腹部、尾巴和腿部肌肉中的电信号，以查看它们在鸟类用喙敲击时何时收缩。
此外，他们还记录了六只鸟气道一段的气压以及其中两只鸟通过声带呼出的空气量。这有助于他们在返回野外之前跟踪鸟类的呼吸。
研究小组发现，他们的髋屈肌和前颈肌肉是必不可少的。当鸟儿将喙钉入木头时，它们推动鸟儿前进。其他肌肉似乎发挥着更多的支撑作用。安东森说，这些鸟儿将头向后仰，并用头骨底部和颈后部的三块肌肉支撑。它们似乎还支撑着整个身体，将自己变成一把锤子。呼吸有帮助。
“啄木鸟每次击球时都会呼气，”安东森解释道。“我们表明它们在与木头接触时正在呼气，类似于网球运动员击球时发出的咕噜声。这可能是因为这种运动策略可以稳定他们的核心，并且可以在这两种情况下提高击球力量。
这些鸟儿的呼吸也与每次撞击完美同步，每秒高达 13 次撞击。他们在每次快速打击之间吸入微呼吸（约 40 毫秒）。然而，它有点难听，因为咕噜声被鼓声淹没了。
作为鼓手，啄木鸟也不仅仅是“一击奇迹”。他们将根据他们是更轻柔地敲击以发送信息还是用力钻探来微调其冲击力。当研究小组比较啄木鸟啄食时肌肉收缩的强度时，他们发现当鸟类钻孔时，前髋屈肌收缩得更厉害。这种收缩帮助鸟类产生了更强烈的影响。当更轻柔地敲击时，肌肉就会放松。
“这是一项全身运动，需要从尾巴到臀部、腹肌、颈部和头部的肌肉紧密协调，精确地把握呼吸时机，使它们成为大自然的锤子，使这些打击如此有效，”安东森说。
节拍还在继续
在未来的研究中，该团队希望了解这种击鼓声在其他啄木鸟物种中有何不同。在这项研究中，有些啄木鸟的攻击速度甚至比绒啄木鸟还要快。
“一种物种能够以高达每秒 40 次的速度击鼓，”安东森说。“看看我们在研究中观察到的每次打击时的肌肉协调和呼气是否保持在更大的极端，或者该物种是否可能使用不同的生理策略，这将是令人兴奋的。”
