啄木鸟啄木时的肌肉发力方式更接近网球运动员，而非举重运动员。（图片来源：JanosFlender）
撰文 | 罗希尼·苏布拉马尼亚姆（Rohini Subrahmanyam）
翻译 | 仇艳菲
啄木鸟把生理机能拉到了极限：它们能啄穿坚实的木头，每秒的敲击次数可达13次，产生的力足有自身重力的30倍以上。它们是如何做到如此用力，每次敲击又足够精准的呢？
美国布朗大学（Brown University）的生物学家尼古拉斯·安东松（Nicholas Antonson）和团队在《实验生物学杂志》（Journal of Experimental Biology）发表研究称，啄木鸟啄木时会绷紧全身肌肉，每次敲击木头时都会爆发出短促的哼声。安东松表示：“从某种意义上来说，啄木鸟称得上是自然界的一把锤子。”
为了研究啄木鸟如何获得强大的啄木能力，研究人员首先以人性化手段捕捉了八只野生绒啄木鸟，并在实验室里小心地将电极植入它们的肌肉中。电极连接了一个小巧的背包，用来记录啄木时鸟类肌肉收缩产生的电信号。同时，研究人员还通过监测啄木鸟气囊的气流变化，判断它们发力时是像举重运动员那样屏住呼吸，还是像网球运动员那样同步呼气（气囊是鸟类体内类似气球的小型结构，帮助鸟类完成呼吸）。通过匹配这些数据与高速摄像机捕捉的画面，科学家以每4毫秒一次的精度记录下了啄木鸟的啄木过程。
安东松指出，啄木鸟并不是依靠单一肌肉控制动作，而是调动了“从头到尾的每一块肌肉”。它们会借助强壮的髋部屈肌将身体前推发力，同时绷紧尾部与腹部肌肉为敲击蓄力，并在接触木头的瞬间绷紧头部和颈部的背侧肌肉——就和你用锤子敲钉子时，需要绷紧手腕背侧是一样的道理。一次敲击后，它们又会调动另一组髋部与颈部的肌肉，将身体复位。
啄木鸟还可以精准同步啄木动作和急促的呼吸节奏：“这是稳定核心肌肉，保证每一次敲击力道的另一种方式，”安东松解释道，“能做到每秒呼气13次，并在40毫秒的间隔内完成吸气，这实在令人惊叹。”在鸟类中，只有与啄木鸟亲缘关系较远的鸣禽，能像它们一样精准控制呼吸节奏——鸣禽的鸣叫也需要精准控制呼吸节奏。
“啄木是一项全身运动，”美国阿拉巴马大学（University of Alabama）生物学家妮可·阿克曼（Nicole Ackermann）说道，她主要研究啄木鸟和羊（它们打架时会撞击头部）的脑损伤。她补充道，啄木鸟能将“微呼吸”与绷紧的肌肉相协调：“将全身化作锤子般的发力结构，这非常独特。”
本文选自《环球科学》2月刊“前沿”栏目。
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