中國科學家:啄木鳥如何避免腦震蕩

2020-11-25 太平洋電腦網

原文地址:http://www.dailymail.co.uk/sciencetech/article-2722038/How-woodpecker-avoids-brain-damage-Unique-anti-shock-body-structure-absorbs-99-impact-energy.ht

原創翻譯:龍騰網 http://www.ltaaa.com 翻譯:這貨新鮮 

正文翻譯:

body structure absorbs 99% of impact energy

啄木鳥如何避免腦震蕩:獨特的防震身體結構吸收了99%的能量波 

The woodpecker's brain can withstand repeated collisions when it rapidly pecks at a tree looking for food - and now scientists think they know why. 

當啄木鳥用自己長長的喙找食物時,其腦部可以抵抗強烈的撞擊。 

The bird avoids brain injury, despite the repeated high-speed impacts, because of the unique structure of its skull and beak, which reduces the impact on the brain. 

儘管不斷的用喙撞擊樹木,啄木鳥也不會得腦震蕩,這都要歸因於其獨特的頭蓋骨和鳥嘴結構,從而減少了對腦部的影響。 

Chinese scientists have found that its body stores 99 per cent of energy from impacts as strain energy - the energy stored by an object which changes temporarily because of an applied force. 

中國科學家發現其身體存儲著99%的能量,可稱之為應變能——物體因作用力而儲存起來的能量。 

Experts are interested in how the woodpecker protects its brain and body from shock and vibrations because it could help develop anti-shock devices and structures, which could be used in next-generation, spacecraft, cars and protective clothing. 

專家們之所以對啄木鳥的抗震能力感興趣,是因為這有助人類研發抗震設備和結構,可以應用於新一代的飛船、汽車以及防護衣上。 

Engineers at the State Key Lab of Structural Analysis for Industrial Equipment, which is part of the Department of Engineering Mechanics at the Dalian University of Technology in north eastern China, found that the woodpecker's body works as an excellent anti-shock structure by absorbing energy from impacts. 

中國大連理工大學工程力學系工業設備結構分析國家重點實驗室的工程師們發現啄木鳥的身體結構是個完美的抗震結構,通過身體來吸收能量。 

Woodpeckers can peck trees at a high frequency – up to 25Hertz - and at high speeds equivalent to seven metres per second without suffering any brain injury. 

啄木鳥可以以高頻率來啄木頭,最高可達25赫茲,相當於每秒7米的速度,而且腦部不會受到任何的損傷。 

The force of the bird's pecking is equivalent to 1,000 times the force of gravity - the same as a human striking their head against a wall at a speed of 16 miles (25km) an hour with each peck. 

啄木鳥啄木時所使用的力量相當於重力的1000倍,相當於人類以25公裡的時速用頭撞牆。 

In the study, scientists made 3D computer models of a woodpecker and used programmes to understand how its anti-shock body structure distributes the energy from impacts. 

在這項研究中,科學家製作了個啄木鳥的3D電腦模型,並利用程序研究其抗震身體結構如何分配吸收到的能量。 

Dr Wu Chengwei and his team used CT scans of the bird to build their 3D computer model. 

吳承偉博士和他的團隊對啄木鳥進行CT掃描從而建造了3D電腦模型。 

『Based on the CT scanning technology, detailed inner structure images of the head were obtained and then imported to Mimics software to form a scattered-points model,' they explained. 

"通過CT掃描技術,可以窺探到啄木鳥頭部結構的內部細節,再將其輸入模擬軟體從而造出模型,"他們解釋說。 

More programmes were used to finish the geometric model, which was used to test how impact energy was handled by its specially adapted structure. 

還需要其他的程序來完成這個幾何模型,最終通過這個幾何模型來測試這種特別的結構如何對能量進行分配。 

『Most of the impact energy in the pecking is converted into the strain energy stored in the body (99.7 per cent) and there is only a small fraction of it in the head (0.3 per cent),' the researchers said. 

"喙部的大部分能量被轉化成了應變能(99.7%)儲藏在身體中,只有0.3%的能量被分配到頭部,"研究人員說。 

Structures in the head included the beak and the the hyoid bone which further reduce the strain energy of the brain. 

而腦部的結構包括喙和舌骨又近一步減弱了所接收到的應變能。 

The small fraction of impact energy that enters the brain will eventually dissipate in the form of heat, causing a rapid temperature increment in the brain. 

進入腦部的這一小部分能量最終會轉換成熱量,導致腦部溫度突然升高。 

This is why the woodpecker has to peck intermittently and take short breaks. 

所以啄木鳥的啄木行為是間歇性的,需要短暫的休息,不可能一直啄下去。 

The findings of the study, published in the journal Science China Technological Science, could be used to design anti-shock devices and structures, which could be used in next-generation, spacecraft, cars and protective clothing. 

這份發表於中國科學雜誌上的發現可被用來進行抗震設備和結構的設計,可用於新一代的飛船、汽車和防護衣設計中。 

『High-speed impacts and collisions can destroy structures and materials,' Dr Wu said. 

"高速的衝擊和撞擊可以摧毀結構和材料,"吳博士說。 

『In the aerospace industry, spacecraft face the constant danger of collisions with space debris and micrometeoroids.' 

"在航天和航空領域,飛船總是面臨著不斷與太空垃圾和微流星體撞擊的危險。" 

『If a spacecraft's structure or scientific instruments were destroyed by impact, the economic loss would be huge.' 

"如果飛船結構或者科學設備因為撞擊而受到毀滅,那麼經濟損失將是巨大的。" 

'In cities worldwide, car accidents are a persistent threat to human safety and head injuries are common so there is a real need for new anti-shock materials.' 

"而在全世界的城市中,交通事故也在威脅著人們的安全,而腦部損傷很常見,所以有必要研發新一代的抗震材料。"

評論翻譯:

 Makes more sense then air bags 

這比安全氣囊有意義多了。 

I read about this decades ago in Answers in Genesis. 

幾十年前我就在《創世紀的答案》網站看過這方面的研究了。 

I never thought I'd ever see an FEA model of a woodpecker 

我從來沒想過自己可以見到啄木鳥的有限元素分析模型。 

What about the bird's tongue? It wraps around the brain for a reason. 

那這種鳥的舌頭呢?其卷繞在腦部周圍是有原因的。 

where does jesus say he made this brid? 

耶穌在哪裡說過他創造了這種鳥? 

And why does it matter? 

耶穌在哪裡說過,那重要嗎? 

Fascinating. 

厲害。 

Bet a few them knocked themselves out before that evolved. 

我覺得啄木鳥在進化成這種能力前,肯定死過很多。 

This has been known, and published, for years. 

這個研究結果很早以前就已經出來了。 

Yes I saw this information on a nature programme a couple of decades ago. I also remember it being stated how scientists could use this information for human use. 

是的,幾十年前我就在一個自然頻道上看過這方面的內容了。我還記得節目中說科學家可以利用這個研究成果來為人類服務什麼的。 

It would be interesting if they could use some of this knowledge to improve the design of helmets and other head gear to reduce concussions. 

如果利用這種知識來提高安全帽和其他頭部設備的設計,那倒是挺不錯的。 

I love the concept of mimicking nature for structural ideas. This reminds me of the sea horse armor article. 

我喜歡人們模仿大自然來進行結構設計,這讓我想起了模仿海馬而設計出來的裝甲。 

Isn't evolution amazing!!! And to think the first million woodpecker like birds died immediately when they went to eat, so it is a great evolutionary mystery how they managed to reproduce prior to dying... I'm sure a few million dollars in grant money could solve the mystery 

進化真是太神奇了!!!那些還沒進化的啄木鳥祖先應該會死掉才對,所以這些啄木鳥祖先如何在進化之前避免滅絕的,這實在是個進化之謎。我相信,再投入幾百萬美元就可以解決這個謎。大事。

相關焦點

  • 啄木鳥為何不會「腦震蕩」
    □迅雷據BBC自然科學網報導,啄木鳥的頭以6米每秒的速度啄食的同時,也在承受著超過千倍重力的加速度。為什麼啄木鳥卻從不會患「腦震蕩」?有研究人員表示,那是因為不同長度的上下喙和海綿構造的層狀骨架結構,最終保護了啄木鳥的大腦。 啄木鳥的大腦和頭骨之間存在著小小的硬腦膜,所以它不會像人類一樣發生腦震蕩。而且它們的大腦上下尺寸長於前後的尺寸,這就意味著作用在頭骨上的力量被更好地分散了。科學家通過研究發現了一種叫做舌骨的成熟骨骼,而人類只有喉結上方存在這種骨骼。
  • 終於搞清了:啄木鳥為什麼沒有腦震蕩
    啄木鳥每秒可以這樣搞20次,且不會受到任何不良影響。 除澳大利亞以外,世界上所有森林裡都有啄木鳥的身影。它們具有非凡的能力,可以利用它們的喙錘擊樹幹,打孔攫取裡面昆蟲和汁液。更令人印象深刻的是,他們並沒有因此弄傷自己。
  • 北航博士探因啄木鳥為何不得腦震蕩 引外媒關注
    北航博士探因啄木鳥不得腦震蕩     稱緣自其下喙比上喙長及舌骨、顱骨結構特殊成果可用於多個領域避免人體損傷  啄木鳥為什麼不得腦震蕩?  實驗  走遍鳥市才找到一隻受傷啄木鳥  按照王麗珍和導師的設想,論文的實驗首先要用高速攝像機錄下啄木鳥啄木的那個瞬間,之後進行數據分析,再輸入電腦中的數學模型中。  通過對參數和反應分析,來研究「啄木鳥不得腦震蕩」的真正奧秘。
  • 啄木鳥每一次啄木迅速且有力,它們為什麼不會腦震蕩?
    人們喜歡根據動物的外形特徵、動作特點或生活習性為其取一個形象的名字,例如啄木鳥被譽為「森林衛士」。之所以這麼稱呼啄木鳥,是因為啄木鳥一生中的覓食活動都在樹木中尋找害蟲,這樣的行為既能夠滿足自己的食物要求,又能夠幫助樹木免遭害蟲之苦,可謂是一舉兩得。
  • 啄木鳥天天啄樹,為什麼不得腦震蕩?
    啄木鳥的頭是直線運動(最大速率6~7.5 m/s),並在碰到木頭後0.5~1.0 ms內停止。也就是說,加速度達到600~1500 g。啄木鳥可10-20次連啄,每個來回用時50ms。啄木鳥平均每天啄木次數可達12000次,卻不會導致腦震蕩。
  • 啄木鳥從來不得腦震蕩,甚至還啟發人類發明了安全帽
    不知道你是否注意過,在幾乎所有大力撞頭的醫學診斷中都會有一項「腦震蕩」,臨床表現為昏迷,頭痛,噁心和嘔吐等等。
  • 啄木鳥是如何吃掉樹木中的蟲子
    啄木鳥也被人們稱為「樹木醫生」,它們以樹皮中啄食昆蟲和大枯木中鑿洞而著稱。啄木鳥的食量都很大,每天都可以吞下1500條甲蟲的幼蟲。正因為啄木鳥的食量很大,所以一對啄木鳥就能保衛一大片森林免遭蟲害。啄木鳥的分布非常廣泛,除了澳大利亞、紐幾內亞和南極洲之外,啄木鳥幾乎遍布世界各地。啄木鳥的叫聲比較特別,它們的叫聲非常的單調,就像是有人在敲鼓的聲音「咚咚咚咚」,好像同一個節奏的鼓點聲。
  • 啄木鳥為什麼不頭疼
    其實有的Ig諾貝爾獲獎成果雖然有趣,卻一點也不可笑,當然更非不可信,例如加州大學戴維斯分校的伊凡·斯瓦布和加州大學洛杉磯分校的菲利普·梅(已故)因為研究和解釋啄木鳥為什麼不會頭疼而獲得今年的鳥類學獎,就是一個非常嚴肅、嚴謹的研究。它涉及了進化生物學一個重要的問題:生物是如何巧妙地適應了其生活環境的。    啄木鳥是生物巧妙地適應了其環境的典型例子。
  • 啄木鳥為什麼不得腦震蕩呢?
  • 「以頭撞樹」12000次,啄木鳥憑啥不會腦震蕩?看大腦就懂了
    啄木鳥辛苦一秋天,天天啄破腦袋的成果,就被人類輕易偷走了。人家鵜鶘捕魚,主人還給它們留一點,啄木鳥是分文不剩。我覺得,這幹的根本不是人事兒!人類別說12000次,就是撞一次,恐怕就得撞頭而亡,但是啄木鳥卻連腦震蕩都沒有。這是為什麼呢?還得從大腦的結構說起。
  • 「以頭撞樹」12000次,啄木鳥憑啥不得腦震蕩?看完大腦就懂了
    啄木鳥辛苦一秋天,天天啄破腦袋的成果,就被人類輕易偷走了。人家鵜鶘捕魚,主人還給它們留一點,啄木鳥是分文不剩。我覺得,這幹的根本不是人事兒!我為什麼為啄木鳥憤憤不平,除了橡果數量多之外,更是可憐啄木鳥獲取食物之難,簡直是拿頭換來的。眾所周知,啄木鳥依靠啄擊樹木,捕捉藏在樹幹裡的昆蟲為生。這生存之難,捕捉之艱辛,非三言兩語能說清。
  • 啄木鳥吃什麼食物?
    啄木鳥是鴷形目啄木鳥科鳥類的統稱,約有221種,分布範圍極為廣泛,有極為高超的捕蟲本領,由於其為保護樹木所作出的巨大貢獻,人們稱為「森林衛士」或「樹木醫生」,自古就受到人們的喜愛和讚美,下面我們就一起來看一看啄木鳥吃什麼食物吧
  • 啄木鳥超超音速啄木讓人類汗顏
    啄木鳥啄穿樹皮找蟲時,其喙啄木的速度達到了555m/s,其頭部運動速度幾乎兩倍於聲音的速度,敲啄樹木時的加速度超過了1200g,而人類如果承受80~100g的衝撞就會引起腦震蕩。啄木鳥為什麼不會得「腦震蕩」?
  • 比密集恐懼更可怕的是啄木鳥!
    一般的鳥是三個趾頭向前,一個趾頭向後,而啄木鳥是兩趾向前,兩趾向後。而從舌頭開始,啄木鳥的畫風就開始變得詭異。你以為的舌頭。這種奇葩舌頭構造應該是為了減震,不然如此高頻率的撞擊木頭,啄木鳥非得腦震蕩不可。預防腦震蕩的最好方式,其實是不長腦子。啄木鳥的腦子也不負眾望,骨頭厚,內容少,整體容量小。醫生是個需要高級智力的工作,啄木鳥顯然無法勝任。於是為了不辜負「森林醫生」的美名,啄木鳥給樹開出的藥方,有的不少是直接截肢。
  • 把健康大樹開膛破肚,森林醫生啄木鳥「人設」崩塌
    」,「啄木鳥是益鳥」,那為什麼現在啄木鳥成為了害鳥呢?因為啄木鳥並不能以樹幹為生,它們要麼以昆蟲,要麼以樹木汁液或者果實為生,對於它們而言,將健康樹木開膛破肚並不是最好的選擇,所以它們很少會這樣做,因此對森林的危害並不大。啄木鳥為什麼沒有腦震蕩?
  • 如何識別腦震蕩症狀?儘量別忽視,遠離「危險區」
    本文由小舜麗談健康原創 侵權必究如何識別腦震蕩症狀?儘量別忽視,遠離「危險區」腦震蕩症狀並不是很明顯。這是為什麼。引起腦震蕩的運動是特別危險的,特別是足球,是一些父母和青少年運動員為避免腦震蕩症狀而採取的措施。腦震蕩不只是敲擊頭部,讓你的頭腦模糊一段時間。研究表明腦震蕩與老年痴呆症的風險增加有關,而其他研究表明,許多青少年運動員在進行足球和冰球等運動時所遭受的腦震蕩可導致持續數月的大腦變化。不幸的是,腦震蕩症狀可能非常輕微,以至於無法確診。
  • 比密集恐懼更可怕的是啄木鳥
    啄木鳥歷來有森林醫生之稱,是小朋友在學習「益鳥」和「害蟲」概念時,首先引進介紹的小動物之一。然而,啄木鳥的畫風並非總是如此良善可愛,這是一種很cult,很邪門的鳥。能夠垂直站在樹皮上就已經很奇怪了。一般的鳥是三個趾頭向前,一個趾頭向後,而啄木鳥是兩趾向前,兩趾向後。
  • 啄木鳥整天高頻率的啄木,它的腦袋受得了嗎?
    按照這個理論,如果換成人的話,早已經撞暈或者得腦震蕩了。那麼,為什麼小小的啄木鳥反而沒事呢?我們一起來探討一下這個有意思的問題。在開始之前,我們先來闢個謠哈關於啄木鳥的啄木頻率和速度,在網上有一個呼聲最高的說法,那就是:啄木鳥啄木的頻率,達到每秒15-16次,速度能達到每小時2092公裡,這個速度,比時速55公裡的汽車快37倍。
  • 為什麼啄木鳥要啄木?不只是為了獲取食物
    我們都有一個常識:啄木鳥啄木。啄木鳥和其他鳥類一樣,都有獨特的特徵。他們的啄食行為絕對是其中之一。我們聽到最常見的解釋是它們通過啄木獲取食物,其實不止如此。它們的啄食行為是基於更多的邏輯原因。實際上,這種行為對於他們的生活方式至關重要。
  • 啄木鳥啄到高壓電線,瞬間就消失了,網友:血條消失術?
    啄木鳥啄到高壓電線,瞬間就消失了,網友:血條消失術?啄木鳥作為一種森林鳥,為消滅害蟲發揮了重要作用,啄木鳥一旦鑿起木根本停不下來,看這動作看這頻率,確定不是上頭了嗎?如果只啄木頭那就罷了,有一隻啄木鳥失了智啄到高壓電線,竟然瞬間就消失了,網友:血條消失術?