啄木鸟的特殊装备

鲍约瑟

能否想像舌头会从头顶和脑后经过?啄木鸟就有这样一条舌头。在达芬奇留下的笔记本中,就把探讨啄木鸟的舌头作为他想要完成的任务之一。

达尔文在他所著《物种起源》一书的引言中也提到:“啄木鸟的足、尾、喙和舌都令人钦佩地适合于捕捉树皮下的昆虫。”他把啄木鸟作为说明适应是进化起源的第一个例子,却无法解答这些适应是如何形成的。

虽然大多数人并没有见过真正的啄木鸟,但是人们却看到过许多卡通和图画书中啄木鸟的形像和故事,使之成为一个家喻户晓的名字。

众所周知,啄木鸟能啄开树洞,吃藏在洞内的虫子;但要啄开树洞,首先要能平行地站稳在树干上,才能用又尖又长的硬嘴啄出洞来。树洞啄开后,又必须有一条超长的舌头,才能吃到树洞深处的虫子。啄开树洞时,还要避免啄洞时的反击力造成脑、眼和颈部受伤。要做到这些并不容易,啄木鸟必须拥有非比寻常的装备才能做到。

超长的舌头

啄木鸟的舌头能伸出嘴外14厘米,舌头伸长后的长度甚至可相当于整个身体长度的三分之二。

这么长的舌头,如果任其留在喙外,无法收回,岂不成为传说中的吊死鬼,既难看也不方便;但要收回口中,却又何处可容。对此,啄木鸟用两个完美的办法解决这个难题:一是仿照卷尺,二是仿照手风琴。

人们在丈量大尺寸的物件时,需用长达十尺以上的长尺,因不便携带便发明了卷尺。不用时收纳在容器内,使用时可拉出至任意长度,既方便又可缩至最小体积。啄木鸟的长舌就采用了这种收纳方法。

啄木鸟的舌头是一根有弹性的结缔组织,根部连有一系列极薄的舌骨,由骨和软骨组成,包裹在肌肉中,像手风琴一样折叠在充满液体的鞘里,称为舌骨器(hyoid apparatus)。舌骨器的长度与止点随啄木鸟种类的不同而稍有差异。有的从眼窝下往上,分为两股,称为舌骨角,在皮下绕过颅顶和颅骨后面,至颈部后转往咽喉部,合并为一条后从喙下的一个孔中进入口中。有的则从喙的基部生出,穿过右鼻孔,往上绕过颅骨后进入口中,左鼻孔则留作呼吸用。

有了超长的舌头,只能深入洞穴,并不能捉到虫子。要捉到虫子还需其他装备。

啄木鸟的舌尖上布满了粘粘的胶性唾液,能把小虫粘住,但不会粘住自己的组织;还生有很多细小而锐利的倒钩来帮助把虫子牢牢钩住,无从逃脱。

舌的末端还长着一个“耳”。这是一个能感受压力的神经末梢集合体,称为赫伯斯特小体(Herbst corpuscles),能够侦察到作为猎物的昆虫最微小的震动。除此之外,啄木鸟的舌头还能保护其大脑和颈部免受损伤。

抗震的头部

人类的头部禁不起撞击,跌倒、遇车祸时往往会使脑部受伤,因为脑组织非常脆弱,像嫩豆腐一样。头部受到快速冲击和反弹即可造成头痛或脑震荡,严重时会造成脑挫裂伤甚至死亡。

当啄木鸟在树上啄洞时,其冲击力相当于以每小时25公里的速度正面撞上墙壁,或者是一名宇航员在火箭发射时所承受力的250倍。不仅如此,啄木鸟每秒可啄20次,啄啄停停一分钟可啄一百多次,平均每日啄击达1.2万次以进行觅食、筑巢、宣示地盘、求偶,甚至舒解压力,却仍能承受如此巨大的冲击力而不会头痛或脑震荡,这是因为啄木鸟有着一套完善的保护设计。

啄木鸟的脑非常小,大约只有两公克重而已。脑子越小,受伤的风险也就越小。啄木鸟的脑形状是拉长的,有助于吸收微震,使脑的表面积较大,比接近圆形的人脑更能吸收震荡。啄木鸟脑部和头骨非常紧密契合,硬膜下的脑脊髓液比较少,颅内运动减至最低,让脑不会在头腔内晃动撞击,可以降低震波的传导。

啄木时的反作用力会令啄木鸟头部高速向后反弹,但啄木鸟头骨具有海绵骨板的矿物“网状物”,使颅骨更有“弹性”,能吸收和缓冲撞击力,像一个内置的橄榄球头盔保护着脑部。

撞击力沿着分成左右两股呈环状结构的舌骨器的路径行进,绕过颅顶和颅骨后面,扩散到覆盖骨骼的肌肉中而减少了到达脑和颅骨的应力,使之起到安全带的作用,防止大脑和颈椎因过度运动而受损。

啄木鸟喙的构造也非常独特,下喙的坚硬承载部分比上喙要长1.2毫米。电脑分析模型显示,这1.2毫米的差別,令每次撞击的力量都集中于下颚,再传至身体,有效地避免撞击力经上喙传递至后脑,大大减轻对脑部可能造成的伤害。在喙与颅骨之间还有一块海绵状橡皮样软骨,可以充分吸收震荡力。

啄木鸟的尾部抵着树干,可将反击力经尾部回输至树干,形成一个能量的循环。撞击时,头部撞击力的轨迹保持直线,几无旋转,以避免剪力。每一次啄击时,还会通过肌肉的作用,使头骨远离它的鸟喙,环绕着头骨的肌肉也可以吸收震波。

啄木鸟啄击时的冲击力还可以使眼球突出眼眶。为了防止此种情况发生,啄木鸟除了有着超厚的像人一样的上下眼睑外,还有在眼睛内叫做圆形瞬膜(或称眨膜nictitating membrane)的第三个眼睑。这个眼睑不像通常眼睑那样上下活动,而是左右方向水平活动。在啄击前一毫秒眼睑就进行关闭,不但有助于保持眼球在眼眶内,还能防止碎屑进入眼中。

所有这些措施加在一起,吸收了啄木时99.7%的冲击力,仅有0.3%到达脑和头。

攀附的足趾

啄木鸟能站稳并行走在垂直的树干上而不是横向的树枝上,属于攀爬类鸟,与栖息类鸟不一样,有尽可能多的足趾来对抗引力向下的拉力。

啄木鸟的足只有四个足趾,两趾向前,另两趾或至少有一个第四趾向后,并有着尖锐、强壮而弯曲的爪来穿透树皮,抓牢树干。另外,尾部还有中间一到两对强壮的羽管伸出羽毛外,来支撑树干,保持稳定。

进化论的解释

这许多非比寻常的装备,啄木鸟是如何得到的?

进化论者声称,所有较高级的脊椎动物都各有不同种类的舌骨。啄木鸟的奇特舌头其实只是所有鸟类舌头的延长版,只需要舌骨角加长和肌肉附着即可,不需要其他结构或功能上的改变,就像幼年的啄木鸟成长那样。当啄木鸟的祖先要找树木深处的昆虫吃时,只需要很微小的改变,经过突变和自然选择,就能有效地使舌头变长。

说来简单,但啄木鸟和大自然没有智能,如何知道并引导舌头长向脑后?在防护装备未进化齐全时,又如何能防止脑和眼不受损伤?靠随机的突变和自然选择来进化的机会少之又少,理论上需要极长的时间来逐步进行,从统计学来看已属不可能。

进化论者也承认,许多人对啄木鸟这多种装备何以能适应和进化的难题,经过若干年研究仍进展有限,主要问题在于其解释缺乏根据,具体步骤和逻辑性是空虚的,最多只能算为假设或理论,不能作为事实。

本是上帝的作为

圣经创世记告诉我们,上帝在六日内创造了天地万物。各样飞鸟,当然包括啄木鸟,是在第五日造的,而且一切所造的都甚好。既然一切都甚好,就不会有半成品或不良产品。

啄木鸟的这许多特殊装备应该是一应俱全,同时到位,才能吃到树皮下的虫子而自己不受损伤。长时间逐步进化的进化论是无法做到的,只有具有无比智慧和大能的上帝才能做到。

圣经告诉我们:“在上帝有智慧和能力;祂有谋略和知识。”(约伯记12:13)“你且问走兽,走兽必指教你;又问空中的飞鸟,飞鸟必告诉你;或与地说话,地必指教你;海中的鱼也必向你说明。看这一切,谁不知道是耶和华的手做成的呢?”(约伯记12:7-9)

进化论做不到,只有上帝才能做到。

本文链结:http://ccmusa.org/read/read.aspx?id=cts20200203
转载请注明"原载《中信》月刊第694期(中国信徒布道会)"。