蝉的独特排尿方式:科学研究揭示其喷射速度之快

作者: Cloud

来源: 万物杂志

发布日期: 2024-04-05 06:00:59

蝉是一种仅2克重的昆虫,但其排尿方式却十分独特,能够喷射出细长的尿柱,且速度高达每秒3米,这一现象引起了科学家的关注。研究揭示,蝉的这种排尿方式不仅高效,还可能具有自卫功能,并且其喷射速度和强度远超其他昆虫和一些哺乳动物。

通常来说,我们人类和其他体重超过3千克的动物在排尿的时候,都会喷射出一条尿柱,而一些体重较轻、体型较小的动物(例如很多昆虫和小型哺乳动物)并不会喷出尿柱,它们的尿液都是一滴一滴的。但是,蝉是一个例外!这些仅2克重的昆虫也会像大型哺乳动物那样——喷射出细长的尿柱。

不仅如此,最新的研究还发现,蝉排尿时的水流很强大——它喷射尿液的速度可高达每秒3米,是这项新研究中评估的所有动物(包括大象、马等哺乳动物)中最快的!蝉排尿的行为研究起来比较困难,因为它们通常带在树上高处,而且即使人们找到了它们,也很容易惊动它们,导致其飞走。在秘鲁进行野外实地考察时,美国佐治亚理工学院的研究团队偶遇一棵被当地人称作“哭泣树”的树。

有人觉得头上有液体了,然后大家抬头一看,树确实在“哭”,不过洒下的液体并非树汁,而是蝉尿——树上好多蝉一直在撒尿。研究人员如获至宝,赶紧搬来一张桌子站上去拍摄高速视频,收集研究资料回去放慢分析。实验结果发现,蝉喷射出的尿液是水柱状的。大多数以木质部汁液为食的昆虫尿的是小水珠。相比之下,蝉算是一种体型较大的昆虫,体型大约是叶蝉的4~8倍,体内的肠道也较宽。

此外,蝉每天要喝掉其体重300倍的木质部汁液,木质部汁液营养成分非常贫乏,95%都是水,这意味着蝉必须处理大量的汁液才能提取出足够的能量和营养物质,因此也就有大量的液体废物需要排出。这些喷射还可以用于自卫。当受到威胁时,蝉会向入侵者喷射液体废物。排尿的方向也很灵活。对于包括人类在内的较大物种而言,重力和惯性对于身体排出尿液的速度至关重要,并且可以轻松抵消表面张力。

不过研究发现,蝉在这方面堪称王者,创下了相对于其体型而言最强喷射流的纪录。蝴蝶和蜜蜂也能喷出尿柱,但液体喷射速度不如蝉。和哺乳动物相比,蝉排尿的强度和速度是大象和人类的2~3倍。而为人们所熟知的实验室小白鼠体重大约是蝉的100倍,但排尿时却只能滴滴答答。

佐治亚理工学院化学与生化工程学院助理教授萨阿德·巴姆拉(Saad Bhamla)同时参与了这两次昆虫排泄研究,他表示蝉有一种特殊的肌肉,可以把液体废物从排泄小孔喷射出去。过去科学家更关注的是动物的进食行为,对排泄的了解目前还不是很透彻。虽然该研究团队最初研究昆虫的排泄只是出于好奇,但这方面的发现或许适用于软体机器人和制造领域,有助于开发出更先进的喷嘴(一种用来控制流体流动的装置)。

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