补⽔,我有特殊技巧:把屁股都给我翘起来!

作者: Vivian

来源: 果壳

发布日期: 2023-06-10 16:01:00

本文介绍了南⾮纳⽶布沙漠中沐雾甲⾍如何通过独特的身体结构在雾中收集水分,并探讨了这种自然现象的应用前景,如集⽔帐篷、捕雾⽹等,为干旱地区提供清洁水源。

天热了,为了解渴,我们可以喝很多的冷饮。便利的城市⽣活很容易让⼈忘记,⽔是宝贵的资源,尤其对⼲旱地区⽽⾔。南⾮的纳⽶布沙漠,是世界上最⼲燥的地⽅之⼀,⼏乎不下⾬。为了汲取⽣命所需的⽔分,沙漠⾥的动物就需要采取独特的策略,⽐如沐雾甲⾍(Stenocara gracilipes)——雾中集⽔。

在⼤雾中收集⽔的甲⾍ | BBC

沙漠⾥虽然不下⾬,但却会起雾。⼤⻄洋上空的湿润空⽓会被⼤⻛吹到纳⽶布沙漠,令清晨时分的沙漠笼罩在薄雾之中。这些⽔分稍纵即逝,因⽽弥⾜珍贵。⼩甲⾍奋⼒跑上沙丘,途中还有可能沦为蜥蜴的⼝中⻝,⼀切努⼒都只为赶在雾⽓消散前获取⽔分。它们迎⻛翘起臀部、向前倾斜⾃⼰的身体。雾⽓逐渐在其背部凝结,待⽔珠聚得⾜够⼤,就沿着身上的细槽流到嘴⾥。

迎⻛翘起的甲⾍ | wired

⼩⼩的后背,特殊的结构。沐雾甲⾍那看似普通的后背,其实有着精巧的设计。甲⾍的背⾯,有很多⼩凸起。它们的背部凹凸不平,有很多细⼩的凸起。凸起的顶端没有蜡质覆盖物,是亲⽔的,⽔会被这样的表⾯吸住,然后铺展开来。然⽽,凸起的斜边部位以及背上的沟槽,却都是覆盖了蜡质物的微结构。这些微⽶结构和蜡质物共同创造出了与荷叶表⾯类似的超疏⽔系统,在这样的表⾯上,⽔珠就变成圆滚滚的,⾮常容易滚落。

简单说来,甲⾍背上的凸起尖端是亲⽔的,可以收集雾中的⽔分,⽽凸起的斜边与背上的沟槽是疏⽔的,便于收集⽽来的⽔珠流到嘴⾥。在炽热难耐的沙漠⾥,若⾮利⽤特殊的可控机制,雾中的⼩⽔滴会在热度及⻛⼒的作⽤下很快消失。因此,雾中集⽔并没有那么简单。

⽔滴把甲⾍背上那亲⽔的凸起顶端作为凝结点,并逐步增⻓。浓雾中的⽔,固定于凸起顶端,形成快速增⻓的粘附在背部的⽔滴。

⽽⽔就算落在疏⽔区域,也可以在弹起或被⻛吹到亲⽔区域时,被收集起来。⽽⽔滴能粘附在亲⽔的凸起尖端上,取决于亲⽔尖端与⽔滴之间的吸引⼒。汇聚在⼀起的⽔滴,最终增⼤到⼀定的⼤⼩。超过这⼀⼤⼩后,⽔滴质量与表⾯接触⾯积的⽐率快速增加,直到克服了将⽔滴粘附在表⾯的吸引⼒。此时,⽔滴从亲⽔区域脱离,并沿着凸起之间的疏⽔沟槽,从倾斜的甲⾍表⾯上滚落。

不过,浓雾总是伴随⼤⻛出现,凝结⽽成的⽔滴不会被吹⼊⻛中吗?毕竟在集⽔的过程中,⽔滴已经成⻓为⾜够⼤。科研⼈员观察到,在⾃然环境中,沐雾甲⾍背部的⽔珠直径⼤概会增⻓到约4-5毫⽶后,随即形成稳定的⽔流来为⾃⼰供给⽔分。研究⼈员进⼀步计算发现,在迎⻛倾斜⻆度为45°,⻛速5⽶每秒(与纳⽶⽐亚测定的⻛速⼀致)的情况下,⽔滴直径⼤于5毫⽶时能沿表⾯滚落⽽不致被吹⼊⻛中。

这种理论与实际的契合,或许就是千万年进化过程与⾃然选择较量的结果吧。

沐雾甲⾍的这种集⽔结构有⾮常⼴泛的应⽤前景,例如集⽔帐篷、捕雾⽹、集⽔瓶等等。通过这种⽅法,在不消耗能量的情况下,可以实现对⽓态⽔的收集。在摩洛哥,雾中集⽔⽹系统(CloudFisher)可以将潮湿的空⽓转变为液态⽔,每天能够产⽣多达1600加仑的⼲净⽔(约320桶的桶装⽔)供附近的居⺠使⽤。

倘若这种应⽤进⼀步得到改善、普及,那将给⼲旱地区带去宝贵的⼲净⽔源。另外,仅仅是⾮洲⼥性,每年花在打⽔的时间加起来可⾼达400亿个⼩时,因此,类似的集⽔应⽤也将极⼤解脱了打⽔的⼥性,让她们能够将更多的时间与精⼒放在更有意义的事情上。

家务缠身的⾮洲⼥性,在野外徒步的旅⼈,亟需灌溉的农⽥,远洋⾥往返的巨轮……⼏乎每个地⽅每个⼈都需要⼲净、便宜的淡⽔,也⼏乎都可以从捕雾⽹等应⽤中得到收益。也许有⼀天,这个⼩⼩甲⾍会给世界带来巨⼤变⾰,在⼤海中变出淡⽔,将沙漠变为绿洲,让空⽓⾥的微⼩⽔雾凝聚成流,滋润⼲裂的⼟地和嘴唇。

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