研究它们喷尿,居然可以用于火箭发射!
一项新的研究发现,蝉的近亲叶蝉,可以以超高速弹射尿滴,它们还因此被称为“神枪手”(sharpshooter)这是自然界中已知的第一个“超级推进”的例子,研究它尿尿或许可以用于发射火箭!
叶蝉体长1到2厘米,以绿色植物的汁液为食,它们从根中吸收水分和溶解的营养物质,从叶子中吸收糖分。因为这么会吃被广泛认为是害虫。
四只叶蝉一起在一棵罗勒植物上
图源:Georgia Institute of Technology
叶蝉吃的植物木质部汁液的营养并不丰富,其中95%都是水,所以它们每天大量吸取植物汁液才能存活下去,结果就是每天排尿量高达其体重的300倍,咱们人类每天的尿量约为体重的四十分之一。
排尿也得消耗能量,为了摄入更多营养,叶蝉需要不断高效排出液体,所以它们进化出了很厉害的排尿方式——
叶蝉喷尿时尾部的特写。科学家们管这叫“屁股闪烁(butt flicker)。图源:YouTube
科学家们使用高速视频和显微镜分析了叶蝉末端的一个结构,称为肛门触针,或者叫“屁股闪烁”。当虫子准备撒尿时,触针向下弯曲,为虫子挤出一滴尿液腾出空间。当液滴达到最佳尺寸时,触针像三维弹球的弹簧棒一样,将液滴发射出去,尿滴会以0.32 m/s的线速度飞出去,大概比肛门触针的速度快40%——这就是超级推进。
这种效应以前只在人工环境中看到。触针压缩液滴,在发射前将能量储存在液滴的表面张力中,以帮助它们以高速弹射。表面张力是一种迫使液滴向上的力,它是由液体分子相互粘附的紧密程度造成的。
小小尿滴,大大能量
像火箭和航天器的分离就用到“磁推进器”和“电推进器”这些超级推进的方法。物理学家曾发现,相比于一般的发射方式,借助超级推进可以多产生250%的能量,可以以更节量的方式将航天器准确送入预定轨道。
研究叶蝉排尿的科学家说:“我们经常忽视排泄,因为它是禁忌或愚蠢的,但它是一种关键的生物功能,类似于进食,具有重要的能量、生态和进化意义。”对撒尿机制的好奇观察,也能有大大的用途!
来源 | livescience
翻译 | 赵之遇
部分图片 | 图虫创意
微信编辑 | 赵之遇
微信扫码关注该文公众号作者