吸水速度相当于24个淋浴喷头!还有什么是大象鼻子做不到的?

  在亚特兰大动物园,一只名叫Kelly的雌性非洲象正面对着奇怪食物的挑战。

  面前的平台上摆着从未见过的陌生食物:它圆圆的、薄薄的,闻起来似乎有点香——那是一块墨西哥薄脆饼。仅有0.5毫米厚的脆饼贴在光滑的表面上,很难拾起,而且稍一用力就会弄碎,这应该是Kelly见过最难对付的食物。

  出人意料的是,Kelly首次尝试就完成了这个高难挑战。它将脆饼毫发无损地抓起塞进嘴里,整个过程只用了3秒时间。

抓不起来?没有的事 | 研究者提供抓不起来?没有的事 | 研究者提供

  她是怎么做到的?答案是依靠象鼻强大的吸力。

  食物太难抓?用吸就可以 

  Kelly是一项科学研究的被试,研究者们希望通过她深入了解大象鼻子的出色能力[1]。

  平时,非洲象要利用鼻子抓取草、叶子、水果、树皮等各种食物。而这项研究发现,当抓取遇到困难时,大象们还会动用自己的吸力来吸取食物。这种通过气流进行抓取的能力在陆生哺乳动物中十分罕见。

非洲象Kelly | Zoo Atlanta非洲象Kelly | Zoo Atlanta

  研究中,人们为Kelly设置了各种各样的食物挑战,例如一系列数量、尺寸不同的食物小方块。结果显示,当面对个头较大、数量较少的食物方块时,大象会控制象鼻前段,像一只手一样抓起食物。而如果食物块尺寸小、数量多,很难“一把抓住”时,大象就会猛吸一口气,把食物收集到鼻子中。不过,如果是麸皮这样颗粒非常小的食物,大象又会放弃吸取,转回抓取的方式进食。这种选择一方面提高了进食效率,另外一方面可以帮助大象避免吸入颗粒异物。

食物小块又太多?用吸力一网打尽 | 研究者提供食物小块又太多?用吸力一网打尽 | 研究者提供

  而即使是薄脆饼这样轻薄易碎而又陌生的食物,大象依然可以通过吸取顺利完成取食。高速视频显示,象鼻首先用吸气的方式将薄饼提起,然后再将它抓牢。

  吸得快,装得多 

  象鼻的吸力究竟有多大?结合对象鼻吸水过程的测量,研究者对此进行了计算。

  结果显示,大象吸水的速度可以达到每秒3.7升,这流量相当于同时打开了24个淋浴喷头,或者20个马桶同时冲水。而在它们吸气时,气流的瞬时速度可达50米/秒——这几乎是人打喷嚏时气流速度的30倍。

象鼻吸水。水中加入了用来显示水流的奇亚籽 | 研究者提供象鼻吸水。水中加入了用来显示水流的奇亚籽 | 研究者提供

  大象的强大吸力不只靠肺活量,象鼻的结构特征也很重要。象鼻不是一根固定不变的“吸管”,在吸取液体时它可以迅速扩张:鼻孔半径扩张可达30%,鼻腔容积最多能够扩大64%。可扩张的鼻孔不仅能存下更多水,也能帮助气流加速,为吸取难抓食物提供有利条件。

通过超声成像,研究者分析了大象鼻孔的扩张能力 | 论文截图通过超声成像,研究者分析了大象鼻孔的扩张能力 | 论文截图

  不仅如此,大象的鼻腔内壁也与其他动物不同。论文共同第一作者、中山大学吴嘉宁告诉果壳,他们分析了大象鼻腔内部的构造,并将它与其他多种哺乳动物进行对比——比较对象甚至还包括吴嘉宁自己的鼻孔。观察显示,大多数哺乳动物鼻道内部是粗糙甚至有鼻毛的,而大象的鼻道则格外光滑。这样一来,气流在鼻腔中畅通无阻,就更容易形成足够大的负压,方便吸取各种东西。

  灵活柔软的象鼻一直是工程师们学习模仿的对象,对象鼻吸取能力的研究也可以为新型仿生软体机器人的设计提供参考。

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