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Apr. 13 2016

蒼蠅為什麼老是在搓手?

  • 蒼蠅為什麼老是在搓手?

    蒼蠅為什麼老是在搓手?

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蒼蠅可比我們想的愛乾淨。你看到蒼蠅在搓手的時候,牠其實是在非常認真地給自己洗澡。動物們都是如何洗澡的?美國佐治亞理工學院的研究者總結了動物界自我清潔的八大方法,其中有些驚人地高效,人類還有很多要向動物學習呢。

「別急著打下去,蒼蠅正在搓著牠的手,搓著牠的腳。」如果你觀察過停在廚房桌子上的蒼蠅,牠們做的頭一件事就是非常、非常仔細地清潔自己。雖然我們的肉眼看不見,但蒼蠅的表面覆滿了灰塵、花粉,甚至還有狡猾的小蟲,如果不甩乾淨,就會鑽進蒼蠅的身體裡。

圖片來源:straightdope.com

保持乾淨可能是件生死攸關的大事。所有動物,包括我們人類在內,清潔起自己來都十分認真。每年中,我們都會至少把整整一天時間花在洗澡上,另外兩週用在居家清潔上。對生命來說,清潔或許就像進食、呼吸和交配一樣基本。

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然而,清潔在學界卻少有人關注。胡立德教授在《實驗生物學》期刊(Journal of Experimental Biology)上發表的回顧文章探討了動物是怎麼把自己弄乾淨的、有沒有保持清潔的原則方法。他的團隊觀察了顯微鏡圖像,以統計上百種動物身上體毛的數量與尺寸,並閱讀了上百篇關於自然界清潔行為的文章,試圖量化清潔的過程。

動物難洗,為什麼啊?因為毛啊!

要洗,先得知道洗啥。胡立德教授和他的小夥伴們對27種哺乳動物和昆蟲的「表面尺寸」進行了測量,你以為這個表面尺寸是把動物皮扒下來量?這樣想就太天真了!胡教授研究的可遠遠不只是那層皮的面積。這裡說的動物們「真正的表面積」包括了動物們身上每一處可以藏汙納垢的角落;而這就涉及到一個關鍵因素:毛。

那些身上已弄髒的動物。(A)蜜蜂身上的花粉;(B)蜜蜂胸部長了一隻蟎蟲;(C)蚊子身上沾滿了水滴;(D)各種各樣的花粉;(E)蜜蜂身上的蟎蟲;(F)沾滿露珠的蚊子腿。/ 圖片來源:論文原圖

你可能想不到,一隻蜜蜂和一隻松鼠的毛量其實差不多,都是三百萬左右。但這遠遠落後於蝴蝶和飛蛾。別看牠們小巧玲瓏,乍看之下也不是毛茸茸的,但是牠們有將近一百億的毛量!看到這裡有沒有下意識摸摸自己的頭頂?呵呵,其實,你們腦袋上也就只有十萬根毛啊!

毛當然很有用。最明顯的作用是保暖;腳底的毛可以減少打滑;極高密度的毛有助於飛蛾的嗅覺,蟋蟀和蜜蜂能用毛感知氣流,昆蟲體表的毛有防水作用——但更多的毛髮意味著啥?意味著有更多的表面積可以吸附汙垢和粉塵。道理很好懂嘛,你問問長髮及腰的女孩子洗頭髮時有多困難就知道了,要不然為什麼會說是上大學時候遲到的主力軍呢?

那麼,按照這樣計算,一隻蜜蜂的真實表面積是一片吐司麵包的尺寸。一隻貓的尺寸有一個乒乓球檯那麼大。海獺就比較厲害了,一隻就是一個專業曲棍球場。

攝影:TOMMIDDLETON, DREAMSTIME

這麼多毛,髒了怎麼辦?

這些動物都面臨著一個巨大的挑戰——如何遠離汙垢?雖說沒有辦法洗三溫暖,牠們也有很多種方式能讓自己乾乾淨淨的,雖然策略各不相同……胡教授把這些策略分成兩類:「不可再生法」——依賴生物自己的能量,和「可再生法」——依賴外界能量。

胡立德教授總結的八大方法分別是(A)刷,(B)分泌液體,(C)彈毛,(D)甩,(E)改變風向(睫毛),(F)改變風向(複眼毛),( G)蓮葉效應,(H)蟬刺針。然而這個畫風……/ 圖片來源:論文原圖

  • 甩水

比如我們人類的好朋友汪星人,沾了水以後就會甩來甩去甩來甩去甩來甩去……像一個滾筒洗衣機。費不費力且不說,甩水的時候這麼醜真的好嗎(嫌棄臉)

這隻狗狗甩水的時候表情好無辜喔……/ 圖片來源:jenprozeny.cz

然而不要小看牠,哺乳動物甩水的時候能給身上的水施加10-70倍重力加速度——好吧,比滾筒洗衣機甩乾時的上百倍還是要弱一點兒。

超越洗衣機的任務就要留給其他動物了。蜂鳥甩翅膀的時候加速度可以高達200g,但和蚊子比起來就太弱了——蚊子的振翅加速度高達2500g!這個級別足以把花粉、水滴、昆蟲和蟎蟲什麼的都甩走。但是畢竟有極限:細菌太小,重量只有10-12克,需要上萬倍重力加速度——太不實際了。蜱要更加可怕,因為口器咬得太牢,需要1,0000,0000倍重力加速度……所以野生動物身上叮幾個蜱也是沒辦法的事情。牠們會用咬和撓的方式把勾得到的蜱弄掉,勾不到的就沒轍了。

另外,現實中真的有相機CCD元件是使用高速震動的方式來除塵的。

  • 刷刷刷

人類會用梳子,梳完頭髮再洗梳子。昆蟲也會,而且牠們的梳子還高級得多。像是蜜蜂用來刷花粉的和梳理眼睛、觸角和頭部的梳子就是這樣的(密集恐懼症者慎入):

掃描電子顯微鏡下的蜜蜂,全是毛:(A)眼睛,(B)翅膀,(C)觸角,(D)前肢,(E)後肢。/ 圖片來源:論文原圖

梳完了洗也不可少,蜜蜂的梳子沾滿花粉之後,就會再往上反芻一點點花蜜,然後揉搓雙手,把花粉都聚集在一起,用腿把它壓實,再裝回後腿的毛上。

有這麼一個貓奴在Youtube上放了一段全長四分鐘左右的影片,除了攝影機移動時發出的拖拽聲外幾乎沒有背景音。拍攝主題只有一個:貓大人自舔。

「搞什麼!老子舔腳你也拍!」/ 圖片來源:影片截圖

別笑,舔是個完全正當的清潔方式——與之類似的還有用溼爪擦和腺體分泌液體。舔靠的是唾液和舌頭的共同作用,貓舌頭上的凸起就是個好工具。舔不光能除灰,還有抗菌、溫度調節和社交作用——對於貓來說,可控的舔還是比一頭栽進澡盆裡要舒服多了。

社交中的貓。等等這後續劇情有點不對……/ 圖片來源:vine.co

如果我們不小心踩到了狗屎,很自然的動作就是在地面上蹭腳。竹節蟲和甲蟲也會這麼做,但牠們還更進一步:腳底在持續不斷分泌液體,幫助清潔。螞蟻更加高級,牠們分泌的化合物還能破壞真菌孢子,但副作用是也會傷害植物花粉——這可能就是螞蟻始終沒辦法像蜜蜂那樣成為有效的傳粉昆蟲之因。

毛能當梳子用,但這可不是唯一的用法——有彈性的毛還能儲藏並釋放能量,像彈簧板一樣把灰塵彈出去,一根250微米長的果蠅觸角, 能產生500倍重力加速度的彈力;而壁虎腳上的硬毛也能提供100倍重力加速度。相比之下,馴鹿這樣的大動物就弱太多了,只有1-2倍——但能掃掉夾在毛中間的大顆粒還是夠用的。

  • 改變風向

比起上面那幾種靠自己能量、因而不可持續的辦法,下面這兩種可就高明多了。

人為何長睫毛?不許說好看:睫毛出現當下可還沒有好看這個概念呢。當然它能阻擋雨水,但擋水並不需要這麼長,何況已經有眉毛分擔這一任務了——現在認為,它更重要的工作是調節空氣的流向。透過阻擋空氣流經眼睛表面,它有效地阻擋了灰塵隨風而來——理想的睫毛長度能降低50%灰塵。昆蟲不像哺乳動物,沒有睫毛,但是牠們複眼的小眼之間也有許多短毛,同樣有改變風向躲避灰塵的作用。

  • 表面紋路

如今「蓮葉效應」已經很有名了:雨滴落在蓮葉上的時候不會湮開,而是保留完整的水滴形狀滾下去,途中還把落下的塵埃之類的東西一起捲走。為什麼?因為蓮葉的表面到處都是紋路,要覆蓋這些溝壑需要克服巨大的表面張力,還不如就老老實實當個水滴。類似的現像,壁虎也有運用;人類據此製造的超疏水表面已經相當厲害了。

但這不是唯一的用法。蟬的翅膀有更厲害的東西:針頭。這些奈米級別的小針非常細小,對於人來說摸不到,但對細菌來說大小就正合適——正好能像扎氣球一樣,把細菌「蹦」一聲地爆開。

搞笑諾貝爾獎頒獎典禮上的胡立德教授,身上戴著馬桶圈子——因為他的得獎研究主題即與動物尿尿有關。圖片來源:pbs.org

弄懂像睫毛保護眼睛那種高效的清潔機制的話,在保護精密儀器免受汙垢和粉塵侵擾時,我們也許能夠找到更為節能的方法;但當然,更重要的還是向好奇心致敬啦。

撰文:恩銘張

編輯:Ent

本文來源於果殼網(微信公眾號:Guokr42),這是一個開放、多元的泛科技主題網站,提供負責任、有智趣的科技主題內容,歡迎關注他們。如需轉載請直接聯繫media@guokr.co

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