企鹅是怎么拉屎的?

既然不能蹲下,只能趴着或站着。那企鹅是怎么拉屎的?拉完走过去不会蹭在屁股上吗…??
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准确来说,企鹅不是拉屎,而是“喷”屎。

有几个科学家曾对企鹅粪屎的喷射进行过理论分析,然后他们得了 2005 年的搞笑诺贝尔流体力学奖……

至于为什么是用“喷射”,而不是“拉”,一会儿你们就晓得了。


相信大多数人没有亲眼看到过企鹅喷屎,先给大家看一段视频(吃饭的可以避让一下,我看完是笑得不要不要的……

企鹅喷屎https://www.zhihu.com/video/1156345779173060608

看完企鹅视频,大家一定会想知道这种鸟产生了多大的压力才喷出来的(我不管,你们一定想知道),但显然没有关于这种压力产生的公开数据。

而且科学家也不能轻易地到南极做实地考察,毕竟企鹅是受到保护的。

根据《保护南极动植物区系议定措施》,任何人不能接近企鹅接近 5 米内距离(除非持有特别许可证)。所以如果想对企鹅喷屎进行观察,然后直接测量数据,是一件很难的事。

然而,毕竟是科学家,他们总会有办法想到一些一般人想不到的解决办法。

来自德国的、芬兰的、匈牙利的科学家,发现了一种间接的方法,来计算帽带企鹅和阿德利企鹅喷屎时的压力大小[1]……


一般来说,因为要照顾蛋宝宝,正在孵蛋的企鹅是没有什么机会去内急的,更不可能因为害羞跑到没有“鸟”的地方拉屎。

巢旁边的喷射物简直了,就是呈太阳辐射状

所以一般就是把屁股稍微挪一下,抬起来,然后就开始射了……根本不管周围有没有鸟。

不然你也不会看到视频里那只被喷到脸上的衰仔。

被颜射的衰仔

根据科学家的估计,喷射的最远距离大约有 40cm ,然后留下长长的一条喷射路径。

这条路径的颜色取决于企鹅昨天到底吃了啥。

如果昨天吃了比较多的鱼,就像视频里那样,白色的;如果昨天吃了比较多的磷虾,那就是粉红色的。

根据 Jackson 的研究[2],帽带企鹅对鱼类和虾类食物的排泄时间略有不同,排泄50%粪便所需的时间分别为9.1小时和14.5小时。

难道是因为吃虾容易导致肠道堵塞,不管怎样,又学到了一个新知识,吃鱼比吃虾有利于排便……

回到正题,要计算企鹅喷屎时肛门的压力,得知道几个初始物理参数:

  • 粪便喷射的最大距离:40cm get✔
  • 粪便喷射时泄殖腔膨大的最大直径:科学家观察了一些屎点的直径,推测出其肛门喷射时最大直径为0.8cm get✔
  • 粪便喷射时泄殖腔距地面高度:这也是估计出来的,大概是20cm高,因为要撅屁股。get✔


什么是泄殖腔?
泄殖腔就是鸟类及其他一些动物作为肠道、尿道及生殖道出口。简言之,交配、拉屎、拉尿都走一个口。

然后科学家就开始计算:

第一种情况:企鹅粪便是“理想的”无粘性流体。

根据公式的计算:

其初始压力值Pa约为4.6kPa


第二种情况:企鹅粪便是有粘度的粘性流体。

至于粘度的大小,科学家是这么想的,因为它们吃虾、鱼,会有一些表皮和骨头,所以粘度应该很不稳定,估计介于甘油和乙二醇之间的粘度,也就是 0.02 ~1.5Pas。

然后根据公式的计算:

最小的压力值为10kPa,最大为60kPa。

哪怕是最小的那个数值,也远远高于人类能够承受的最高压力。

据研究[3],直立人的直肠肌承受的压力正常就 2.67kPa,直肠肌对这级别的压力还是可以抵抗的,但当压力达到7.33 kPa时,外括约肌和内括约肌都会松弛,直肠内容物就会不由自主的排出……你懂的。

直肠最大承受压力55mm Hg(7.33 kPa)

可见企鹅的泄殖腔有多强大……才能抗住这么大的压力(怪不得海狗……


当然这些数值只能作为参考,毕竟肠道的弹性及肠道内部的压力什么的,都没有考虑进去。



为什么要选择喷屎,而不是拉屎?

因为它们不擦屁股呀,能喷多远喷多远,搞到羽毛上岂不是很脏,清洁羽毛上的粪便真的很费事。

参考

  1. ^https://link.springer.com/article/10.1007/s00300-003-0563-3
  2. ^https://www.jstor.org/stable/30157976?seq=1#page_scan_tab_contents
  3. ^Ganong WF (1999) Review of medical physiology. Appleton and Lange, Stamford

企鹅的便便,比你想象的更魔性。


这位生态学家正在粪发涂墙,不是,正在研究阿德利企鹅的各种便便。


Casey Youngflesh在粪发涂墙,不是,在处理阿德利企鹅便便 | C. YOUNGFLESH


以上这些五彩斑斓的红(褐)色,能让最身经百战的美妆博主都脸色大变。

而这种红色来源于企鹅爱吃的食物之一——磷虾;它们壳中的虾青素含量丰富,使便便呈现粉红、红褐等颜色。

除了颜色特别,企鹅的排便还格外鬼畜,甚至屎横遍野——



企鹅会拉肚子吗?


前面 @苏澄宇 等各位知友提到,企鹅拉便便是用「喷」的——就像一只只鹅型高压水枪。


由于鸟类通常没有膀胱,大小便同时通过泄殖腔排出体外,所以基本都以「喷」为主。

而企鹅作为一种鸟,在拉便便的时候也是屎尿齐飞,不分彼此……

科学家研究后还发现,阿德利企鹅在排便时,直肠内的压力可达人类排便压力的4倍。


对于企鹅来说,这种「喷屎」的习惯可能带来一些好处:


1.更「方便」

相比一些动物另外找地方排便甚至埋好,企鹅的排便甚至不需要走动——对于有孵蛋、保暖需求的企鹅来说显得方便而写意。


2.更「卫生」

对于企鹅个体卫生来说,把便便「喷」出去,是讲究个鹅卫生的体现。

然鹅,对于习惯群居活动的企鹅来说……

大家都往外喷的结果,就是互相溅得一身便便——这看上去一点也不「绅士」。


一身屎迹的阿德利企鹅,红色来源于磷虾的虾青素 | LIAM QUINN/FLICKR (CC BY-SA 2.0)


虽然喷屎对企鹅有以上的一些「好处」,但关于企鹅的「喷屎」习性具体是怎么形成的,宣美暂时还没有发现较为可靠的信源。



你能通过「屎迹」找到企鹅


作为行走的喷屎机,企鹅的便便总量在繁殖季多到吓人。

在阿德利岛上生活的巴布亚(绅士)企鹅,每个繁殖季大约会排出130多吨干粪便,有的时候甚至直接把便便拉在窝里;这些粪便可能堆积在地表,也可能被带到大海中。


而科学家能通过卫星地图中的粪便痕迹,定位企鹅们的群居地!

下面是一张卫星图:在一片洁白、冰雪覆盖的地表上……夹杂着一些深棕色的片状区域。

而这些区域,是阿德利企鹅的粪便痕迹,清晰地标明了它们种群生活的地方。


图源Penguinmap.com/Google Earth


企鹅在冰天雪地里拉屎,屎会冻住吗?


首先要明确的是,一般情况下,不管是什么形态的屎,在冰天雪地里冷落一点时间,一般都会冻住。

但企鹅们不信这个邪!


——作为一台喷屎机,企鹅还用屎来融雪!


一些企鹅喷屎不挪窝,还有可能是出于保暖的需求。

在牛津大学和澳大利亚南极事务管理局的联合项目中,研究人员还发现巴布亚企鹅会聚集起来,用屎融化岩石、沙砾地表上的冰雪。

企鹅喜欢选择这类地表,它们用屎融化部分冰雪并提高地表温度后筑巢产卵。


巴布亚企鹅坐在阿德利岛的岩石巢上 | Photo by Stephen Roberts


企鹅用便便来取暖的原理主要有2个:

一个是利用便便的温度——和人的体温相近,企鹅的体温恒定在37℃左右,它们排出的屎在寒冷的环境里是难得的热源;

一个是利用便便的颜色吸热:一般偏褐色的企鹅便便可以吸收更多来自太阳的热量。


然鹅,不是所有企鹅的便便,都能有较好的吸热效果——以磷虾为主要食物的企鹅的便便,颜色通常比主要吃鱼的企鹅深,吸收太阳光的效果通常更好。

这种食谱上的区别可能与地域有关——南极西部的阿德利企鹅可能吃更多磷虾,而东部的企鹅可能吃更多的鱼。



企鹅的便便也是宝


而正是开头那种红褐色的企鹅便便,还成为了南极某些苔藓类植物的重要营养来源——企鹅粪便中丰富的氮等元素的含量,在南极洲部分以沙砾为主的土地中显得尤为珍贵。

所以……至少在南极,企鹅的便便比你想象的更魔性,也更有用。



参考文献:

·sciencenews.org/blog/wi

·penguinmap.com/contribu

·cnet.com/news/penguin-p

·theverge.com/2017/4/11/

·vox.com/science-and-hea