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为什么针鼹要吹鼻涕泡?

这是针鼹的鼻涕泡:

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这家伙长得像刺猬和鸭嘴兽的奇怪混合体,顶着个细长的喙,身上全是刺。它停下来,鼻孔一张一缩,然后……噗!一个闪亮的鼻涕泡冒了出来。

你可能会想:“这货是感冒了还是在表演杂技?”

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针鼹(Tachyglossidae)是种稀奇古怪的哺乳动物,它会下蛋但也哺乳,体温低得像个冷血动物(通常只有32°C)。它们靠吃蚂蚁和白蚁过日子,靠喙末端的电感受器探测猎物的微弱电信号。这喙是个高科技装备,但有个致命弱点:干了就废了

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因为电感受器是一种能感知电场变化的特殊细胞,在针鼹的喙部尖端负责捕捉猎物肌肉活动产生的微弱电场[1]。要让这些感受器正常发挥作用,它们必须处于湿润的环境中。水分就像导体,能帮助电信号顺利传导到感受器。如果喙部干巴巴的,没有水分,电信号的传导效率就会大幅下降,电感受器自然就“失灵”了。

为了让喙保持湿润,针鼹进化出了一个奇招:吹鼻涕泡。它们从鼻孔挤出粘液,吹成泡泡,泡泡一破,鼻涕就均匀涂在喙上,像给传感器刷了一层润滑油。湿润的喙能正常工作,针鼹就能继续挖蚂蚁吃。

但这故事还没完——2023年,科学家发现这个鼻涕泡还有个隐藏功能:降温[2]

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首先得说明的是针鼹不出汗。它们的皮肤中没有汗腺,因此无法通过出汗来调节体温或散热[3]

2023年,科学家用红外相机发现,澳洲针鼹(Tachygolssus aculeatus)鼹喙尖的温度最低(平均19.3 ± 0.27°C),几乎跟环境湿球温度(WBGT,8.4-27.8°C)同步变化。

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这张图是科学家用红外相机拍了124只活跃的短喙针鼹,测量它们身体不同部位的“表面温度”(也就是外皮的温度),然后跟环境里的“湿球温度”(简称WBGT,相当于一个综合了热气、湿气和阳光影响的“热感指数”)做对比。可见喙尖的温度最低(文献里说是平均19.3°C),而且跟环境变化几乎一致。

为啥?因为喙尖有个血窦,湿漉漉的表面让水分蒸发带走热量,就像你夏天往脸上泼水的感觉。热天里,针鼹吹鼻涕泡多加点“水”,让喙尖变成个“湿球温度计”,帮它凉快下来。以前大家以为针鼹怕热(35度就完蛋),但现在发现它能在37.4度下跑来跑去,鼻涕泡功不可没!

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蒸发冷却的原理很简单:水蒸发1克能带走大约2430焦耳的热量。在37度高温环境中,一个65公斤的正常男性进行中等强度活动时,每小时出汗量约为1.5升,水在37°C时的蒸发热约为2400焦耳/克,假设所有汗液都能蒸发,则每小时散热量为1500克/小时×2400焦耳/克=3600000焦耳/小时。

假设针鼹每次吹鼻涕泡释放0.05克水分,哪怕每小时吹10次鼻涕泡,那同理针鼹通过鼻涕泡每小时散热量约为1215焦耳。粗略计算下,人类的散热量约为针鼹的2963倍,针鼹的鼻涕泡完全不是对手。

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但对针鼹来说够用就行了。前面说了,它不能出汗,而鼻尖的蒸发散热成为唯一的散热途径。并且考虑到血液循环的特性,喙尖血窦内被冷却的血液可能在一定程度上,通过循环对全身体温产生间接的调节作用。

当然,针鼹还有其他方式降温,它会把肚子贴在凉爽的地面上,或者躲进洞里避暑。鼻涕泡只是它解暑小技巧,它的主要功能还是维护喙尖的电感受功能。

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人类为什么不用鼻涕泡来散热呢?

人类的鼻涕泡只是疾病或刺激的偶然产物,缺乏针鼹那样的生理功能支持(除非你也要用鼻尖来狩猎……

况且,人都能靠汗腺和呼吸系统来调节体温了,比鼻涕泡高效得多,为啥还要用小小鼻涕泡呢?再说了,人类的鼻涕泡通常较小且不稳定,容易破裂,难以维持长时间的湿润状态,因此无法实现类似针鼹那样的蒸发冷却效果。


参考

  1. ^
    Proske等人研究表明,单孔目动物的电感受器对电场阈值约为1.8-73 mV/cm(与鸭嘴兽类似),最敏感可达1.8 mV/cm。电感受器对0.5-200 Hz的低频电场敏感,与蚂蚁和白蚁活动产生的电信号频率一致(约20 Hz为峰值灵敏度)。
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