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举个栗子:排尿需要21秒,大多数哺乳动物都一样?

日报 举个栗子 2年前 (2017-12-31) 273次浏览 0个评论 扫描二维码

举个栗子:排尿需要 21 秒,大多数哺乳动物都一样?

研究人员在亚特兰大动物园观察了几十种哺乳动物——从老鼠到大象——的排尿行为,发现一个有趣的事实:它们小解时几乎用了相同的时长,即 21 秒左右。这个研究成果发表于美国国家科学院的刊物上,揭开排尿流体力学的种种奥秘,有助于工程师建造更好的流量调节装置。

佐治亚技术研究院的机械工程师 David Hu 是这篇论文的作者之一。研究哺乳动物排尿行为的念头来自他给两个年幼孩子换尿片的经历。在观察哺乳动物排尿时,记录每次排尿的时长是比较容易的,但是测量流速就很困难。需要收集它们的尿液,就这也不算轻松的事情。首先动物排尿是没有先兆的,得要抓住时机开始记录。其次,为了准确获得流量数据,需要完整的收集全部尿液,而这一切都要需要手工操作。“有时没法避免尿液会溅到高速相机上”,Hu 说:“完整收集尿液就很不容易,我们把饮料瓶剪开,因为必须要有个可以手持的容器。还要在动物正准备排尿的那一刻,赶紧跪在地上、伸出手去、把饮料瓶递到准确的位置上。这是唯一可行的方案,我们曾经尝试用锅来接,动物们不喜欢锅,觉得怪怪的。我们也试过用盘子,同样,动物们觉得盘子也怪怪的”。

举个栗子:排尿需要 21 秒,大多数哺乳动物都一样?

在解决了准确计量动物排尿量的问题后,研究人员还研究了 YouTube 视频、梳理相关文献,比较这些哺乳动物膀胱的容积、尿道的长度和横截面积。

和人类相比,老鼠之类小型的哺乳动物会表现出完全不同的排尿方式:排的尿液不是连续的,而是一小股一小股的。Hu 解释说,小型动物尿液没有那么那么多的量不足以形成连续的尿流。如果动物体重超过 6.6 磅(合 3 公斤),就能储存足够量的尿液,而且使用相近的机制,将其呈连续液流方式排出体外。

虽然有些动物的膀胱容积很大(大象一次排尿就能装满厨房垃圾桶),但是所有的哺乳动物,从猫、山羊到大象,排空一次膀胱时间都是大约 21 秒,上下浮动范围为 13 秒。出现这样的偏差主要因为有时动物排尿是出于其他目的,比如雄性动物经常用尿液标记领地,有的老鼠会把排尿当御敌之术。

即使如此,Hu 说,哺乳动物的排尿时间还是相当稳定和接近。对于大象来说,其 18 升的膀胱容积比猫的膀胱容积多 3600 倍左右,但大象不会多花 3600 倍的时间排空。这就意味着大象必须让尿液在足够大压力下高速穿过尿道,这样才能获得和猫科动物较小的膀胱有着相同的排空时间。

大象能快速排尿的秘密来自尿道的设计,它充分利用了尿液的重力优势,尿道越长,流速就越快,这如同越深的泳池底部受到的压力就越大一样道理,充满尿液的尿道形成的压力会压向管道的底部,与此同时,大型哺乳动物的尿道管径也大很多,这就形成了一个排尿的“高速公路”。

了解排尿时间有着重要的健康意义,Hu 说,前列腺癌或者肥胖症疾病患者就存在尿道压力的问题,他们一般比正常排尿时间长,如果发生这样的情形,就应该注意是不是有健康问题。

这项研究还有个重大意义就是找到哪种动物和人类有着最接近的排尿机制,从而能在实验室里进行相关研究造福人类。而这种动物很可能并不是小白鼠。

了解不同尺寸的泌尿系统是如何工作的,可以帮助工程师设计更好的管道流量调节系统,用在蓄水箱或节水马桶方面。(编译:我爱雨果;via latimes)


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建筑工地上施工员,闲暇时弄个博客打发时间,
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