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刘博后面加个字起名女(袋熊拉方形便便的世界难题,被一群“不务正业”的科学家解开了)

发表于:2023-08-25 08:25:57 来源:村晓起名网 浏览:

澳大利亚是地球上最神奇的大陆,生活着很多独一无二的动物,如勇猛的袋鼠、呆萌的考拉,不过最神奇的一种动物叫着袋熊,因为它是目前已知的地球上唯一一种拉方形便便的动物。


袋熊拉方形便便的世界难题,被一群“不务正业”的科学家解开了

什么是袋熊?是袋鼠和熊的后代吗?

袋熊(Wombat)是澳大利亚特有的一种有袋类哺乳动物,它并不是袋鼠和熊的后代,相反,袋熊和袋鼠和熊都没有关系。袋熊之所以起名叫着袋熊是因为它也有育儿袋,并且外形看起来像熊。

袋熊拉方形便便的世界难题,被一群“不务正业”的科学家解开了

成年的袋熊体长能够达到1米,体重在20-35公斤左右,寿命是15岁左右。从这个数据来看,只能算是迷你版的熊。不过不要被它可爱的外表欺骗了,袋熊虽然是食草性动物,但是具有很强的领地意识和攻击性,它可以用它有力的小短腿或者坚硬的牙齿攻击人类,所以在野外遇到袋熊时千万不要上去撸。动物园里人工喂养的袋熊性情可能会稍微温顺一点,不过依然要小心,否则很有可能像下面图中这位大哥一样受到猛烈地攻击。


袋熊拉方形便便的世界难题,被一群“不务正业”的科学家解开了

袋熊还有一个与众不同的地方是袋熊的育儿袋开口是朝屁股的方向,这与一般的有袋动物如袋鼠之类的,育儿袋开口朝头的方向是不一样的,大自然这样设计的目的是为了防止袋熊在挖洞的时候把泥沙装到育儿袋里。


袋熊拉方形便便的世界难题,被一群“不务正业”的科学家解开了

袋熊目前数量已经不多了,在澳大利亚大部分州都属于保护动物,主要生活在澳大利亚昆士兰、南威尔士等地的自然保护区中。

为什么袋熊要拉方形的便便?

常见的动物便便有为三种形状:一种是像羊屎蛋子那样的圆形颗粒,一种是像牛粪那样不成型的大便,还有一种就是像狗屎那样长条形的大便。但是袋熊不走寻常路,拉的便便是方形的。


袋熊拉方形便便的世界难题,被一群“不务正业”的科学家解开了

来源:David L. Hu

自然界是最注重效率的,前面三种便便都是高效的,所以世界上绝大部分动物拉的便便都是属于前面三种。要拉出方形的便便,不仅需要高超的技术,也需要额外消耗能量。那么,问题来了,为什么袋熊要花额外能量拉出方形的便便呢?


袋熊拉方形便便的世界难题,被一群“不务正业”的科学家解开了

来源:国家地理

南澳大利亚袋熊协会会长Peter Clements总结现有的解释指出,袋熊拉方形便便的原因主要有以下两点:

  1. 当地干燥气候,袋熊必须要充分利用食物中的每一滴水,所以它们会充分吸收食物中的水分,然后以方形粪便的形式排除残余。
  2. 袋熊拉方形便便的主要原因是其拥有与众不同的消化道,所以他们会拉方形的便便。


袋熊拉方形便便的世界难题,被一群“不务正业”的科学家解开了

来源:Bjørn Christian Tørrissen, http://bjornfree.com/galleries.html

仔细分析就会发现,上面这两种解释都站不住脚,因为第一个原因解释不了为什么同样环境下的其它动物不拉方形的便便,第二个原因则是转移问题,把为什么袋熊会拉方形便便的问题换成了为什么袋熊会有与众不同的消化道的问题,并没有提供实质的解释。


袋熊拉方形便便的世界难题,被一群“不务正业”的科学家解开了

目前比较合理的解释是袋熊会用便便来标记其领地和吸引异性。由于袋熊的视力比较差,主要靠便便的气味来发挥作用,因此袋熊会尽量把它的便便拉到石头、木头、小土坡等比较高的地方,这些地方那些圆形的便便就很容易滚到低处。

按照达尔文的进化理论,可以猜测以前袋熊跟其他动物一样,也是拉圆形的便便,用来标记领地,结果突然有一只基因突变的袋熊会拉方形的便便,它无疑会在标记领地方面占据得天独厚的优势,因此它的基因便有更大的几率传递给后代,日积月累,到现在所有的袋熊都拉方形的便便。


袋熊拉方形便便的世界难题,被一群“不务正业”的科学家解开了

上面只是解释了袋熊为什么会拉方形的便便,虽然有各种不同的解释,但是这些解释是早就存在的。另外一个难题就是袋熊是怎么拉出方形便便的?这个问题直到最近,才有来自佐治亚理工的几位科学家揭开答案。

袋熊是怎么拉出方形便便的?

自然界几乎不存在天然方形的东西,如动物、植物、石头、山川等等,大多数方形的东西都是人造的,比如砖头、柱子等等。人们制造方形物体的方式主要有两种:一种是利用软的东西倒入方形模具使其硬化,如砖头、方形水泥柱等就是这样做出来的;另一种把硬的东西刻成方形的,如把圆形的木头弄成木方就是采取这样的方式。

袋熊拉方形便便的世界难题,被一群“不务正业”的科学家解开了

原钻

因此,袋熊怎么拉出方形的便便就是一个难解之谜?因为它并没有模具,也不是把便便拉出来之后再将便便切成方形的。这个问题困扰了人们相当长的一段时间,直到2018年,来美国、澳大利亚、新西兰、台湾等地区的科学家在佐治亚理工David L. Hu教授的带领下,终于对这个世界难题有了初步的答案。

他们通过对比研究猪和袋熊的大肠的伸张特性,发现袋熊的大肠的伸张特性与猪的伸张特性有明显的不同。

对于猪的大肠来说,朝各种方向伸张的特性各向同性的,也就是说大肠的各个方向给食物残渣施加的压力在各个方向是相同的。就像圆形的气球一样,一旦你给气球充气,这些气球会朝各个方向均匀地膨胀。所以猪拉出来的便便是长条形的。

袋熊拉方形便便的世界难题,被一群“不务正业”的科学家解开了

而对于袋熊的大肠来说,就有一点不一样的地方,尤其是在接近肛门处的0.5米左右长度的大肠,科学家们发现袋熊的这一小段大肠的伸张特性并不是各向同性的,而是有两个沟壑状的凹槽,在这个凹槽中肠壁的伸张力与其他地方完全不一样。就像心形气球一样,由于气球壁各个方向厚薄不一一样,在往气球中充气的时候,气球就会变成心型,而不是圆形。同样的,袋熊大肠中两个沟壑状的凹槽使得食物残渣受力不均匀,某些方向受力大一些,某些地方受力小一些,就使得袋熊大肠中的食物残渣变成方向的长条形,而不是圆形的长条形,再经过肛门的剪切作用,最后就产生了世界上最神奇的方形便便。

袋熊拉方形便便的世界难题,被一群“不务正业”的科学家解开了

这一项研究一经报道,就引起了多方媒体的关注,也给科学家们带来了相当大的荣誉,他们获得了2019年搞笑诺贝尔物理学奖,他们在给世界贡献科研的同时,也给人们带来了欢笑。


袋熊拉方形便便的世界难题,被一群“不务正业”的科学家解开了

就像本项研究的主要参与者,斯坦福大学的博士后Patricia J. Yang在接受《国家地理》采访时说的一样:

Cubes, Yang says, are very rare in nature. “We currently have only two methods to manufacture cubes,” she said, explaining that humans either mold cubes from soft materials, or cut them from harder objects. “Wombats have a third way.”

翻译成中文就是:立方体在自然界中是很少见的,人类目前有两种方法来制造立方体,一种是利用模具和软材料,一种是从硬的东西中切割出来,而袋熊提供了第三种制造立方体的方法。

这对于以后的工程制造也都会有帮助,因为人类的很多工具,如飞机等都是通过模仿生物来进行的,通过模仿袋熊制造方形便便的方式,人们有可能会寻找到一种更高效地制造立方体的方法。

这群“不务正业”的科学家其实真正享受了科研的乐趣

事实上,这并不是这群来自佐治亚理工的科学家们第一次获得搞笑诺贝尔奖了,这个团队因为研究所有哺乳动物撒尿的时间不会因为动物的体型不同而不同获得了2015年的搞笑诺贝尔物理学奖,他们的研究还包括为什么蚊子不会被雨滴拍死等等日常生活中经常见到、但是又没有人思考的有趣的问题。


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David L. Hu

科研其实就应该这样,通过日常生活发现一些有趣的问题,然后通过研究发现这些有趣的问题的答案,然后寻找这个答案是否有可能在相应的领域得到应用。而不是因为做这项研究可以发表高影响因子的论文,然后生搬硬套给这项研究找一个研究意义,发表完论文之后就完全把这项研究抛弃了,开始去追寻新的热点,发表新的高影响因子的论文。

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Patricia J. Yang

上图是项目的主要执行者Patricia J. Yang参加搞笑诺贝尔奖的照片,真是印证了网上流行的那么一句话:“好看的皮囊千篇一律,有趣的灵魂万里挑一”,希望这位姑娘和这个团队能够在他们的科研道路上越走越好。


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