[科普中國(guó)]-我們一起來(lái)?yè)u呀搖尾巴——哺乳動(dòng)物的尾巴，究竟有何妙用？

作者： 胡立德

編輯：Yuki

在胡立德的實(shí)驗(yàn)室里，似乎從來(lái)不缺少有意思的科學(xué)實(shí)驗(yàn)。

（對(duì)！就是那個(gè)曾經(jīng)登上自然雜志封面，獲得過(guò)菠蘿科學(xué)獎(jiǎng)和搞笑諾貝爾學(xué)獎(jiǎng)，還戴著馬桶圈上領(lǐng)獎(jiǎng)臺(tái)的胡立德。圖片來(lái)源：pbs.org）

他曾經(jīng)帶著自己的學(xué)生們做過(guò)各種各樣“看上去似乎沒(méi)什么用”，但腦洞大開(kāi)、趣味橫生的研究。

隨便舉幾個(gè)例子——

“幾乎所有哺乳動(dòng)物的尿尿時(shí)間都大致相同”

“蚊子為什么沒(méi)有被雨砸死”“一條屎的長(zhǎng)度，通常是直腸直徑的5倍”“為什么蛙類的舌頭特別粘”…… 這些課題雖然看上去“很不正經(jīng)”，但其實(shí)都暗藏著正經(jīng)的科學(xué)道理，認(rèn)真研究一番沒(méi)準(zhǔn)就會(huì)有所發(fā)現(xiàn)。這不，最近他又帶著學(xué)生們完成了一項(xiàng)新的“不似科學(xué)的科學(xué)研究”，發(fā)表在《實(shí)驗(yàn)生物學(xué)期刊》（Journal of Experimental Biology），一起來(lái)圍觀吧。

猜猜看，這是什么？

（圖片來(lái)源：胡立德（攝自菲爾德自然史博物館））

它們不是刷子，而是 非洲象的尾巴 ——這些尾巴和人類的腿一樣粗： 長(zhǎng)1.3米，重達(dá)11千克，末端有一百多根像針一樣的毛 。

其實(shí)不僅是大象，很多哺乳動(dòng)物，比如長(zhǎng)頸鹿、斑馬都有類似的帶毛的長(zhǎng)尾巴。

（我們一起來(lái)?yè)u呀搖尾巴。圖片來(lái)源：見(jiàn)水?。?/p>

這些尾巴是干嘛用的？

當(dāng)然是驅(qū)趕討厭的蚊蟲了 。毫不夸張地說(shuō)，在沒(méi)有任何保護(hù)措施的情況下，蚊子們一天可以吸掉一匹馬一整杯血，還會(huì)傳播類似瘧疾等疾病。所以，每多趕走一只對(duì)它們來(lái)說(shuō)就意味著少挨一次叮咬。

（正在吸血的蚊子。圖片來(lái)源：pixabay）

如果你去過(guò)動(dòng)物園或者馬場(chǎng)，就會(huì)注意到，馬會(huì)做很多動(dòng)作把蚊子和蒼蠅趕走——它會(huì)不停搖頭、跺腳、甩動(dòng)鬃毛，或扭過(guò)脖子咬自己的后背。但最常用到的還是它的尾巴。

（搖頭跺腳甩尾巴來(lái)驅(qū)蟲。胡立德團(tuán)隊(duì)拍攝。）

為什么尾巴能夠成為成為這些動(dòng)物的驅(qū)蚊利器？?jī)H僅簡(jiǎn)單的“抽打”蚊蠅，還是另有玄機(jī)呢？

為了研究這些尾巴的奧秘，我?guī)е业难芯可ジ鞯貒^動(dòng)物尾巴——我們?nèi)チ藖喬靥m大的動(dòng)物園，拍攝了大象、斑馬、長(zhǎng)頸鹿尾巴；去馬場(chǎng)拍了馬尾巴；還去公園拍了不同品種狗的尾巴。

鏡頭前的動(dòng)物似乎很害羞，它們總用屁股歡迎我們——這也恰好為我們的拍攝帶來(lái)了便利。

（對(duì)著鏡頭“搖尾致敬”的大象。胡立德團(tuán)隊(duì)拍攝）

（秀“美臀”的斑馬。胡立德團(tuán)隊(duì)拍攝）

我們發(fā)現(xiàn)，這些動(dòng)物的尾巴就像一個(gè)個(gè)鐘擺一樣來(lái)回?cái)[動(dòng)不停。

鐘擺的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)符合“自然頻率”——一個(gè)擺的頻率是由擺的長(zhǎng)度決定的（與質(zhì)量無(wú)關(guān)）：擺越長(zhǎng)，頻率越低。

于是我們聯(lián)想到， 動(dòng)物擺尾巴會(huì)不會(huì)也遵守“自然頻率”呢 ？

通過(guò)分析視頻中動(dòng)物尾巴的搖擺規(guī)律，我們發(fā)現(xiàn)，馬尾巴和大象尾巴的擺動(dòng)頻率大約是 每秒一次 。

（大象用鞭子一樣的尾巴轟趕蚊蠅（每張圖片時(shí)間間隔0.23秒）。胡立德團(tuán)隊(duì)拍攝）

這個(gè)頻率是其理論自然頻率的三倍。那么問(wèn)題來(lái)了，它們?yōu)槭裁葱枰敲纯焖俚負(fù)u擺尾巴？

為了探討這個(gè)問(wèn)題，我們?cè)O(shè)計(jì)了一個(gè)模擬器來(lái)模擬哺乳動(dòng)物尾巴擺動(dòng)。

（胡立德的學(xué)生瑪格麗特和凱西正在測(cè)試“哺乳動(dòng)物尾部模擬器”。圖片來(lái)源：胡立德）

圓柱狀的裝置可以防止蚊子在容器的內(nèi)壁上著陸，所以蚊子會(huì)一直在容器內(nèi)飛行。容器頂端有一個(gè)槳，用來(lái)模擬馬尾巴的搖動(dòng)。槳轉(zhuǎn)動(dòng)的旋轉(zhuǎn)頻率要足夠高，才能把蚊子“吹”走。在模擬器中的實(shí)驗(yàn)，即便是槳的轉(zhuǎn)速足夠快，依然有15%的蚊子會(huì)逃到槳的后側(cè)，得以逃脫。

（在裝有旋轉(zhuǎn)槳的“尾巴模擬器”里飛行的蚊子。胡立德團(tuán)隊(duì)拍攝。）

這就像是一些狡猾的蚊蟲飛到動(dòng)物的尾巴附近，以逃過(guò)尾巴的驅(qū)趕。我們也捕捉到蚊蟲著陸在大象和長(zhǎng)頸鹿屁股上的鏡頭——它們著陸以后，會(huì)把自帶的“小吸管”扎進(jìn)動(dòng)物的厚皮找血管，整個(gè)動(dòng)作約1~2秒鐘。這時(shí)，大象就會(huì)加大尾巴的擺動(dòng)幅度，從20度增加到40度（就像棒球員揮棒，需要往后加大幅度，才可以做出有力一擊），這讓它可以在一秒之內(nèi)擊退或者消滅掉蚊子。

（加大擺動(dòng)幅度，才能瞬間擊退蚊蠅。 胡立德團(tuán)隊(duì)拍攝。）

這或許解釋了為什么這些動(dòng)物需要增加尾巴的擺動(dòng)幅度—— 通過(guò)這樣的擺動(dòng)，它們不僅可以直接抽打蚊蠅，還可以利用尾巴掀起的風(fēng)將蚊蟲“刮走” 。除此以外，這些動(dòng)物尾部的毛色大多很深，這對(duì)于一些飛蟲也會(huì)起到震懾作用。

（我們?cè)囍靡桓壷R尾毛的棍子擊打蚊子，雖然沒(méi)有擊中，但是“假尾巴”帶動(dòng)的氣流依然趕走了蚊子。胡立德團(tuán)隊(duì)拍攝。）

在今天，有很多養(yǎng)馬的人，會(huì)為了讓馬更好看而修剪它們尾巴上的鬃毛——這無(wú)疑會(huì)減弱它們驅(qū)趕蚊蠅的能力，對(duì)馬而來(lái)說(shuō)可不是什么好事。希望通過(guò)我們的研究，能夠大家可以了解到，這些動(dòng)物的尾巴并不只是簡(jiǎn)單的裝飾，而是發(fā)揮著非常重要的實(shí)際作用。

（參與本項(xiàng)研究的瑪格麗特和她的愛(ài)馬里奧）

作者名片

排版：小爽

文章原文發(fā)表在sciam.com

參考文獻(xiàn)：Marguerite E. Matherne, Kasey Cockerill, Yiyang Zhou, Mihir Bellamkonda and David L. Hu. Mammals repel mosquitoes with their tails. Journal of Experimental Biology (2018) 221, jeb178905. doi:10.1242/jeb.178905