甩尾神技！哺乳動物的尾巴，到底有啥用？

園藝 11-07

在胡立德的實驗室里，似乎從來不缺少有意思的科學實驗。

對！就是那個曾經登上自然雜誌封面，獲得過菠蘿科學獎和搞笑諾貝爾學獎，還戴著馬桶圈上領獎台的胡立德。圖片來源：pbs.org

他曾經帶著自己的學生們做過各種各樣「看上去似乎沒什麼用」，但腦洞大開、趣味橫生的研究。

隨便舉幾個例子——

「幾乎所有哺乳動物的尿尿時間都大致相同」

「蚊子為什麼沒有被雨砸死」

「一條屎的長度，通常是直腸直徑的5倍」

「為什麼蛙類的舌頭特別粘」

……

這些課題雖然看上去「很不正經」，但其實都暗藏著正經的科學道理，認真研究一番沒準就會有所發現。這不，最近他又帶著學生們完成了一項新的「不似科學的科學研究」，發表在《實驗生物學期刊》（Journal of Experimental Biology），一起來圍觀吧

正文還是很正經

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猜猜看，這是什麼？

圖片：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1.3米，重達11千克，末端有一百多根像針一樣的毛。

其實不僅是大象，很多哺乳動物，比如長頸鹿、斑馬都有類似的帶毛的長尾巴。

翹臀甩尾！圖片：Anup Shah / NPL

當然還有你們喜歡的貓主子。圖片：tenor；giphy

這些尾巴是幹嘛用的？

當然是驅趕討厭的蚊蟲了。毫不誇張地說，在沒有任何保護措施的情況下，蚊子們一天可以吸掉一匹馬一整杯血，還會傳播類似瘧疾等疾病。所以，每多趕走一隻對它們來說就意味著少挨一次叮咬。

正在吸血的蚊子。圖片：pixabay

如果你去過動物園或者馬場，就會注意到，馬會做很多動作把蚊子和蒼蠅趕走——它會不停搖頭、跺腳、甩動鬃毛，或扭過脖子咬自己的後背。但最常用到的還是它的尾巴。

搖頭跺腳甩尾巴來驅蟲。圖片：胡立德團隊

為什麼尾巴能夠成為成為這些動物的驅蚊利器？僅僅簡單的「抽打」蚊蠅，還是另有玄機呢？

為了研究這些尾巴的奧秘，我帶著我的研究生去各地圍觀動物尾巴——我們去了亞特蘭大的動物園，拍攝了大象、斑馬、長頸鹿尾巴；去馬場拍了馬尾巴；還去公園拍了不同品種狗的尾巴。

甩甩甩。圖片：Candice / weheartit

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

對著鏡頭「搖尾致敬」的大象。圖片：胡立德團隊

秀「美臀」的斑馬。圖片：胡立德團隊

我們發現，這些動物的尾巴就像一個個鐘擺一樣來回擺動不停。

鐘擺的運動特點符合「自然頻率」——一個擺的頻率是由擺的長度決定的（與質量無關）：擺越長，頻率越低。

於是我們聯想到，動物擺尾巴會不會也遵守「自然頻率」呢？

通過分析視頻中動物尾巴的搖擺規律，我們發現，馬尾巴和大象尾巴的擺動頻率大約是每秒一次。

大象用鞭子一樣的尾巴轟趕蚊蠅（每張圖片時間間隔0.23秒）。圖片：胡立德團隊

這個頻率是其理論自然頻率的三倍。那麼問題來了，它們為什麼需要那麼快速地搖擺尾巴？

為了探討這個問題，我們設計了一個模擬器來模擬哺乳動物尾巴擺動。

胡立德的學生瑪格麗特和凱西正在測試「哺乳動物尾部模擬器」。圖片：胡立德

圓柱狀的裝置可以防止蚊子在容器的內壁上著陸，所以蚊子會一直在容器內飛行。容器頂端有一個槳，用來模擬馬尾巴的搖動。槳轉動的旋轉頻率要足夠高，才能把蚊子「吹」走。在模擬器中的實驗，即便是槳的轉速足夠快，依然有15%的蚊子會逃到槳的後側，得以逃脫。

在裝有旋轉槳的「尾巴模擬器」里飛行的蚊子。圖片：胡立德團隊

這就像是一些狡猾的蚊蟲飛到動物的尾巴附近，以逃過尾巴的驅趕。我們也捕捉到蚊蟲著陸在大象和長頸鹿屁股上的鏡頭——它們著陸以後，會把自帶的「小吸管」扎進動物的厚皮找血管，整個動作約1~2秒鐘。這時，大象就會加大尾巴的擺動幅度，從20度增加到40度（就像棒球員揮棒，需要往後加大幅度，才可以做出有力一擊），這讓它可以在一秒之內擊退或者消滅掉蚊子。