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为什么南极有冰是红色的?企鹅:我染的

苏澄宇 WeLens 2021-12-29


企鹅是怎么拉屎的?
要知道,它不能蹲下,只能趴着或站着,如果拉屎岂不是会蹭在屁股上吗?答案其实简单:它可以“喷”屎啊。有几个科学家曾对企鹅粪屎的喷射进行过理论分析,然后他们得了搞笑诺贝尔流体力学奖……至于为什么是用“喷射”,而不是“拉”,一会儿你们就晓得了。


相信大多数人没有亲眼看到过企鹅喷屎,先放一段视频(吃饭的可以避让一下……)


看完企鹅视频,大家一定会想知道这种鸟产生了多大的压力才喷出来的(我不管,你们一定想知道),但显然没有关于这种压力产生的公开数据。

而且科学家也不能轻易地到南极做实地考察,毕竟企鹅是受到保护的。

根据《保护南极动植物区系议定措施》,任何人不能接近企鹅 5 米内距离(除非持有特别许可证)。所以如果想对企鹅喷屎进行观察,然后直接测量数据,是一件很难的事。


然而,毕竟是科学家,他们总会有办法想到一些一般人想不到的解决办法。

来自德国的、芬兰的、匈牙利的科学家,发现了一种间接的方法,来计算帽带企鹅和阿德利企鹅喷屎时的压力大小[1]……

一般来说,因为要照顾蛋宝宝,正在孵蛋的企鹅是没有什么机会去内急的,更不可能因为害羞跑到没有“鸟”的地方拉屎。

巢旁边的喷射物简直了,就是呈太阳辐射状

所以一般就是把屁股稍微挪一下,抬起来,然后就开始射了……根本不管周围有没有鸟。

不然你也不会看到视频里那只被喷到脸上的衰仔。

被颜射的衰仔

根据科学家的估计,喷射的最远距离大约有 40cm ,然后留下长长的一条喷射路径。

这条路径的颜色取决于企鹅昨天到底吃了啥。

如果昨天吃了比较多的鱼,就像视频里那样,白色的;如果昨天吃了比较多的磷虾,那就是粉红色的。


根据 Jackson 的研究[2],帽带企鹅对鱼类和虾类食物的排泄时间略有不同,排泄50%粪便所需的时间分别为9.1小时和14.5小时。

难道是因为吃虾容易导致肠道堵塞,不管怎样,又学到了一个新知识,吃鱼比吃虾有利于排便……


回到正题,要计算企鹅喷屎时肛门的压力,得知道几个初始物理参数:

  • 粪便喷射的最大距离:40cm get✔
  • 粪便喷射时泄殖腔膨大的最大直径:科学家观察了一些屎点的直径,推测出其肛门喷射时最大直径为0.8cm get✔
  • 粪便喷射时泄殖腔距地面高度:这也是估计出来的,大概是20cm高,因为要撅屁股。get✔


什么是泄殖腔?
泄殖腔就是鸟类及其他一些动物作为肠道、尿道及生殖道出口。简言之,交配、拉屎、拉尿都走一个口。


然后科学家就开始计算:

第一种情况:企鹅粪便是“理想的”无粘性流体。

根据公式的计算:


其初始压力值Pa约为4.6kPa


第二种情况:企鹅粪便是有粘度的粘性流体。

至于粘度的大小,科学家是这么想的,因为它们吃虾、鱼,会有一些表皮和骨头,所以粘度应该很不稳定,估计介于甘油和乙二醇之间的粘度,也就是 0.02 ~1.5Pas。
然后根据公式的计算:


最小的压力值为10kPa,最大为60kPa。

哪怕是最小的那个数值,也远远高于人类能够承受的最高压力。

据研究[3],直立人的直肠肌承受的压力正常就 2.67kPa,直肠肌对这级别的压力还是可以抵抗的,但当压力达到7.33 kPa时,外括约肌和内括约肌都会松弛,直肠内容物就会不由自主的排出……你懂的。


直肠最大承受压力55mm Hg(7.33 kPa)

可见企鹅的泄殖腔有多强大……才能抗住这么大的压力(怪不得海狗……)


当然这些数值只能作为参考,毕竟肠道的弹性及肠道内部的压力什么的,都没有考虑进去。


为什么要选择喷屎,而不是拉屎?


因为它们不擦屁股呀,能喷多远喷多远,搞到羽毛上岂不是很脏,清洁羽毛上的粪便真的很费事。


企鹅不仅在拉屎的方式上思路清奇,而且有很多妙用,比如把粪便喷在结冰的地面上,让冰融化,好让它们能够筑巢孵蛋。

红棕色粪便还能吸收更多阳光。

筑好巢后,它们还会继续在巢周围排便,好让巢一直保持温暖。甚至,有些企鹅在下蛋之后,还会让蛋也沾上自己的粪便来保温。

小企鹅就是在这个臭烘烘的环境里诞生的。


企鹅极为看重交配和孵蛋,即使是同性恋企鹅,也是如此。

全世界有一千五百种左右的物种都有同性恋的现象,比如海豚、绵羊、倭黑猩猩等,同性恋情侣尤其常见。然而,没有一种动物像同性恋企鹅一样俘虏了人类的内心。



最出名的一对莫过于在纽约中央公园动物园的Roy和Silo,这是两只雄性南极企鹅,出生于1987年。

Roy和Silo于1998年在动物园见面并开始它们的关系。虽然工作人员从来没有看见它们进行性行为,但他们观察到一些企鹅的典型交配仪式,例如互相在脖子上缠绕和交配呼叫。



在1999年,发情期到来的时候,所有的企鹅都在交配和孵化企鹅蛋,它们也在交配,那两只同性恋企鹅也是。
几周后其他所有企鹅都开始下蛋了,两只雄性企鹅当然没有下蛋,然后他们被发现从围墙边找了一颗蛋状石头,他们误以为这是它们的蛋了,所以他们就放在脚下开始孵化它。
接下来它们每一天,它们就轮流坐在这石头上面孵蛋,期待着蛋破掉的那一天。


但是我们都知道,它们的石头蛋永远都不会孵化,所以期间它们还试图偷其他企鹅伴侣的蛋。

当工作人员意识到 Roy 和 Silo 皆是雄性,它们将那石头更换成石和石膏制成的假鸡蛋以测试他们。由于它被“孵育”得很好,饲养员决定给他们一个来自另一对无法成功在同一时间孵化两个蛋的企鹅伴侣的蛋。
Roy 和 Silo 孵化了34天,并用两个半月养大,一只健康的幼鸟,名为“Tango”。

后来,Roy 和 Silo 的故事成为儿童读物的蓝本。2005年,由彼得·帕内尔和贾斯汀·理查德森共同撰写的《三口之家》出版,讲述 Roy 和 Silo 的真实故事。美国图书馆协会表示,《三口之家》是2006年至2008年间最受争议的一本绘本。
美国图书馆协会的调查显示,《三口之家》是2006、2007、2008年要求审查最多的图书,同时也是2009年被封禁最广的图书。


“我们撰写这本书,是为了帮助父母向儿童讲述同性家庭。这本书对人类同性恋关系的支持,并不多于号召小孩们一口吞掉整条鱼,或是睡在岩石上。”— 作者之一 贾斯汀·理查德森



后来,Roy 和 Silo 因被其他企鹅迫离巢穴而分隔数年后 ,他们最终还是 “分手” 了。
在2005年,Silo 抛弃了Roy找到另一个雌性伴侣,Roy 则加入一群独身雄性企鹅中。
它们并不是第一对同性恋企鹅,企鹅同性恋的记录可以追溯到1911年,当时英国南极考察队详细描述了阿德利企鹅的“堕落” —— 虽然这一“丑闻”直到2012年才被报道。

阿德利企鹅

上世纪初,在英国著名探险家斯科特船长对南极进行考察时发现的有关企鹅“同性恋”活动的记录终于在一百年后出版。
在那次南极探险中,斯科特船长的医务官乔治·利维克发现并记录下了企鹅非同寻常的同性恋活动。
由于这个发现令人非常震惊,当时的发现者在官方报告中将有关记录删除。

利维克医生发现并记录下了企鹅非同寻常的同性恋活动(英国自然历史博物馆照片).


生物学家利维克医生在1910年随斯科特船长前往南极展开考察。利维克医生是企鹅研究方面的专家,他曾在开普艾达尔停留并观察企鹅。他曾记录了很多阿德利企鹅的生活细节,但很显然,阿德利企鹅的一些行为令这位医生感到尴尬。

斯科特探险队在南极点,1912年1月18日

对南极阿德利企鹅的研究记录显示,有企鹅与小企鹅和死去的母企鹅交配。而这些行为通常是由被他所称的堕落的、流氓企鹅干的。
利维克本来想就有关发现发表一篇论文,但在当时来说,似乎难以令人接受。因此,他后来在正式报告中没有提及此事。
利维克医生有关南极企鹅同性恋的记录是由位于伦敦的英国国家自然历史博物馆发现的。


不过,科学家们现在了解了企鹅同性恋活动后面的生理原因。位于伦敦的英国国家自然历史博物馆已将有关记录完完整整地予以出版。


除了 Roy 和 Silo ,在全世界各大动物园里还发现了很多对同性恋企鹅。


Wendell & Cass


Wendell 和 Cass 是一对非洲黑脚企鹅,他们在纽约布鲁克林康尼岛的纽约水族馆相遇,一见钟情。这对精心打扮的燕尾服情侣都是雄性。
那时 ,在 Roy 和 Silo 在21世纪初开始高调出柜时, Wendell 和 Cass 已经在一起十多年了。但和 Roy 和 Silo 不同的是,它们并没有抛弃对方,他们都一直生活在一起,直到 Cass 2004年去世。
We’re here, we’re queer, we’re penguins



Buddy & Pedro


加拿大多伦多动物园里有一对企鹅,Buddy 和 Pedro ,两只雄的非洲企鹅,作为濒危品种,它们从俄亥俄州被转移到多伦多,从5月起对公众展出。但不久园方就发现,它俩的感情很要好,似乎超越了“朋友”关系。
经观察,这两只企鹅每晚都一起度过,结伴而行,显示出企鹅异性之间才有的“配偶”行为,向对方发出“交配鸣叫”,平时还会与其他企鹅划分地盘,如同情侣一样,相亲相爱。
不过,多伦多动物园不打算让这对企鹅之间的感情持续下去,认为它们的首要任务是繁衍后代;园方将分开两只企鹅,促使它们分别与雌性企鹅交配。
(交配交配,整天就知道交配,我们要的是爱!)
'Gay' Penguin Couple To Be Separated In Toronto



Missy & Penelope


Missy和Penelope 是爱尔兰丁格尔水族馆里的一对 Lala 企鹅,这对企鹅在2014年开始了她们的恋爱,当时 Penelope 7岁,Missy 5岁。


动物园对她们之间的爱是肯定的,期间给这对同性企鹅5颗企鹅蛋,她们一起温柔地关心着,和其他情侣一样轮流孵化着,但遗憾的是一颗蛋都没孵化。除此之外,工作人员在她们的纪念日时,还给她们送了一块彩虹蛋糕。


Dingle's lesbian penguins Missy and Penelope say 'yes' to love nest



虽然观察到了诸多有同性恋倾向的企鹅,但也有研究对企鹅的同性恋行为表示否定。据法国科学家研究认为,这仅仅是一种同性调情,直到它们最终找到异性配偶。


此前有说法称,企鹅自己都无法辨别出性别,因为它们看起来太相像了,所以才会“搞基”。不过,由法国蒙彼利埃功能与进化生态学研究中心科学家实施的一项最新研究发现,雄企鹅之所以与其他雄性结为一对,只因为它们太“孤独”了。
在企鹅群体中,由于雌性相对较少,而且雄企鹅的雄性激素很旺盛,这导致它们热衷于结伴生活,即使有时会与同性相配对。
经过对企鹅群体长期的观测和研究,研究者发现,所有曾经的雄性“同性恋”企鹅最终都会选择异性伴侣,而一对雌性企鹅最终也会分手,分别与雄性伴侣交配、产卵。
至于真相如何,还是等以后有更多的相关研究吧。


ps:动物界同性别间的性行为现象从前未曾有过官式的大规模观测,这是因为研究员都害怕同性恋研究带来的社会歧视,甚至是同事之间取笑。

乔治城大学的生物学者珍妮·曼(Janet Mann)表示:“研究这题材的学者经常被指责为制造事端,而且这些研究会受到比其他研究题材更严格的审查。



本文作者“苏澄宇”,科普作者、杂志编辑   

作者公众号:动物行星(animalonearth)


参考资料:
1.^https://link.springer.com/article/10.1007/s00300-003-0563-3
2.^https://www.jstor.org/stable/30157976?seq=1#page_scan_tab_contents
3.^Ganong WF (1999) Review of medical physiology. Appleton and Lange, Stamford



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