不要抬头：蝉会产生高速尿液射流

动物排尿的一般经验法则是这样的：大象和马等大型生物通过产生尿液来排泄自己，而昆虫等微小生物只能产生水滴。

但蝉似乎是这一规则的一个例外：尽管它们的体型相对较小，但它们像大型动物一样在高速喷气式飞机上撒尿，根据周一发表在该杂志上的对秘鲁和新加坡虫子的观察美国国家科学院院刊.蝉的排泄废物方法非常强大，以至于这些嘈杂的昆虫相对于科学家研究的任何动物的大小而言，产生的尿液流最强。

为什么要调查虫子是如何撒尿的？对于初学者来说，这主要是未知的领域，科学发现的时机已经成熟。研究人员对动物吃什么和如何喝了解很多，但他们对它们如何排泄废物知之甚少。

但是，最重要的是，解开排尿的奥秘也可能提供人类物理学和设计挑战的灵感.例如：被称为玻璃翅膀神枪手的小虫子会产生尿液滴，然后它们会高速弹射出身体。这神枪手强大的排尿方法类似于人类试图从他们的一只手上移开一个致密的、粘稠的、沙滩球大小的物体。例如，工程师们也许能够利用这种自然过程来想出一种新颖的眼镜除雾方法。蝉微小但强大的尿液喷射流可能会为设计喷嘴或软机器人提供新的想法。

萨阿德·巴姆拉佐治亚理工学院（Georgia Institute of Technology）的生物物理学家和他的同事们去年发现了这个小神枪手的撒尿能力。从神枪手开始，研究人员接下来将注意力转向了蝉，这是一种可以制造交配声像摩托车或链锯一样响亮。

蝉比神枪手大四到八倍，但这两种昆虫都面临着与饮食相关的困境：它们的主要食物来源是木质部树液，一种水状物质，可在植物组织内分配营养物质和矿物质。然而，木质部汁液对虫子来说不是很有营养，所以它们必须喝大量的木质部汁液才能生存——因此，虫子经常不得不排出多余的液体。

在秘鲁的一次研究旅行中，科学家们观察到树上的蝉在高速流中喷出尿液。这违背了广泛接受的排尿量规则，因此他们决定进一步调查。他们考虑了重力、惯性、表面张力、粘性力和其他流体动力学原理对蝉排尿的影响，以及十几种其他动物的排尿过程，从蝴蝶和蚊子到狗和牛。

在这群人中，蝉脱颖而出。他们的排尿“在流体动力学中处于一个非常独特的区域，惯性和毛细管力同时在重力上发挥着重要作用，”说郑成焕，康奈尔大学的一名工程师，他没有参与这项研究，对《纽约时报》'阿拉·卡茨内尔森。

研究结果表明，在喷气式飞机上撒尿是蝉排泄废物的最节能方式。产生液滴，然后将它们甩开，将需要更多的能量，这将要求它们吃掉更多的木质部汁液，并重新开始循环。研究人员说，蝉足够大，重力和惯性可以帮助它们推动小便流建议.

从长远来看，生物学家可能希望比较和对比不同动物的排尿方式，并考虑这些差异背后可能的进化原因。

“通过研究这些过程，我们可以发现迷人的适应性，并深入了解动物如何与环境互动，”该研究的合著者说埃利奥·查利塔，哈佛大学的机器人研究员，曾在佐治亚理工学院与Bhamla合作，以科普劳拉·拜萨斯（Laura Baisas）。“这也提醒我们，关于自然界还有很多东西有待发现，即使是在最意想不到的地方，比如蝉尿。

蝉排尿的发现也很及时：今年春天晚些时候，在中西部和东南部，大约有一万亿只蝉从地下冒出来，这是一种罕见的自然现象，称为”双重出现."两个幼崽——一个每 13 年出现一次，另一个每 17 年出现一次——将同时浮出水面。

他们所有的尿液都会去哪里？它可能对环境产生什么影响？这些是科学家希望最终回答的问题类型。

与此同时，如果你住在蝉的出现区，并计划在今年春季和夏季花很多时间在户外，你可能想投资一顶好帽子。

“感觉就像刚开始下雨，你得到一两滴，然后说，'开始下雨了吗？'宝拉·什鲁斯伯里马里兰大学的一位昆虫学家告诉华盛顿邮报2021年的凯文·安布罗斯。