蝉像大型动物一样在急流中撒尿

蝉以成百上千只的规模而闻名。这些成群的蝉叫声非常响亮，以至于光缆都能听到它们的声音。然而，它们排尿的方式今年也引起了轰动。与其他昆虫和小生物不同，蝉的尿液呈微小液滴状从屁股上甩出，而是像大型哺乳动物一样以高速喷射的方式排尿。3 月 11 日发表在《美国国家科学院院刊》（PNAS）上的一项研究详细介绍了这种独特的排尿习惯。

虽然蝉的叫声很吵，但它们在树丛中却不是那么容易被发现。在秘鲁的一次研究旅行中，一组科学家很幸运地发现多只蝉在树上撒尿。通过这次遭遇，该团队推翻了关于昆虫撒尿的两个主要观点。

水滴与喷射

昆虫通常以树木的木质部汁液为食，由于排泄汁液所需的能量较少，因此会以液滴的形式排泄。然而，蝉吃的汁液太多，以至于单独甩掉每一滴汁液太费力了。用这么多能量甩掉尿液液滴意味着它们需要吃更多的树液。

“通过喷射器排尿，蝉可以排出大量液体，”研究合著者、生物工程师/生物物理学家 Elio Challita 告诉PopSci 。“这很关键，因为这些昆虫每天必须摄入大量木质部汁液。所以它们也需要排出大量液体。” Challita 在佐治亚理工学院 Bhamla 实验室工作期间完成了这项研究，目前是哈佛大学的博士后研究员。

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节约能源

小型动物也有可能通过这种方式排尿，因为它们的尿孔太小，无法排出比液滴更浓稠的液体。蝉是体型较大的昆虫，其翼展与某些蜂鸟的翼展相近。对于蝉来说，喷射式排尿似乎比直接扔掉尿滴消耗的能量更少。科学家此前认为，如果像昆虫这样的小动物想要喷射液体，对它们来说是一项挑战，因为这需要能量以高速将液体喷出，而它们的身体不够大。大型动物可以利用重力和惯性来帮助它们排尿，同时节省能量。研究小组认为，节省的能量和蝉的较大体型使它们能够像大型动物一样排尿。

“最令人吃惊的是，蝉虽然体型较小，由于饮食缺乏营养，能量有限，却能在喷水器中撒尿，”查利塔说。“这打破了传统观念，即小动物，尤其是体重不足 1 公斤 [2.2 磅] 的动物，不能在喷水器中撒尿。”

“预计会有很多尿尿”

研究蝉如何排尿，有助于我们了解从昆虫到大象等大型哺乳动物等所有动物的流体动力学。据 Challita 及其团队称，研究动物排泄液体的各种不同方式，在软体机器人、增材制造和药物输送系统等其他领域都有潜在的应用。由于蝉是目前已知的最小的能产生高速喷射的动物，它们可以为如何在小型机器人或喷嘴中制造喷射提供参考。

从四月开始，两群蝉（一群在美国中西部，一群在美国南部）将同时出现。伊利诺伊州有一小片重叠区域，这些蝉群每 221 年才会同时出现一次。在“双重出现”之前，目前尚不清楚它们的排尿会对生态系统产生什么样的影响。但影响​​可能很大。

“今年，蝉的数量将达到数十亿，所以它们会大量排泄！更重要的是，我们尚不了解这对周围动植物的生态影响，”Challita 说道。

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该研究还强调了为什么研究动物生物学中一些比较平凡和日常的方面很重要。

“通过研究这些过程，我们可以发现令人着迷的适应性，并深入了解动物如何与环境互动，”查利塔说。“这也提醒我们，自然界还有太多东西有待发现，即使是在最意想不到的地方，比如蝉尿！”