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撰文 | Cloud
审校 | 阿娴
通常来说，我们人类和其他体重超过3千克的动物在排尿的时候，都会喷射出一条尿柱，而一些体重较轻、体型较小的动物（例如很多昆虫和小型哺乳动物）并不会喷出尿柱，它们的尿液都是一滴一滴的。
但是，蝉是一个例外！这些仅2克重的昆虫也会像大型哺乳动物那样——喷射出细长的尿柱。
蝉撒尿，图片来源：Wilson Walker
不仅如此，最新的研究还发现，蝉排尿时的水流很强大——它喷射尿液的速度可高达每秒3米，是这项新研究中评估的所有动物（包括大象、马等哺乳动物）中最快的！
蝉排尿的行为研究起来比较困难，因为它们通常带在树上高处，而且即使人们找到了它们，也很容易惊动它们，导致其飞走。图片来源：Jelbuilder
在秘鲁进行野外实地考察时，美国佐治亚理工学院的研究团队偶遇一棵被当地人称作“哭泣树”的树。有人觉得头上有液体了，然后大家抬头一看，树确实在“哭”，不过洒下的液体并非树汁，而是蝉尿——树上好多蝉一直在撒尿。
研究人员如获至宝，赶紧搬来一张桌子站上去拍摄高速视频，收集研究资料回去放慢分析。实验结果发现，蝉喷射出的尿液是水柱状的。研究人员觉得这很奇怪，因为蝉会在植物上吸取大量的木质部汁液，而有这样进食模式的昆虫一般都是“biu~”出一颗小尿珠。
大多数以木质部汁液为食的昆虫尿的是小水珠。图片来源：Georgia Institute of Technology
在此之前，该研究团队发现叶蝉就会尿出一颗小水珠，然后猛地弹射出去。这是因为，对小小的叶蝉而言，它排泄的孔口太小了，受表面张力的限制，无法一次排除较多较重的东西，投射水珠的排尿方式能够节省身体的能量。
投射小尿珠，图片来源：Saad Bhamla, TEDMonterey
相比之下，蝉算是一种体型较大的昆虫，体型大约是叶蝉的4~8倍，体内的肠道也较宽。此外，蝉每天要喝掉其体重300倍的木质部汁液，木质部汁液营养成分非常贫乏，95%都是水，这意味着蝉必须处理大量的汁液才能提取出足够的能量和营养物质，因此也就有大量的液体废物需要排出。这些喷射还可以用于自卫。当受到威胁时，蝉会向入侵者喷射液体废物。
排尿的方向也很灵活。图片来源：Georgia Institute of Technology
“一次排一滴尿需要很长时间，而且效率不高，”论文作者之一、佐治亚理工学院化学与生物分子工程博士生埃利奥·查利塔（Elio J. Challita）说道， “所以它们必须把那些液体喷射出去。”
“蝉雨”，图片来源：Jelbuilder
对于包括人类在内的较大物种而言，重力和惯性对于身体排出尿液的速度至关重要，并且可以轻松抵消表面张力。不过研究发现，蝉在这方面堪称王者，创下了相对于其体型而言最强喷射流的纪录。蝴蝶和蜜蜂也能喷出尿柱，但液体喷射速度不如蝉。
蝴蝶排尿，图片来源：Thomas Marent, David Weiller
和哺乳动物相比，蝉排尿的强度和速度是大象和人类的2~3倍。而为人们所熟知的实验室小白鼠体重大约是蝉的100倍，但排尿时却只能滴滴答答。
老鼠的尿液，图片来源：参考资料[10]
佐治亚理工学院化学与生化工程学院助理教授萨阿德·巴姆拉(Saad Bhamla)同时参与了这两次昆虫排泄研究，他表示蝉有一种特殊的肌肉，可以把液体废物从排泄小孔喷射出去。
2014年，佐治亚理工学院的研究团队还发现，体重超过3千克的哺乳动物都会在大约21秒内排空膀胱。是的，大象排尿的时间和小猫咪差不多。这个研究后来还获得了搞笑诺贝尔物理学奖。
21秒小便定律，图片来源：参考资料[10]
过去科学家更关注的是动物的进食行为，对排泄的了解目前还不是很透彻。虽然该研究团队最初研究昆虫的排泄只是出于好奇，但这方面的发现或许适用于软体机器人和制造领域，有助于开发出更先进的喷嘴（一种用来控制流体流动的装置）。
“昆虫是探索微观尺度流体处理的完美实验室，”美国弗吉尼亚理工大学的流体动力学家安妮·斯台普斯（Anne Staples）说道。
蝉的种类有3000多种，可分为两类：一年生蝉和周期蝉。一年生蝉每年夏天成熟，遍布全球。而生命周期更长的周期蝉属只有7个物种，其中3种有17年的生命周期，4种是13年的生命周期。佐治亚理工学院研究团队研究的蝉并非周期蝉，而是它们位于亚马逊的亲戚。
图片来源：参考资料[1]
今年春夏，数万亿只周期蝉将从美国东南部和中西部的土壤中钻出。有的在地下潜伏了13年，有的则是17年之久。到时候，在短暂的几周地面生活中，它们将放声高歌，尽情撒尿。
参考资料：
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