頭條資訊 - 為您提供最新最全的新聞資訊,每日實時更新

同樣是舔水喝,為什麼貓比狗優雅這麼多?

寵物 中科院物理所

一眼看過去,你會覺得貓和狗喝水沒什麼區別,都是用舌頭舔。

同樣是舔水喝,為什麼貓比狗優雅這麼多?

同樣是舔水喝,為什麼貓比狗優雅這麼多?

圖源:Antranik.org、Dogster

狗和貓之所以選擇舔水,而不是吸水,是因為貓狗等食肉動物的面部肌肉和人類比,少了太多,在斷奶之後不能密封口腔來產生吸力,所以必須依靠舌頭將水送入口中。

同樣是舔水喝,為什麼貓比狗優雅這麼多?

狗的面部肌肉群圖源:Worldbuilding Stack Exchange

同樣是舔水喝,為什麼貓比狗優雅這麼多?

人類的面部肌肉群 圖源:Pinterest

如果光是簡單觀察貓和狗喝水,並沒什麼太大的差別,都是把舌頭伸出來,然後做出舔舐的動作。

但如果引入了流體力學的研究方式,你就會發現,貓和狗喝水的方式並不一樣。

Part. 1

貓是如何喝水的?

1940年,美國洛杉磯的大使酒店舉辦了第12屆奧斯卡金像獎頒獎典禮,那年,大衛·O·塞爾茲尼克製作的《亂世佳人》獲得了包括最佳影片的13個獎項,無疑是當年的最大贏家。這和貓舔水有什麼關係?我想說的並不是《亂世佳人》,而是那年的奧斯卡的最佳短片《眨眼之間( Quicker 'n a Wink )》。

同樣是舔水喝,為什麼貓比狗優雅這麼多?

Quick’n a wink 拍攝劇照 圖源:the guardian

這個短片介紹了一種攝影技術——頻閃攝影,這是一種藉助電子閃光燈的連續閃光,在畫面上記錄物體的連續運動過程。因為一瞬間的動作,在頻閃的作用下,幾十個影像會同時出現在畫面上,所以可以展示出人肉眼無法看到運動過程。

在短片裡面,展示了不同物體的慢動作,比如雞蛋落在槳葉上被打碎的一瞬間,細針搓破氣泡的剎那等等。其中,在4分30秒的時候,展示了一隻黑白小貓的舔奶過程。通過頻閃攝影,貓的高速舔奶瞬間以慢動作的方式展現了出來。

同樣是舔水喝,為什麼貓比狗優雅這麼多?

視頻來源:quick’n  a wink

不過這個視頻離解答貓是如何舔水的問題,還差得遠呢!這畢竟只是一個短片,展示的只是一個抽象的過程,並沒有數據化的表述過程,算不上科學,要知道這可是科普文章。

Pedro M. Reis是一位物理學教授,他對貓如何舔水這個問題很感興趣,在看了上面介紹的頻閃攝影短片後,2010年,他做了一個貓舔水的流體力學研究。他先找來了10只貓,並用高速攝影機捕捉它們舔水的每一個細節,進而轉化為數據來分析。

下面幾張圖展示的是高速攝影機拍下的貓舔水過程:

同樣是舔水喝,為什麼貓比狗優雅這麼多?

同樣是舔水喝,為什麼貓比狗優雅這麼多?

同樣是舔水喝,為什麼貓比狗優雅這麼多?

同樣是舔水喝,為什麼貓比狗優雅這麼多?

同樣是舔水喝,為什麼貓比狗優雅這麼多?

同樣是舔水喝,為什麼貓比狗優雅這麼多?

圖源:文獻1

你會發現,在單次舔水的過程中,貓的舌尖並不是伸進液體裡把奶舀進嘴裡。而是將舌尖捲曲類似於一個平面,然後靠短暫地接觸液麵,把水穩定“帶”到3cm的高度,在水因為重力作用下墜之前,把嘴合上,把滯空的水柱含住。這麼反反覆覆舔11次,便完成了喝水的過程。

下圖是貓舔水的頻率(舔的動作是從舌頭的伸出開始,到關上嘴巴),你可以看到舔的頻率是相當穩定的,大概是每隔0.25s舔一下。

同樣是舔水喝,為什麼貓比狗優雅這麼多?

圖源:文獻1

舔水的最大速度約是78cm/s(下圖)。

同樣是舔水喝,為什麼貓比狗優雅這麼多?

圖源:文獻1

水是如何被舌頭帶上來的呢?科學家認為,當舌頭以一定的速度接觸液體並離開的時候,水具有一定的粘性,動量的傳遞會讓一部分水因慣性帶離水面,就像汽車剎車的時候會把人甩出去一樣。上升過程中因為有重力,水的上升速度不斷減慢,只能到達一定高度。在整個作用力分析中,粘滯力和毛細管力可以忽略不計。

所以說貓在舔水的時候,不是用舌頭把水舀進嘴裡,而是通過慣性,把水帶上來,再含住。而貓舔水的頻率剛剛好在慣性和重力之間進行了完美的平衡,如果再快一點或者再慢一點都不能喝到最多的水。

同樣是舔水喝,為什麼貓比狗優雅這麼多?

貓舔水慢動作 圖源:KQEDdeeplook

為了驗證自己的想法是對的,即貓舔水的頻率是由重力和慣性決定的,科學家做了一個模型來複刻舔水瞬間,模型上圓盤的大小和貓舌頭接觸液麵的面積大小一樣。這個模型會垂直接觸水的表面,通過改變接觸面的大小和速度,來觀察這兩個因素對被帶上來的水的體積的影響。

同樣是舔水喝,為什麼貓比狗優雅這麼多?

圖源:文獻1

然後科學家發現,只有以貓舔水的速度和頻率接觸並離開水面的時候,上升的水柱體積才是最大的。所以說,貓舔水的方式是最科學的,雖然貓並不知道什麼是科學。

然後科學家通過Youtube觀察了其他貓科動物,比如老虎、獅子、美洲獅等,結果發現貓科動物的舔水都是有規律的,並且符合一個公式:

f=4.5M^−0.14 ,f是頻率,M是動物的質量,單位是千克。公式可以簡單理解為,越重的貓咪,舔水的頻率越低。

Part. 2

狗是如何喝水的?

狗舔水可沒有貓咪那麼優雅了。同樣地,科學家也是通過高速攝影機對狗狗舔水進行觀察。在高速攝影下,可以觀察到狗舔水的基本機制和貓差不多,都是舌尖向後彎曲,然後快速地接觸水面,把水給帶上來。

同樣是舔水喝,為什麼貓比狗優雅這麼多?

狗舔水慢動作 圖源:Reddit

同樣是舔水喝,為什麼貓比狗優雅這麼多?

圖源:文獻2

為了更清晰地看到水是如何進入狗口中的,科學家甚至動用了X光機進行拍攝。既然用了X光機,狗喝的水肯定也不是普通的水了,而是混合了鋇和奶的混合物。這下可以清晰地看到,狗也是利用慣性,用舌頭把水給“引”上來的。

同樣是舔水喝,為什麼貓比狗優雅這麼多?

圖源:文獻2

但狗舔水不同的地方是,狗舔水會把舌頭更深地伸入到水裡面,再把舌頭縮回來的時候,這時就會濺出很多的水花。也因為狗舔水舌頭進入水更深,因此給人一種狗是用舌頭把水舀起來的錯覺。

圖源:VOAnews

總結一下,雖然貓和狗的舔水機制一樣,但狗舔水的時候,控制不好舌頭進水的深度,會打出一個水花,這時候就有可能搞得自己和地板都溼漉漉的;而貓舔水的時候,則會是相對穩定的水柱,動作顯得很乾淨。打個比方,如果說貓咪是跳水運動員,壓得住水花,那麼狗子就是一個普通人跳水。

看來,貓比狗優雅是真的科學,喝水壓水花就可以看得出來。

參考文獻:

1、Reis P M, Jung S, Aristoff J M, et al. How cats lap: water uptake by Felis catus[J]. Science, 2010, 330(6008): 1231-1234.

2、Crompton A W, Musinsky C. How dogs lap: ingestion and intraoral transport in Canis familiaris[J]. Biology letters, 2011, 7(6): 882-884.

出品:科普中國

製作:蘇澄宇

監製:中國科學院計算機網絡信息中心

(本文中標明來源的圖片已獲得授權)

文章僅代表作者觀點,不代表中國科普博覽立場

同樣是舔水喝,為什麼貓比狗優雅這麼多?

來源:中國科普博覽

同樣是舔水喝,為什麼貓比狗優雅這麼多?

編輯:tzy

轉載請超鏈接註明:頭條資訊 » 同樣是舔水喝,為什麼貓比狗優雅這麼多?
免責聲明
    :非本網註明原創的信息,皆為程序自動獲取互聯網,目的在於傳遞更多信息,並不代表本網贊同其觀點和對其真實性負責;如此頁面有侵犯到您的權益,請給站長發送郵件,並提供相關證明(版權證明、身份證正反面、侵權鏈接),站長將在收到郵件24小時內刪除。
加載中...