為何狗狗喝水成問題——《華爾街日報》
Helen Czerski
物理學家海倫·切爾斯基探索日常現象背後的複雜科學。閲讀更多專欄請點擊此處。
洛基是個邋遢的飲水者。不是北歐神話裏的神,而是我姐姐那隻優雅的黑色拉布拉多幼犬——它製造的惡作劇完全配得上這個名字,其異常深沉的"汪汪"聲像悶雷般在廚房裏迴盪。最近天氣炎熱,洛基以阿斯加德神殿般的熱情豪飲清水,但當水碗見底時,我十分確定地板上的水比它喝下去的還多。並非只有洛基如此——所有狗狗喝水都很邋遢——或許我不該過分嘲笑它,因為其中藴含的物理學原理其實相當驚人。
口渴的狗狗面臨的問題是:它們的嘴巴環繞整個面部,下頜鉸鏈位置靠後,這更適合撕咬獵物。我們人類藉助臉頰肌肉可以閉合嘴唇形成小孔吸水,但狗狗無法做到,因為它們的口腔結構難以完全密封。它們採用的替代方法令人驚歎,部分原因是其巧妙性,但更主要在於這種方法居然真能奏效。
觀察狗狗喝水時,你會看到它張嘴、舌頭先下後上移動,然後突然合攏下頜。這個反覆進行的動作就是舔水過程。但仔細觀察會發現其中奧妙:當洛基低頭靠近水面時,它的舌頭向下捲曲,舌尖向後縮向爪子的方向。看似反常理的是,它並非用舌頭當勺子,而是儘可能將舌頭變成底部最寬最平的活塞裝置——這裏藴含着精妙的流體動力學原理。
ZIssou展示舔水技巧。攝影:Kenyon Anderson為《華爾街日報》拍攝洛基將舌頭緩慢伸入水中,直至沒入水面約一英寸。此時他在水中用捲曲的舌頭創造出一個空腔。接着——這是關鍵步驟——他以驚人的速度猛然將舌頭上抬。水流在舌頭撤離的空間中向上向內湧去,這股水流的慣性如此之大,以至於在空腔被填滿後仍持續上升,形成一道歪斜的水柱直追洛基急速回縮的"舌頭活塞"。
原本捲曲舌頭上承載的少量水從兩側滑落,此刻水柱短暫地向上延伸直達口腔。洛基必須在它回落碗中前瞬間閉合下頜截住水柱。然後這個循環週而復始。
狗狗每次舔水能捕獲的水量其實很少。舌頭活塞越大,濺起的水柱就越高,這就是為什麼舌頭的捲曲形態至關重要。但這種快速重複的拍打動作也會將大量水花濺到四周。貓的飲水方式截然不同且不會飛濺,因此它們喝水時更為優雅。
細想之下,這其實是種讓水暫時上升至肉食動物頜部可及範圍的巧妙方式。所以我或許仍會笑話洛基喝水時差點把廚房地板都沖洗乾淨,但內心對他運用流體力學在酷暑中解渴的本領會報以真誠的讚賞。
出現在2022年8月20日的印刷版中,標題為《為什麼狗狗有飲水問題》。