大象这么大,排便会不会很辛苦|真问真答

大象公会 2017-07-21 00:02 阅读:221

拉得多的问题,靠拉得快来解决。

为了满足能量的消耗,体形越大的动物往往进食量也越大。一只成年大象每天可以吃掉 30-60kg 的食物,其中有 60%左右会成为粪便被排出体外。大象每天产生的粪便约有 20 升,是狗的上千倍。作为地球上最大的食草动物,大象每天要花废十几个小时进食,除了吃和睡,留给大象拉屎的时间并不多。

部分哺乳动物的进食量与排便量的关系

表现大象的粪便将人淹没的恶搞图

为了研究哺乳动物的排便机制,一个由流体动力学家和结直肠外科医生组成的团队从流体力学的角度研究了动物的排便。

美国乔治亚理工学院的机械工程和生物学副教授 David Hu、机械工程博士 Patricia Yang、结直肠外科医生 Daniel Chu 以及两本科生 Candice Kaminski 和 Morgan LaMarca,为亚特兰大动物园的 34 种哺乳动物建立了排便数学模型。

研究表明,这些小至老鼠、大至大象的哺乳动物,排便时间相差无几——12 秒(±7 秒),约三分之二的动物排便时间在 5~19 秒之间。与悬殊的体型和粪便体积相比,排便时间的差异小得奇怪。

一些哺乳动物的体型与排便时间的关系。实线代表理论预测值,虚线代表实际值的回归曲线。

即使考虑到更大的动物拥有更大的直肠,但在相差更悬殊的粪便量面前,直肠直径仍不足以解释近似的时间内大型动物为何能排出如此可观的粪便量。

要赶上「小动物」的排便时间,大型动物还得拉得更快。笨重的大象在排便时非常敏捷:人类的排便速度大约是 2cm/s,而大象的排便速度则达到了 6cm/s。

左图纵轴表示粪便尖端与肛门的距离,横轴表示粪便尖端露出肛门后的时间;右图纵轴表示排便速度,横轴表示动物体型。大型动物的排便速度高于「小动物」。

为什么大型动物的排便速度能够遥遥领先?

粪便在排出前需要先后通过结肠和直肠,直肠的直径决定了粪便的直径。对于不同体型的动物,结肠和直肠直径不会像粪便体积一样动辄相差上千倍。动物的体型越大、粪便越多,待排出的粪便往往也越长,甚至在直肠之外还能塞满一半的结肠。

直肠决定了粪便的直径

能快速地排出如此长的粪便,归功于大肠壁上一层很薄的黏液。这层黏液大约只有人类头发丝的厚度,研究者只能通过称量黏液蒸发前后粪便的重量来测量。这层黏液非常滑,比粪便的黏度小了上百倍,让粪便能在肠道内快速地通过。

随着体型的增大,黏液也更厚。有了黏液的加持,大型动物能在同样的压力下高速地排便。这层黏液对人类排便同样意义重大,如果分泌出现异常,容易导致慢性便秘和肠道细菌感染。一款根据肠道黏液特性设计的宇航员尿布,成功进入了美国宇航局太空粪便挑战赛的半决赛。

左图为带黏液的老鼠粪便,右图为三十秒后的同一粒粪便,黏液已经基本蒸发

肠道内的粘液避免了大象便秘而死,对人类而言却效果堪忧:面对拿着手机动辄在马桶上坐半个小时的人类,大象的排便速度相当于 IE 面前的 Chrome。反过来说,人类通过自由意志掌控了自己的排便时间,也避免了随走随拉的尴尬。

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