科学探索|科学家研究大象如何操纵空气来进行吃喝科学家研究大象如何操纵空气

佐治亚理工学院新研究发现，大象扩张鼻孔是为了在它们的躯干中创造更多空间，使它们能够储存多达9升的水。它们还可以每秒吸食三升水，这一速度比人类打喷嚏快30倍，达到每秒150米/每小时330英里。

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佐治亚理工学院的研究试图更好地了解大象如何利用其躯干来移动和操纵空气、水、食物和其他物体。他们还试图了解这些力学原理是否可以启发创造更有效的机器人，利用空气运动来保持和移动东西。虽然章鱼使用喷水来移动，弓箭鱼在水面上射水来捕捉昆虫，但佐治亚理工学院的研究人员发现，大象是唯一能够在陆地和水下使用吸力的动物。

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这篇名为《大象的吸食》的论文发表在《皇家学会界面杂志》上。研究人员表示，一头大象每天要吃大约400磅的食物，但人们对它们如何利用它们的躯干每天18小时捡拾轻量级的食物和水知之甚少。事实证明，它们的躯干就像行李箱一样，在必要时能够膨胀。研究团队与亚特兰大动物园的兽医合作，研究大象吃各种食物的情况。
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为了了解更多关于吸力的信息，研究人员给大象一个玉米片，并测量施加的力。有时，大象压住玉米片并吸气，将玉米片悬挂在树干的顶端而不折断。这类似于一个人把一张纸吸到嘴里。其他时候，大象从远处施加吸力，将玉米片吸引到其躯干的边缘。大象使用它的躯干就像一把瑞士军刀，它可以探测气味并抓住东西。其他时候，它像吹叶机一样把物体吹走，或者像真空吸尘器一样把它们吸进去。
通过观察大象从一个水族箱中吸入液体，该团队能够对持续时间进行计时，并测量体积。在短短1.5秒内，大象的躯干吸走了3.7升水，相当于20个厕所同时冲水。与此同时，一个超声波探头被用来测量躯干壁，看躯干的内部肌肉如何工作。通过收缩这些肌肉，大象将其鼻孔扩张到30% 。这降低了壁的厚度，使鼻腔容积扩大了64%，使大象可以储存的水远远超过我们最初的估计。
根据所施加的压力，该团队认为，大象吸气的速度与日本300英里/小时的子弹列车相当。这些独特的特性在软体机器人研发和保护工作中都有应用。通过研究躯干肌肉运动背后的力学和物理学，研究人员可以应用吸力和抓力的组合物理机制，来寻找制造机器人的新方法。