动物喝水为什么不吸上来

我们常常在纪录片或动物园看到这样的场景:一头大象站在水边,卷起长长的鼻子,从水中吸起大量的水,然后将水喷入口中,或喷洒在身上降温。那么,你是否想过:大象用鼻子喝水时,为什么不会呛到呢?要想解答这个问题,我们首先需要了解,大象的鼻子究竟是什么结构?它是怎么“吸水”的?

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鼻子,其实是一条“肌肉管道”

大象的鼻子看起来像一根灵活的“管子”,但它其实是由鼻孔和上唇融合而成的高度演化器官。这根鼻子不含骨骼,却拥有超过4万块肌肉束,相比之下,人类全身肌肉加起来也不过600多块。正是这无比复杂的肌肉系统,让大象可以灵活地操控鼻子进行抓握、嗅探、吸水、搬运,甚至打招呼。

象鼻的肌肉(图片来源:[4])

很多人会以为,大象是直接通过鼻子喝水的,其实不然。换句话说,水并不是通过象鼻直接流入胃部,而是先被吸进鼻腔里,然后喷入嘴里再吞下去。这点和人类通过嘴直接喝水的方式截然不同。如果人类试图用鼻子吸水,比如潜水时鼻子进水了,通常就会引起强烈的呛咳反应,因为水容易进入呼吸道。而大象之所以不会这样,是因为它们的呼吸与进水过程是严格分开的。

象鼻的吸水原理

大象的鼻子具有极强的负压吸力,结构上可以类比为一根可以精确控制开口的“吸管”。当大象将鼻尖插入水中后,鼻腔肌肉迅速收缩,内部形成负压,水就会被吸进鼻道中。一头成年非洲象,一次可以吸入超过10升水,这相当于我们手中一大桶饮用水的量!

大象以每小时330英里的速度吸入水分(图片来源:Live science)

接下来,大象会将吸进鼻子里的水通过猛烈收缩鼻腔肌肉喷入嘴巴,然后通过正常的咽喉与食道,将水咽下。整个过程中,鼻腔就像一个临时储水袋,而真正“喝”水的动作,是在口腔完成的。这种“吸进来→喷出去→吞下去”的流程,正是大象不会呛水的关键。

大象不会被呛的生理奥秘

我们知道,人类之所以会呛水,是因为水不小心进入了气管。气管和食管虽然在喉部是分开的,但咽喉是共用通道,吞咽时必须通过会厌软骨盖住气管开口,否则水就可能进入肺部,造成呛咳或吸入性肺炎。而大象的生理结构,在进化中早就针对“长鼻子吸水”的行为进行了完美适配。

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腔本身不连通肺部

虽然大象是用鼻子呼吸的动物,但象鼻前端的鼻孔吸入的空气,并不是直接送进肺里,而是会先进入鼻腔,然后通过咽部再进入气管。整个过程中,大象有复杂的肌肉结构可以控制空气或水流的通路,确保水分只能在鼻腔中停留或排出,而不会“误入”气道。

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实际上,象鼻的吸水行为与呼吸行为完全是两套独立的动作。大象吸水时,是暂时停止呼吸的,类似于人类闭气喝水;而当它将水喷入口腔后,再恢复呼吸。

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咽部控制能力极强

大象在演化过程中获得了极其精密的喉部控制机制。咽喉处的肌肉可以精准控制气管与食道的开启与闭合,确保水在进入口腔后,只会被吞入食道,而不会误入气管。与人类相比,大象对“气管入口”的闭合能力要强得多,能够在水喷入口腔时完全封闭气管,从根本上避免呛水风险。

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一个特殊设计:长喉管结构

更神奇的是,大象还有一个少见的结构——延长的喉管。在大象的体内,喉部位置其实比大多数哺乳动物都要深,靠近胸腔。这种结构使得象鼻与肺部之间的通道变得更长,也更安全。

这个“长管道”在喝水时起到了类似安全阀门的作用,避免了水分因为压力而意外进入肺部。甚至在某些情况下,大象鼻子中残留的一些水,也不会被吸入肺中,而是可以通过喷气或喷水动作排出。

大象喷水(图片来源:[6])

可以说,象鼻是大象最具代表性的“多功能工具”,也是其生存能力的重要保障。由此看来,大象不会因为用鼻子“喝水”而呛到,主要得益于数千万年进化出的高度专业化结构:鼻子只是临时的水管,而喝水的动作仍在口腔完成;气管与鼻腔隔离明确,咽喉肌肉协调精准,再加上长喉管和呼吸暂停等辅助机制,确保了其整个喝水过程的安全、顺畅。

参考文献

[1]Schulz A K, Ning Wu J, Ha S Y S, et al. Suction feeding by elephants[J]. Journal of The Royal Society Interface, 2021, 18(179): 20210215.

[2]https://mp.weixin.qq.com/s/9L6qCrfxEE1fq5e8usKt6A

[3]Deiringer N, Schneeweiß U, Kaufmann L V, et al. The functional anatomy of elephant trunk whiskers[J]. Communications biology, 2023, 6(1): 591.

[4]https://mp.weixin.qq.com/s/QVBE3Y_kcuLRPMShRRbVBg

[5]https://www.livescience.com/elephant-trunks-are-supersuckers.html

[6]https://mp.weixin.qq.com/s/lLr7Lwo1brqWAzAZjfePwA

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