排尿需要21秒，大多數哺乳動物都一樣？

研究人員在亞特蘭大動物園觀察了幾十種哺乳動物——從老鼠到大象——的排尿行為，發現一個有趣的事實：它們小解時幾乎用了相同的時長，即21秒左右。這個研究成果發表于美國國家科學院的刊物上，揭開排尿流體力學的種種奧秘，有助于工程師建造更好的流量調節裝置。

佐治亞技術研究院的機械工程師David Hu是這篇論文的作者之一。研究哺乳動物排尿行為的念頭來自他給兩個年幼孩子換尿片的經歷。在觀察哺乳動物排尿時，記錄每次排尿的時長是比較容易的，但是測量流速就很困難。需要收集它們的尿液，就這也不算輕松的事情。首先動物排尿是沒有先兆的，得要抓住時機開始記錄。其次，為了準確獲得流量數據，需要完整的收集全部尿液，而這一切都要需要手工操作。“有時沒法避免尿液會濺到高速相機上”，Hu說：“完整收集尿液就很不容易，我們把飲料瓶剪開，因為必須要有個可以手持的容器。還要在動物正準備排尿的那一刻，趕緊跪在地上、伸出手去、把飲料瓶遞到準確的位置上。這是唯一可行的方案，我們曾經嘗試用鍋來接，動物們不喜歡鍋，覺得怪怪的。我們也試過用盤子，同樣，動物們覺得盤子也怪怪的”。

在解決了準確計量動物排尿量的問題后，研究人員還研究了YouTube視頻、梳理相關文獻，比較這些哺乳動物膀胱的容積、尿道的長度和橫截面積。

和人類相比，老鼠之類小型的哺乳動物會表現出完全不同的排尿方式：排的尿液不是連續的，而是一小股一小股的。Hu解釋說，小型動物尿液沒有那么那么多的量不足以形成連續的尿流。如果動物體重超過6.6磅（合3公斤），就能儲存足夠量的尿液，而且使用相近的機制，將其呈連續液流方式排出體外。

雖然有些動物的膀胱容積很大（大象一次排尿就能裝滿廚房垃圾桶），但是所有的哺乳動物，從貓、山羊到大象，排空一次膀胱時間都是大約21秒，上下浮動范圍為13秒。出現這樣的偏差主要因為有時動物排尿是出于其他目的，比如雄性動物經常用尿液標記領地，有的老鼠會把排尿當御敵之術。

即使如此，Hu說，哺乳動物的排尿時間還是相當穩定和接近。對于大象來說，其18升的膀胱容積比貓的膀胱容積多3600倍左右，但大象不會多花3600倍的時間排空。這就意味著大象必須讓尿液在足夠大壓力下高速穿過尿道，這樣才能獲得和貓科動物較小的膀胱有著相同的排空時間。

大象能快速排尿的秘密來自尿道的設計，它充分利用了尿液的重力優勢，尿道越長，流速就越快，這如同越深的泳池底部受到的壓力就越大一樣道理，充滿尿液的尿道形成的壓力會壓向管道的底部，與此同時，大型哺乳動物的尿道管徑也大很多，這就形成了一個排尿的“高速公路”。

了解排尿時間有著重要的健康意義，Hu說，前列腺癌或者肥胖癥疾病患者就存在尿道壓力的問題，他們一般比正常排尿時間長，如果發生這樣的情形，就應該注意是不是有健康問題。

這項研究還有個重大意義就是找到哪種動物和人類有著最接近的排尿機制，從而能在實驗室里進行相關研究造福人類。而這種動物很可能并不是小白鼠。

了解不同尺寸的泌尿系統是如何工作的，可以幫助工程師設計更好的管道流量調節系統，用在蓄水箱或節水馬桶方面。（編譯：我愛雨果；via latimes）

發表于 2014-07-21 00:00
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