大象的鼻子是怎么喝水的（大象的鼻子是如何操纵空气来进食和饮水的）

佐治亚理工学院的一项新研究发现，大象扩大鼻孔是为了在它们的象鼻中创造更多的空间，使它们可以储存多达9升水。它们还能以每秒3升的速度吸入空气，比人类打喷嚏的速度快50倍(150米/秒)。

佐治亚理工学院的这项研究试图更好地理解大象如何用鼻子移动和操纵空气、水、食物和其他物体的物理原理。他们还试图了解，这种机制是否能激发人们创造出更高效的机器人，利用空气运动来固定和移动物体。

章鱼利用射流移动，箭鱼将水射出水面捕捉昆虫，而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利用吸力的动物。

这篇题为“大象吸吮进食”的论文发表在《皇家学会界面杂志》上。

领导这项研究的乔治亚理工学院机械工程博士生安德鲁·舒尔茨（Andrew Schulz）说：“一头大象每天要吃掉大约400磅（约363斤）的食物，但我们很少知道它们是如何在18个小时内用它们的鼻子来搬运轻便的食物和水的。事实证明，它们的行李箱就像手提箱一样，在必要时可以膨胀。”

舒尔茨和乔治亚理工学院的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。例如，对于大的芜菁甘蓝，它会用象鼻牢牢地抓住并收集它们。再把蔬菜送入嘴里之前，它会先吮吸一部分蔬菜，发出响亮的吸尘声，或者是人吃面条的声音。

为了了解更多有关吸力的知识，研究人员给大象一块玉米饼片，并测量其施加的力。有时，动物按下芯片，吸入，悬浮在树干顶端的芯片，而不打破它。这就像一个人用嘴吸入一张纸。其他时候，大象从远处吸力，把碎片拉到它的鼻子边缘。

舒尔茨的顾问、乔治亚理工学院乔治·w·伍德拉夫机械工程学院的教授戴维·胡(David Hu)说：“大象用它的鼻子就像一把瑞士军刀，它可以探测气味并抓东西。其他时候，它会像吹叶机一样把物体吹走，或者像在真空里一样把它们吸进去。”

通过观察大象从水族箱中吸入液体，研究小组能够记录液体的持续时间和体积。在1.5秒内，后备箱吸收了3.7升水，相当于20个马桶同时冲水的量。

用超声波探头测量躯干壁，观察躯干内肌肉的工作情况。通过收缩这些肌肉，这种动物的鼻孔会扩张30%。这会减少鼻壁的厚度，并使鼻容积扩大64%。

舒尔茨说：“一开始，大象的鼻腔相对较小，它吸入的水量比它应该吸入的要多。直到我们看到超声波图像，看到鼻孔扩张，我们才意识到它们是如何做到的。空气使鼻腔打开，这种动物可以储存比我们最初估计还要多得多的水。”

根据所施加的压力，舒尔茨和他的团队认为大象吸气的速度与日本时速300英里（约每小时483公里）的子弹头列车相当。

舒尔茨说：“这些独特的特性可以应用于软机器人和保护工作。”

舒尔茨表示：“通过研究躯干肌肉运动背后的力学和物理原理，我们可以应用物理机制，吸力和抓握的结合，来寻找制造机器人的新方法。与此同时，由于偷猎和栖息地的丧失，非洲象现在被列为濒危物种。它的鼻子使它成为一种独特的研究物种。通过更多地了解它们，我们可以学习如何更好地保护野生大象。”