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天鹅如何在浑浊的水中守身如“雪”

参考消息网6月11日报道 美国《华尔街日报》网站6月6日刊登题为《天鹅如何在浑浊的水中守住一身洁白?》的文章,作者为海伦·切尔斯基,内容编译如下:

天鹅是我们当地水道里温柔的巨人:水上漂之典范,雪洁静美,穿过喧嚣的其他小型水禽,平静地游弋在浑浊的浅水中。

可它们也给我们出了一道难题。在它们周围,绿头鸭、埃及雁和鸳鸯的羽毛颜色杂,即使有个泥点或污迹,似乎都会消失在其羽毛的花纹中。而天鹅在水中游,水混浊到看不见它们的脚蹼。为了伸头入水寻找最深处的植物,它们把尾羽高高翘在空中,但重新露出水面时依然一身洁白。它们是如何保持这么干净的?

部分原因是,和其他一些水禽一样,天鹅利用巧妙的物理和化学原理来防止污垢沾身。天鹅的每根羽毛都有一个羽干,羽干上有紧密排列、向外伸展的羽支。每个羽支都有更小的分支,即羽小支。羽小支相互交错,形成一个坚实、有纹理的表面。天鹅经常用喙梳理自己的羽毛,以保持这些部件完整无缺。

但仅靠羽毛还不足以阻挡水中的秽物。真正的诀窍在于控制油和水之间无休止的斗争。

油和水不会混合;两者总是相互排斥、泾渭分明。当我们做油醋汁时,或者当街上的雨水坑泛着五颜六色的油光时,我们就会看到这一点。

池塘和湖泊里的污垢悬浮在水中,所以天鹅的解决办法是,在自己身上涂上一层油来防止水进入。这被称为“整羽”。一旦羽毛都整理到位,天鹅就会用它们的长脖子去触碰尾巴根部上方的一个特殊腺体——尾脂腺。该腺体会释放一种油性混合物。天鹅将这种混合物涂抹在羽毛上,使羽毛保持柔韧、坚固,并具有很强的抗水性。专业术语是“超疏水”,这样污垢就会从羽毛上滑落。

这一切棒极了。但在出现油脂或油性污垢时,又当如何呢?天鹅释放的油脂不会排斥这些微小的“入侵者”,它们能够深入羽毛的微观结构。对此,微观物理学有一个解决办法。

正如天鹅利用油性涂层来挡水一样,要除油,就需要一个水性涂层。3年前发表在美国《先进功能材料》杂志上的一篇论文发现了答案:唾液。天鹅的唾液充满了一端亲水、另一端亲油的蛋白质。天鹅时不时会把唾液(而不是“整羽油”)涂在羽毛上,而亲油的一端会粘在羽毛上,亲水的一端会暴露在外。

这使得羽毛对水有吸引力,这样一来充满水的唾液就能渗透到羽毛深处。一旦到达那里,它就会找到布满微小楔形结构的通道。楔形有助于表面张力将水从羽毛中心推到边缘,沿途清除掉微小油滴或油脂。

羽毛得到了水的深度清洁,因为最微小的油性污染物被带走了。不久,空气把唾液吹干,羽毛表面恢复到正常的疏水状态,天鹅又洁白如初了。

这是一个令人着迷的系统,科学家和工程师们正试图复制它,以便制造出我们可以使用的自洁布料。不过,要向天鹅致敬,因为是它们进化出了完美的“唾液自洁-恢复亮丽”系统来保持自身洁白无瑕。(编译/刘宗亚)