来源 | 把科学带回家（id:steamforkids）
撰文 | Cloud
审校 | Ziv
许多鸟的羽毛非常擅长排水，保持羽毛的干燥，但是，沙鸡不一样，它们的羽毛擅长吸水、蓄水。一只沙鸡正在用羽毛吸水 | 3 Minutes Nature
纳马夸沙鸡（Pterocles namaqua）生活在沙漠地区，平时主要以地上的种子为食。为了躲避捕食者，它们生活在距离水坑30多千米远的地方。水源很远，也很危险，需要喝水的时候，沙鸡就成群结队一起飞向水坑。沙鸡的雏鸟是早成雏，待身上绒毛干了之后就能离开巢穴，可以自己觅食，但是它们还不会飞，因此雏鸟如何喝水就成了一个大问题。晚成雏：出生时眼睛睁不开，身上的毛没长全，完全依赖父母的照顾。早成雏：出生时眼睛能睁开，身上覆盖好绒毛，很快就能自己走路。 许多小动物都是由妈妈喂奶水，但在沙鸡的世界，则是由爸爸的肚子来喂水。和同伴们一起去喝水的时候，雄性沙鸡还会把肚子浸泡在水里，上下扑通扑通，让腹部羽毛吸水，然后再带着“一肚子的水”大老远地迅速飞回家。雄性沙鸡先自己迅速喝水，再用腹部的羽毛吸水，
然后带着水飞半个小时回家 | 3 Minutes Nature
回到家后，它们会挺起肚子，站得笔直，露出湿哒哒的腹部羽毛。雏鸟们见状立刻迎上来，抬起小脑袋喝爸爸羽毛上的水。雏鸟正在喝爸爸带回来的水 | 3 Minutes Nature
浸水前 | 参考资料[1]
浸水后 | 参考资料[1]
雄性沙鸡的肚子之所以这么能装水，关键在于腹部的羽毛结构。一般来说，鸟类羽毛的中间是一根羽轴，羽轴的两边有许多羽枝，每根羽枝上又有细小的羽小枝。一般的羽毛结构 | Wikimedia Commons
但是，沙鸡的羽毛结构有点不一样。沙鸡的羽毛可以先大致分为内侧区域和外侧区域。沙鸡羽毛的外侧和内侧区域 | 参考资料[1]
在羽毛的内侧区域，羽小枝靠近根部的部分像是一个个螺旋盘绕线圈，然后是直线延伸。而在羽毛的外侧区域，羽小枝并没有螺旋小圈圈的结构，都是直的。
羽小枝靠里的部分螺旋盘绕 | 参考资料[1]
另外，大多数鸟类的羽毛还会有的小小的凹槽、钩子，让相邻的羽毛可以钩在一起。但是，沙鸡的羽毛并没有这些凹槽和钩子。除了研究沙鸡羽毛的结构，约翰霍普金斯大学和麻省理工学院的研究团队还在实验中模拟沙鸡羽毛浸水的过程。干燥的羽毛先浸入水中，然后拉出来，接着再浸入水中……就像沙鸡在水坑中上下扑通那样。
“当你做这种工作的时候，你甚至不能呼吸，不然的话你会把它吹走，”参与该研究的约翰霍普金斯大学土木与系统工程系助理教授约亨·穆勒（Jochen Mueller）说道。
研究发现，在吸水过程中，沙鸡羽毛不同部位的不同硬度起到了关键性作用。
当羽毛浸水的时候，沙鸡羽毛的羽小枝的小圈圈就会解开、伸展。原本螺旋盘绕的部分解开后会旋转，角度会垂直于羽片。
羽枝保持不变，而羽小枝垂直于羽片，两者之间就形成了一个类似泪滴状的结构，在毛细作用和表面张力的作用下，水就被保存起来了。
毛巾吸水，树根向树梢输水等现象都是因为毛细作用 | ausetute
最开始，羽毛外侧区域的大多数羽小枝还是直的，呈管状特征。而在内部吸水的同时，羽毛外侧的羽小枝就会弯曲，像是形成了一个小盖子，把水关在羽毛内部。
沙鸡肚子能装多少水，不仅取决于羽毛结构，也和浸泡的时间有关。之前的研究指出，大多数雄性沙鸡泡水的时间不会超过5分钟。据估计，一只成年雄性沙鸡的羽毛可以容纳大约25毫升的水，重量约占自身体重的15%。
嗷嗷待哺的雏鸟奔向“海绵爸爸” | Grassland雌性沙鸡很少去“打水”喂娃。在之前的数百个案例观察中，研究人员只看到6次雌性沙鸡在浸湿自己的羽毛。研究也发现，雄性羽毛的蓄水能力明显高于雌性。
其实，早在1896年，英国鸟类学家E. G. B. Meade-Waldo就首次表示他观察到了沙鸡的这个“超能力”，但是当时没有人相信他。直到71年后，另外两位鸟类学家才在研究中对沙鸡的这个独特行为进行详细报道，证实了这是真的。而直到现在，借助扫描电子显微镜、显微CT和3D摄像等技术，我们才得以清楚地展现沙鸡羽毛的微观结构。如果可以复制沙鸡羽毛蓄水的过程，我们或许能创造出新的吸水材料，带来一系列比较实用的应用。例如，将类似结构的材料用于收集沙漠中的雾和露水。此外，这项研究或许还会激发人们去研究更多鸟类羽毛的微观结构，从而发现解锁动物身上更多不可思议的超能力。参考资料：
[1] Mueller, J., & Gibson, L. J. (2023). Structure and mechanics of water-holding feathers of Namaqua sandgrouse (Pterocles namaqua). J. R. Soc. Interface, 20(201), 20220878. doi: 10.1098/rsif.2022.0878
[2] 'Magnificent' feathers reveal nature-inspired method to hold and store liquids. (2023, June 20). Retrieved from https://new.nsf.gov/news/magnificent-feathers-reveal-nature-inspired-method?sf177868807=1
[3] Scientists uncover the amazing way sandgrouse hold water in their feathers. (2023, June 20). Retrieved from https://news.mit.edu/2023/scientists-uncover-sandgrouse-hold-water-feathers-0411
[4] How an African bird might inspire a better water bottle. (2023, April 12). Retrieved from https://hub.jhu.edu/2023/04/12/sandgrouse-feathers-closeup
[5] University, J. H. (2023, April 11). How an African Bird Might Inspire a Better Water Bottle. Youtube. Retrieved from https://www.youtube.com/watch?v=Eowc33FoU5I
[6] Cade, T. J., & Maclean, G. L. (1967). Transport of Water by Adult Sandgrouse to Their Young on JSTOR. Condor, 69(4), 323–343. Retrieved from https://www.jstor.org/stable/1366197
[7] GrrlScientist. (2023). This African Bird’s Superpower May Inspire A Better Water Bottle. Forbes. Retrieved from https://www.forbes.com/sites/grrlscientist/2023/04/14/this-african-birds-superpower-may-inspire-a-better-water-bottle/?sh=add871569a08
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