

几乎所有的哺乳动物都会长胡须。但并非所有胡须都是生而平等的。乔治·克鲁尼的灰白胡须看起来多么帅气,海豹的面部毛发就更加性感。它们能够让这种狡猾的捕食者在数百英尺外追踪水下的猎物。
现在,科学家们发现了这些胡须成功的秘诀:它们的形状。与猫狗脸颊上光滑的毛发不同,海豹的胡须是波浪形的。它们沿着长度会鼓胀,就像豌豆荚一样。
“这种形状增强了它们探测鱼类产生的流动体的能力,” Heather Beem 说,她是即将发表在《流体力学杂志》上关于海豹胡须研究的作者。
大自然似乎以不同的方式设计胡须以服务于不同的目的。“胡须很可能具有多种功能,从触觉感知到形状识别,” Northwestern University 的工程师 Mitra Hartmann 说,她研究胡须,但并未参与这项新研究。
例如,老鼠用它们光滑的胡须来感知物体的纹理,就像我们用指尖一样。粗糙的表面摩擦胡须会产生与光滑表面不同的振动。
对于海豹来说,胡须能够惊人地感知到游过的鱼留下的微弱涟漪。在一项之前的研究中,被德国科学家蒙上眼睛并戴上耳机的海豹,仍然能够利用它们的胡须追踪一条鱼在游过半分钟后留下的踪迹。对于一种在浑浊的水中捕食、难以看清的捕食者来说,这是一种特别有用的能力。
Beem 表示,海豹的波浪形胡须相当独特,她在 MIT 读研究生时研究过这些胡须。只有少数海豹种类才有这种胡须,而海狮和海象则没有。
为了更好地了解胡须的形状如何响应涟漪,Beem 建造了一个超大的塑料模型。然后,她将模型浸入一个长水箱的一端,并向前推动,以模拟胡须在游泳的海豹上向前滑动。

一个光滑的胡须在水中移动时会像汽车天线在风中一样疯狂地摆动。这是因为流过光滑物体表面的流体形成的漩涡。那些涡流会拉扯光滑的毛发,使其摆动。
水箱实验表明,波浪形的胡须没有这个问题。“波浪形会扰乱流过它的水流,” Beem 说。因此,海豹的胡须在运动中可以保持稳定。
为了观察胡须遇到鱼产生的涟漪时会发生什么,Beem 在水箱的另一端添加了一个模拟鱼——一个大的圆柱体,它在塑料胡须前面向前移动。这条假鱼以固定的节奏产生的漩涡穿过水流,击中了假胡须。Beem 说,与光滑的胡须不同,波浪形的胡须会随着涟漪的节奏前后移动。理论上,这种节奏可以为海豹提供关于产生漩涡的鱼的速度或大小的信息。
Hartmann 称这项发现“很有趣”。但就像任何模型一样,Beem 的单个塑料胡须是对真实事物的简化。Hartmann 说,她很好奇当情况变得更复杂时会发生什么。例如,海豹巨大的头部可能会如何改变水流和胡须的行为?
受她简单实验的启发,Beem 已经建造了一个基本的胡须传感器来检测水流。她设想有一天将其安装在一种水下机器人上,用于追踪迁徙的鱼群,或者追踪化学品泄漏产生的流动模式。