海豹为何有波浪状的胡须？

几乎所有哺乳动物都长有胡须。但并非所有胡须都一样。乔治·克鲁尼的花白胡子看起来很棒，但斑海豹的面部毛发更性感。它们使狡猾的捕食者能够在数百英尺外追踪水下猎物。

如今，科学家发现了胡须成功的秘诀：它们的形状。与猫和狗脸颊上伸出的光滑毛发不同，海豹的胡须呈波浪形。它们沿着长度凸起，就像豌豆荚一样。

“这种形状增强了它们检测鱼类引起的水流的能力，”海豹胡须研究报告的作者 Heather Beem 说道，该报告即将发表在《流体力学杂志》上。

大自然似乎以不同的方式设计了胡须，以达到不同的目的。“胡须可能具有多种功能，从感知质地到辨别形状，”西北大学工程师米特拉·哈特曼 (Mitra Hartmann) 说，他研究胡须，但没有参与这项新研究。

例如，老鼠使用光滑胡须的方式与我们使用指尖的方式相同：检测物体的纹理。粗糙表面与胡须的摩擦产生的振动与光滑表面不同。

对于斑海豹来说，胡须对游过的鱼引起的轻微涟漪有着惊人的敏感性。在之前的一项研究中，德国科学家蒙住海豹的眼睛，并强迫它们戴上耳机，在鱼游过半分钟后，它们仍能用胡须捕捉到鱼留下的痕迹。对于在难以看清的浑浊水域中捕食猎物的捕食者来说，这是一种特别有用的能力。

麻省理工学院研究生时期研究过胡须的比姆说，海豹的波浪状胡须相当独特。只有少数几种海豹有这种胡须，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 制作了一个超大塑料模型。然后，她将模型浸入一个长水槽的一端，并将其向前推，以模拟胡须在游泳的海豹身上向前滑动。

一根光滑的胡须在水中穿行时会疯狂地摆动，就像风中的汽车天线一样。这是因为流体在光滑物体上流动会形成漩涡。这些漩涡会拉扯光滑的头发，使其摆动。

水箱实验表明，波浪形胡须不存在这个问题。“波浪形胡须会破坏流经胡须的水流，”Beem 说。因此，海豹的胡须在运动时可以保持稳定。

为了观察胡须遇到鱼激起的涟漪时会发生什么，Beem 在水箱的另一端放了一条模拟鱼——一个在塑料胡须前面向前移动的大圆柱体。这条假鱼以有规律的节奏在水中形成漩涡，并撞击假胡须。与光滑的胡须不同，波浪状的胡须会随着涟漪来回移动。Beem 说，理论上，这种节奏可以向海豹提供有关形成漩涡的鱼的速度或大小的信息。

哈特曼称这一发现“非常有趣”。但与任何模型一样，比姆的单根塑料胡须只是真实胡须的简化版。哈特曼表示，她很好奇，当事情变得更加复杂时会发生什么。例如，海豹巨大的头部会如何改变水流和胡须的行为？

受简单实验的启发，Beem 制作了一个用于检测水流的基本触须传感器。她设想有一天将它安装在水下机器人上，用于追踪鱼群的迁徙，或者追踪化学品泄漏造成的水流模式。