放屁對人類來說,除了尷尬外,是一個非常無用的設定。但對很多動物來說,卻是生死大事兒!
灰鳉會因為放屁不及時,爆腸而亡;
生病的樹懶會因為不能放屁,爆肚而死;
甚至還有一種說法認為,恐龍的滅絕是因為放了大量的屁!
真相究竟如何,我們之后再來談談。
先聊一聊兩個靈魂話題:
人和動物為什么要放屁?
第一個學會放屁的動物是誰?
屁有三種來源:
第一種,我們說話或吃飯吞進去的空氣。 第二種,腸道內菌群發酵食物產生的氣體。 第三種,通過血液滲入腸道的氣體。
這三種來源,也就決定了,一個動物只要有腸道、會吃東西,就會放屁。
我們把時間回溯到6.5億年。
動物界出現了一場開天辟地的大事兒。
第一次演化出了嘴巴,第一次有了最早的「腸道」,第一次開啟了「大魚吃小魚」的掠食法則。
雖然它們的「腸道」只是非常簡陋的腔體,被稱為腔腸,但已經來了一群神秘的不速之客——細菌。
是的,動物第一次有了「腸道」,細菌就開始安家。大腸桿菌為首的造屁菌,就已經開始分解食物殘渣進行造屁了[1][2]。
理論上動物第一次出現了「腸道」就學會了放屁,但由于此時只有一個口,還沒有真正的肛門,所以約等于用嘴放屁。
不要以為后來演化出了真正的肛門,就不會用嘴放屁了。用嘴放屁這個設定,一直延續了整個生物演化史6.5億年。
雖然水螅、水母等刺胞動物是第一次學會放屁的動物,但由于「腸道」過于簡陋,氣體都溶解在水中,無法積累,因此并不能放出實質性的屁。
無論原口動物還是后口動物,都是從類似水母浮浪幼蟲這樣的蠕蟲狀動物,演化而來的。隨著它們的身體結構演化得足夠復雜,腸道也變得復雜了起來。
腸道延長,產氣菌群變多,隨著氣體積累,它們自然逐漸掌握了真正的放屁技能。
最早能放出實質性屁的動物,原口動物以節肢動物為代表,后口動物以魚類(廣義)為代表。這兩種動物,最早都是從寒武紀開始出現。
也就是說大約5億年前動物就已經能放出實質性的屁。
雖然「屁」是一種看似很無用的設定,但生物演化往往遵守「物盡其用」法則。
屁這種天生的生化武器不用,豈不是有點浪費了?
這不,還真的有動物把屁進行了合理利用。
一種名叫洛瑪米亞(Lomamyia)的毛蛉蟲,在幼蟲階段,會通過放屁麻痹白蟻,然后進行捕食[3]。當然,它們的屁和普通的屁也有所不同,進行了升級,富含化學物質。
有了攻擊性的屁,怎么能沒有防御性的屁。
用屁防御,其實是昆蟲比較常見的技能。像射炮步甲這樣的動物,還它們演化出了專門的「噴射裝置」。
它們的噴射裝置,主要有三個結構:
分別用來儲藏、燃燒,以及噴射液體。
當射炮步甲受到威脅的時候,會混合身體內儲存的過氧化氫和對苯二酚,并通過催化劑生成高達100℃的苯醌溶液,同時噴射出去。
這種特殊的屁,大大提升了它們的生存能力,不僅螞蟻在它們的屁中猶如經受狂風驟雨,甚至就連蟾蜍吃了它們,都得老老實實的再吐出來。
相比起節肢動物對腹腔的肆意改造不同,脊索動物這一支的發展就保守了很多。
很長一段時間,不僅對屁很難有合理的利用,甚至很多時候還成了致命的威脅。
例如,開篇提到的灰鳉(Bolson pupfish),便因為夏季吃藻類的時候,常常把藻類產生的氣泡也一并吞入腹中,從而很容易造成腹脹。
如果放屁不及時,輕則漂浮水面被鳥類等天敵吃掉,重則腸道破裂而亡。
而同樣喜歡吃藻類的透明仔稚魚,甚至可能因為藻類還能繼續在肚子內進行光合作用,而最終被屁給撐死。
當然,也有魚類把屁合理運用了起來。
鯡魚就是「有用化」放屁的大師級魚類。它們通過放出1700~22000赫茲的高音脈沖屁,在黑暗環境中聞著屁味交流,暢談魚生[4][5]。
誰能想到,死后被制成重口味罐頭的鯡魚,活著的時候,便過著非常有味道的魚生。
3.8億年前,隨著肉鰭魚登陸,演化成陸生動物后。
要觀察到實質性的放屁,就比在水中難多了。其實熱成像儀也看不到屁,網上流傳很廣的一些動圖,其實是制作團隊,后期增加的特效。
通常認為,那些腸道較短,括約肌不發達的動物,沒有凝聚或放出實質性屁的能力。例如,今天的青蛙便沒有被觀察到過放屁。
而會放屁的動物,在屁的運用上,也已經越來越多樣。例如,今天的索諾蘭珊瑚蛇(Micruroides euryxanthus)[6],會通過泄殖腔吸入空氣,遇到天敵的時候,會用括約肌全力釋放,發出響亮的屁聲,把掠食者趕走。
整體來說,它們的屁聲還不夠大也不夠響,傳播距離大約2米左右。
隨著大型陸生動物的出現,屁就逐漸變得舉足輕重,開始屁聲赫赫了起來。
3億年前,哺乳動物祖先合弓綱這一支演化出了最早的大型植食性動物,以盤龍目的卡色龍科動物為代表。它們中最大的杯鼻龍(Cotylorhynchus)體型達到6米,擁有巨大的肚子。
可以想象,植物在它們富含菌群的腸道內發酵,可以產生大量的屁。它們的屁聲,或許如同大象放屁一樣,持久而恢弘。嗯,大象每天的放屁量是3400升,相當于人類的3000~10000倍。
不過,論屁的恢弘,恐怕很少有動物比得過巨型恐龍。
2億年前的侏羅紀早期,恐龍便開始大型化,蜥腳類中出現了近10米的雷前龍(Antetonitrus),到侏羅紀中晚期便發展出了20米以上的、梁龍(Diplodocus)、圓頂龍(Camarasaurus)、腕龍(Brachiosaurus)等等,它們一直繁榮到了白堊紀末期大滅絕的前夕。
幾乎所有的動物都會借助腸道菌群來消化食物,我們人類也不例外。以后會專門出一期腸道菌群與動物關系的視頻,今天就不細說了。
總之,對于植食性動物來說,往往需要借助大量的腸道菌群來消化食物,所以一般具有特殊的腸道結構。由于腸道軟組織難以留存,很難形成化石,我們今天已經不知道這些巨型恐龍的消化道是怎么樣的。
但它們很有可能是像馬等非反芻動物那樣,具有發達的后腸,里面有著大量的腸道菌群。
前腸、中腸、后腸的關系,就不細說了,大致以十二指腸和橫結腸作為中間的分界。不了解的可以暫停,看下這張圖。
由于吃得多,消化道長,腸道細菌多,恐龍每天都會放出大量的屁,可以說它們恢弘的屁聲足足響徹了地球1.5億年。
由于它們屁量驚人,吸引了一群英國學者的研究[7]。
通過建立模型推算,英國學者發現,這些蜥腳類恐龍放屁量是如此巨大,乃至于每年的甲烷排放量就達到了驚人的5.2億噸,和2023年全球甲烷排放量的5.8億噸非常接近。
甲烷是最主要的溫室氣體之一,根據不同的研究模型,相同甲烷的溫室效應是二氧化碳的25~120倍[8]。
自工業革命以來,人類活動排放的甲烷,導致全球氣溫上升了約30%。
因此,研究者認為,恐龍統治時期的全球平均氣溫,比現今高10℃左右,便是因為恐龍放屁帶來的溫室效應。
這篇研究在互聯網上的影響比較大,現在很多文章都聲稱恐龍因為放屁而滅絕。
說實在的,如果這點甲烷量就能導致恐龍滅絕,那今天的人類也早就已經滅絕了。
雖然恐龍的屁量很驚人,可引起溫室效應,但還不至于因為放屁而滅絕。
其實,人類今天面臨的氣候危機也和屁有關,全世界白蟻放的屁提供了全球甲烷排放量的1%~3%[9],而人類畜牧業排放的溫室氣體,占全球總排放的15%左右[10],其中甲烷量超過1億噸,達到人類活動排放量的32%[11]。
這些溫室氣體,主要都是牛羊等反芻動物產生的。
由于它們的腸道菌群主要在前腸,所以這些「屁」主要通過打嗝從嘴排放出去。一些西方國家為了遏制畜牧業的溫室氣體排放,已經開始向牛羊征收“放屁稅”了。
新西蘭人抵制放屁稅
人類也養了大量的雞鴨,為什么雞鴨沒有成為稅收大戶呢?
因為鳥類根本放不出屁。
剛才我們提到,蜥腳類巨型恐龍的屁聲轟隆了1.5億年,但其實并不是所有恐龍的屁量都很大,近鳥類恐龍的屁量就很小。乃至于演化成鳥類之后,因為消化道太短、腸道菌群少,食物基本上在腸道內梭哈一下,就排泄了,所以基本上不會放出實質性的屁。
即便產生了少量的屁,也可能通過口腔排出去。
所以哪怕今天,人類每年消費600億只雞,也不用擔心養雞造成氣候變暖問題。
如果說鳥類是脊椎動物中普遍性放不出屁的動物,那么樹懶就是哺乳動物中唯一放不出屁的動物。
由于行動緩慢,消化也十分的緩慢,樹懶足足長達一周的時間,才會排一次便。所以,它們通常是不會放屁的。
但腸道內存在菌群,它們總是會產生屁的。它們產生的屁不像反芻動物那樣位于前腸,而是位于后腸。由于腸道蠕動的單向性,以及胃幽門的阻隔,屁是不會往上跑的。
不會出去,也不往上跑,那它們的屁到哪里去了?
還記得開篇,我們提到屁產生的第三種方式嗎?
通過血液滲入腸道的氣體變成了屁。
這個過程嘛,其實是一個雙向過程,溶解在血液中的氣體可以變成屁,屁也可以變成溶解在血液中的氣體,并最終通過肺部的氣體交換,從嘴巴呼出。
所以,從某種意義上來說,樹懶也是一種用嘴放屁的動物。
其實人類也不例外。
對于你憋住不放,卻最終消失了的屁,想必現在你已經知道它們到哪里去了。
當樹懶生病,體內產生大量的屁,無法及時通過這樣的交換方式排放時,就可能撐得爆肚而亡。
如果說屁對于樹懶來說,是非常危險的事情,那么放屁對海牛來說,卻是最基本的生存能力。
海牛的直腸充當著類似于魚鰾的作用,它們通過放屁來進行潛水。
可以想象,被譽為美人魚的海牛,出生之后要做的第一件事情,就是用屁潛水。
從6.5億年前動物腸道能產生屁開始,再到5億年前開始放屁以來,屁對于動物來說,可以是無用的,也可能是很危險的,甚至還可以是必要的生存技巧。
而人類則可能是這方面的集大成者,雖然對于絕大多數人來說,屁沒啥屁用,也不致命。但也有少數人,尤其是老年人,可能因為疾病等原因,最終腹部脹氣而死亡。
在生存技巧方面,也有人類以放屁為生,從中世紀到今天西方國家,都有放屁師(braigetoír)這個職業。
法國著名放屁師:約瑟夫·普耶(Joseph Pujol)
100年前著名放屁師,身價超越當時頂流女星,莎拉·伯恩哈特。
愛德華七世,利奧波德二世,精神分析學之父佛洛伊德,皆為其坐上賓客。
正常人每天的放屁量是500ml~1500ml,通過6~20次排出來,這個量是完全不夠表演的。但放屁師掌握了類似索諾蘭珊瑚蛇那樣用括約肌吸納空氣的能力,他們自由控制直腸,用屁制造各種節奏和頻率的聲響,與吟游詩人、豎琴一起搭配表演。
日本江戶時代,也有被稱為“放屁男”的職業放屁師,頭目被稱為“霧降花開男”。他們似乎能力比當時的歐洲放屁師更勝一籌,能用屁模仿鼓聲、狗吠、各式音階的聲音,甚至還能用屁股射飛鏢。
在大自然演化力量面前,動物對屁的運用,相比起人類來說,還是有點小巫見大巫了。
如果真的有造物主存在,恐怕他也會對人類的行為感到驚嘆。
參考
- ^Bosch, Thomas CG. "What Hydra has to say about the role and origin of symbiotic interactions." The Biological Bulletin 223.1 (2012): 78-84.
- ^Fraune, Sebastian, and Thomas CG Bosch. "Long-term maintenance of species-specific bacterial microbiota in the basal metazoan Hydra." Proceedings of the National Academy of Sciences 104.32 (2007): 13146-13151.
- ^Johnson, J. B., and K. S. Hagen. "A neuropterous larva uses an allomone to attack termites."Nature289.5797 (1981): 506-507.
- ^Wilson, Ben. "Are the mysterious farting sounds of herring, communication or just wind?." Encyclopedia of Animal Behavior. Greenwood Press, 2005. xxxx.
- ^Burke, Katie L. "Life's a Gas." American Scientist 106.3 (2018): 185-187.
- ^Young, Bruce A. "Snake bioacoustics: toward a richer understanding of the behavioral ecology of snakes." The Quarterly Review of Biology 78.3 (2003): 303-325.
- ^Wilkinson, David M., Euan G. Nisbet, and Graeme D. Ruxton. "Could methane produced by sauropod dinosaurs have helped drive Mesozoic climate warmth?." Current Biology 22.9 (2012): R292-R293.
- ^Hodnebrog, ?., et al. "Global warming potentials and radiative efficiencies of halocarbons and related compounds: A comprehensive review." Reviews of Geophysics 51.2 (2013): 300-378.
- ^Ito, Akihiko. "Global termite methane emissions have been affected by climate and land-use changes." Scientific Reports 13.1 (2023): 17195.
- ^https://thebreakthrough.org/issues/food-agriculture-environment/livestock-dont-contribute-14-5-of-global-greenhouse-gas-emissions
- ^https://www.unep.org/news-and-stories/story/methane-emissions-are-driving-climate-change-heres-how-reduce-them
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