較大的動物尿尿會更花時間嗎？

貓的膀胱能貯存的尿液只等同一個高爾夫球的大小，人類則等同一個咖啡馬克杯，大象等同一個廚房的垃圾筒。大象的膀胱尺寸是貓的四百倍。那麼，背後的機制是什麼？胡立德要帶大家探究科學家所謂的「其他黃金定律」。

完整課程連結：https://ed.ted.com/lessons/do-larger-animals-take-longer-to-pee-david-l-hu
課程設計：胡立德
導演：安東．包加提

貓的膀胱能貯存的尿液量
只等同一個高爾夫球的大小。

人類則等同一個咖啡馬克杯，
大象等同一個廚房垃圾筒。

大象的膀胱尺寸是貓的四百倍，

但大象尿尿的時間並沒有長四百倍。

所以，這是怎麼回事？

答案在於科學家所謂的
「其他黃金定律」。

該定律適用於將排泄物以黃色
液體形式尿出來的哺乳類動物。

其他類型的動物用不同的
系統和方法來排出排泄物。

這條定律講的是泌尿器官和力量

會如何隨著身體大小而改變，

讓許多哺乳類動物
能達到差不多的快速解放。

排尿速度背後有兩個主要的因子：

膀胱壓力和地心引力。

哺乳類動物收縮肌肉
將尿液擠出，這就是膀胱壓力。

這種壓力等同於每單位面積
所施加的肌肉力量，

但因為這些因子會成比例增加，

不同身體大小對應的
膀胱壓力不會差很多。

而地心引力的影響則會因物種而異。

哺乳類動物有種
管狀的器官，叫做尿道，

它會將尿液從較高的高度
輸送到較低的高度——

明確來說，就是從膀胱向下
輸送到身體的尿液出口。

此時尿道所利用的原力
是「托里切利定理」，

該定理出，容器高度
越高時流速會越快。

這兩個容器裝了等量的液體。

在底部打一個完全相同的洞，

垂直容器流光的速度幾乎是兩倍。

這是因為水從更大的高度差向下流。

尿道將尿液從高處輸送
到低處時也有類似的效應。

尿道未必完全垂直，

所以它的長度無法代表
尿液向下落的高度差，

然而是個很不錯的近似值。

尿道的直徑也會影響流速。

若垂直容器的出口洞孔直徑比較大，

水流光的速度會更快。

動物的尿道長度和直徑各有不同，

要看物種以及牠們具有陰莖或陰道。

比如，母象的尿道有一公尺長，

直徑為三十五毫米。

有陰道的人類，

尿道短了至少二十倍，

窄了五倍。

大象的尿道較長、較寬，

讓牠們的排尿時間和人類不相上下。

的確，如果大象的尿道和家貓一樣，

把膀胱中的尿液排完
可能就要花上兩個小時。

「其他黃金定律」
之所以被保存的推理是

排尿較快或可減少
被捕食者獵殺的機會，

並將會造成疾病的病原體快速排出。

但這條定律也有侷限。

目前只證明它適用於
非水生哺乳類動物。

且這條定律並不適用於
體重三公斤以下的哺乳類動物。

牠們排出的尿是小滴狀，
不是連續的水流，

因為表面張力會破壞
牠們射出的小小尿注。

即使在三公斤以上的
非水生哺乳類動物中，

不同的行為也會打破
「其他黃金定律」。

公狗不見得一定會把膀胱清空，

反而會分次短暫排放，以標記地盤。

公熊貓有時會以前肢站立的姿勢排尿，

以標記樹木更高處的樹皮，

為要把氣味散佈給潛在的配偶。

倒立排尿要花的時間更長，

因為尿液必須要對抗地心引力。

水底的排尿也比較花時間，

因為外部的水壓會抵消

內部由高度差產生的力量。

不論強度是消防栓等級
或玩具水槍等級，

這個系統都能快速地
將我們的尿液送到外面的世界。