佐治亞理工學院的研究人員發現，蟬與其他木質部樹液吸食者不同，它的排尿方式是強力噴射而不是滴落。這項觀察結果是在秘魯的實地考察中發現的，它挑戰了昆蟲排尿和能量使用的既定認知，這項發現還可用於製造更好的機器人和小型噴嘴。

蟬是夏天的背景音樂，但它們的尿液比音樂更特別。它們不是灑下水珠，而是從小小的身體噴出尿液。多年來，喬治亞理工學院的研究人員一直希望能了解蟬獨特的排尿方式。

化學與生物化學工程學院助理教授薩阿德-巴姆拉（Saad Bhamla）和他的研究團隊希望有機會研究蟬的排泄物。然而，雖然蟬很容易被聽到，但它們躲在樹上，很難被觀察到。因此，看到蟬撒尿是一件非常難得的事。Bhamla 的團隊只在YouTube 上看到這個過程。

後來，在秘魯進行實地考察時，研究小組很幸運：他們看到無數蟬在樹上撒尿。

這一瞬間的觀察足以推翻兩種主要的昆蟲撒尿模式。首先，蟬吃木質部的汁液，而大多數木質部食蟲只以液滴的形式撒尿，因為排出汁液消耗的能量較少。然而，蟬是如此貪婪的食者，單獨彈開每一滴尿液會造成太大的負擔，而且無法從樹液中提取足夠的營養。

巴姆拉實驗室的前博士生、現哈佛大學博士後研究員艾利歐-查利塔說：「我們的假設是，如果昆蟲排尿從液滴形成過渡到噴射需要更多的能量，昆蟲必須為此注入更多的速度。”

其次，較小的動物應該以水滴的形式撒尿，因為它們的尿孔太小，無法排出較濃的尿液。由於蟬的體型較大（翼展可與小型蜂鳥媲美），它們用較少的能量就能噴射尿液。

“以前的理解是，如果一隻小動物想要噴射水柱，那麼這就會變得有點困難，因為動物需要消耗更多的能量來迫使流體以更高的速度流出。這是由於表面張力和粘滯力造成的。但體型較大的動物可以依靠重力和慣性力來撒尿，”Challita 說。

蟬的噴水能力讓研究人員對流體動力學如何影響這些微小昆蟲甚至大型哺乳動物有了新的認識。研究人員於3 月11 日這一周在《美國國家科學院院刊》上發表了一篇題為”從蟬到大象，統一生命中的流體排泄”的論文，對這一範式提出了挑戰。

多年來，該研究小組一直在研究不同物種的流體噴射現象，並在最近發表的一篇arXiv預發表論文中闡述了從微小真菌到巨型鯨魚的這一現象。他們的研究框架揭示了流體噴射的多種功能，如排泄、噴射毒液、捕食獵物、孢子散播和植物內臟排泄等，凸顯了流體噴射在軟機器人、增材製造和藥物傳輸領域的潛在應用。

蟬是能產生高速噴流的最小動物，因此它們有可能為在微型機器人/噴嘴中製造射流的應用提供資訊。由於蟬的個體數量高達上萬億，群體的流體噴射對生態系統的影響是巨大的，但尚不可知。除了生物啟發工程學，巴姆拉認為這些小動物也能為生物監測應用提供資訊。

他說：”我們的研究繪製了動物的排泄模式圖，從微小的蟬到龐大的大象，跨越了八個等級。我們已經確定了決定這些過程的基本限制因素和力量，為理解排泄原理提供了一個新的視角，而排泄是所有生命系統的關鍵功能。這項工作不僅加深了我們對生物功能的理解，也為統一支配生命基本過程的基本原理鋪平了道路。”

美國國家科學基金會（US National Science Foundation）計畫主任米里亞姆-阿什利-羅斯（Miriam Ashley-Ross）說：「生物學和生命形式的多樣性有可能推動從醫療保健到製造業和其他關鍵產業的進步。這項工作表明，即使是生物處理廢棄物的方式，也能為流體動力學提供新的見解，從而推動軟機器人技術的創新，以及在各種製造業中以小規模處理流體的方法。它還表明，對於蟬這種經常被新聞報道的生物，我們還有很多東西需要學習。”