Что за насекомое скользит по воде

Физика в мире животных: как водомерки бегают по воде

Среди читателей Хабра, вероятно, нет людей, которые никогда не видели водомерок. Это очень распространенное семейство насекомых, которое включает около 1700 видов. Большинство — пресноводные, но есть и виды, которые живут на побережье морей и океанов.

Всю свою жизнь водомерки проводят на поверхности воды. Они передвигаются по ней так же просто, как обычные насекомые — по суше. Водомерки, по крайней мере, большинство видов — хищники. Они питаются мелкими организмами, но не боятся нападать и на более крупную добычу. Иногда ничего не подозревающий малек подплывает к поверхности водоема, и тут же в него всаживается «гарпун» — хоботок водомерки, которая впрыскивает в тело жертвы желудочный сок и начинает всасывать питательные вещества. В общем, неплохой сюжет для нескучного фильма. Но самое интересное в водомерке — ее способность бегать по воде. Каким образом это насекомое получило свою сверхспособность?

Физика и химия — друзья водомерок

В большинстве случаев водомерки держатся на воде благодаря, во-первых, наличию слоя водоотталкивающих жиров на тельце и конечностях, во-вторых, благодаря специальным волоскам на кончиках лапок.

Так, на задних лапках насекомых этих волосков очень много, их количество превышает 16 000 на мм 2 . На них водомерки опираются, они же служат рулевым механизмом. На средних и передних конечностях волосков тоже много, но не настолько. Волоски водомеркам приходится довольно часто приводить в порядок, поскольку если этого не делать, вода смочит тело водомерки и та утонет.

Предназначение волосков — создать воздушную подушку, на которой и покоится водомерка. Если присмотреться в солнечный день, то можно видеть, как сверкает вода вокруг лапок водомерки — это как раз воздушный «кокон» или, если угодно, воздушная подушка. На дне неглубокого водоема видна тень водомерки — и всегда вокруг лапок тень утолщена, хотя сами лапки вполне обычные — это тень от создаваемой волосками конечностей воздушной подушки.

Кстати, китайские ученые обнаружили интересный факт — время от времени тень от ножки перестает быть четкой, и тогда водомерка прижимает ее к передней части тела, где находятся железы, выделяющие несмачиваемое вещество. После этой процедуры тень от конечности снова становится четкой.

Волоски у водомерок тоже необычные, вдоль каждого из них проходит желобок, что предотвращает проникновение воды — она не может просочиться в столь малый объем. Угол соприкосновения воды с поверхностью конечностей водомерки составляет около 168 градусов, что предотвращает смачивание лапок.

Некоторые виды водомерок передвигаются и при помощи «химического двигателя». В задней части тела насекомых есть специализированная железа, которая выделяет жироподобное вещество. Оно изменяет силу поверхностного натяжения, снижая ее. В результате водомерка движется вперед уже благодаря действию уже законов физики. Водомерка скользит в создаваемой ею водной «лунке». Когда нужно выйти на берег, то выделение гидрофобного вещества снижается, и водомерка выбирается при помощи капиллярных сил.

Режим передвижения водомерок

Насекомые эти получили свое русское название из-за того, что передвигаясь, они как бы «меряют» пройденное по воде расстояние. Но, как оказалось, это лишь один режим передвижения водомерки — так она поступает, когда не испугана и не преследует жертву, а просто передвигается по поверхности воды.

Большинство видов попеременно опираются на три конечности, перемещая остальные три вперед, и повторяя этот цикл.

В моменты опасности или преследования добычи водомерка как бы втыкает в поверхность воды кончики средних лап, на которых не так много волосков, рулит задними, а передними — загребает воду. Единственное — передние лапки все же не погружаются в воду, а отталкиваются от поверхности воды.

Ну и последнее — водомерки умеют прыгать на воде. Не очень далеко, но это все же прыжки. Прыгают они в случае опасности — за этим можно наблюдать, если попробовать накрыть водомерку ладонью на воде. Спасаясь, она будет не только «грести», но и прыгать, причем довольно активно.

К слову, если изменить поверхностное натяжение воды — например, при помощи поверхностно-активных веществ (ПАВ), то водомерки потонут. Именно поэтому их нет в местах сброса в воду отходов производства — последние изменяют свойства воды и водомерки (да и не только они) не могут жить в подобных местах.

Водомерки приносят пользу науке

Группа китайских ученых разработала сверхточный метод измерения силы Архимеда. Идея пришла в голову сначала одному китайскому физику по имени Юй Тянь (Yu Tian) из университета Цинхуа в Пекине

Ученый в солнечный день отправился к берегу пруда в одном из парков столицы Китая. Там он смотрел на воду и заметил водомерок, которые отбрасывали тень. Как и говорилось выше, тень от их лапок была отличной от конфигурации кончиков конечностей.

Ученый понял, что это вызвано искривлением воды под действием веса водомерки, сколь бы небольшим он ни был. И тогда он понял, что при помощи теней, отбрасываемых объектами на поверхности воды, можно измерять силу Архимеда, причем эти измерения сверхточные. Граница чувствительности метода — 1 пиконьютон.

«Геометрия тени, которую отбрасывает на воду объект, позволяет очень точно вычислить искривление поверхности воды под ним, и, соответственно, определить объем этой „лунки“ и вычислить силу выталкивания, используя закон Архимеда. Все это можно измерить, используя фонарик, прозрачный сосуд, воду и простую камеру», — заявил ученый.

Еще и роботы

Результаты наблюдения китайского ученого помогли его команде разработать концепцию робота-водомерки. На данный момент таких устройств создано несколько, причем одно из них умеет даже прыгать по поверхности воды, как настоящая водомерка.

Первыми создателями робота-водомерки была команда School of Chemical Engineering and Technology. Разработчики использовали как результаты наблюдений коллег, так и собственные исследования.

Затем был создан еще один робот, вес которого составлял много больше, чем у водомерки — 11 граммов вместо долей грамма. Он способен передвигаться по воде и делает это довольно быстро — вплоть до 5 км/ч, что сравнимо со скоростью ходьбы взрослого человека.

Ну и еще один показательный пример — робот-водомерка, созданный объединенной командой исследователей из Южной Кореи и США. Этот робот очень сильно напоминает водомерку, размер его составляет около 7 см вместе с «лапками».

Он не только передвигается по поверхности воды, но еще и прыгает, причем довольно высоко.

Область применения роботов-водомерок — поисково-спасательные операции, изучение физико-химических свойств воды, мониторинг загрязнений и т.п.

Источник

Водомерка – насекомое, которое “скользит” по воде

Морские водомерки, в сравнении с пресноводными сородичами, – мелкие насекомые. У самого крупного вида расстояние между концами тела составляет всего 5.0-6.5 мм.

Описание водомерки

Очень часто из-за тонких и длинных ног люди принимают обыкновенную водомерку за паука. А также неправильно назвать её жуком. Водомерки — это отдельное семейство насекомых, которое включает животных с полужесткими крыльями, относящихся к подотряду клопов.

Всё тело взрослой особи покрывают довольно жёсткие волоски. Вода на них не задерживается. Из-за такого покрытия насекомое не тонет и легко перемещается по воде. Длина тела составляет от 1 до 20 мм. Его окрас варьируется от бурого до тёмно-коричневого. Как выглядит водомерка можно судить по рисункам и фото. Кроме того, на изображениях видно сколько у неё лапок.

У животного три пары ног:

• Средние и задние лапы длинные. Они служат опорой и позволяют передвигаться.
• Передние — короткие. Ими насекомое удерживает добычу и направляет движение.

Для переворота клоп двигает всеми шестью ногами в разные стороны. Благодаря длине лапок передвижение по суше не требует от насекомого особых усилий. При возникновении препятствия водомерка способна подпрыгнуть, но также она умеет летать. Животное обладает прекрасным зрением. Информацию оно получает посредством колебаний поверхности водоёма.

Водяной клоп не ядовит, поэтому не представляет опасности для человека. Но его укус довольно болезненный, а потому не стоит лишний раз беспокоить это насекомое.

Виды насекомого

Открыто больше семисот видов водных водомерок. К самым распространённым относят:

• Прудовая водомерка. Отличительная черта этого вида — яркий цвет ног.
• Большие водяные клопы. Представители вида являются наиболее крупными в семействе. Их длина достигает 20 мм.
• Медлительная палочковидная водомерка. Название животного обусловлено его внешностью и повадками. Это похожий на палочку клоп, живёт в Сибири.

Виды водомерок

Из всего многообразия видов водомерок в России встречаются 4 вида:

Большая – наиболее крупная в России. Палочковидная водомерка чаще всего встречается в Сибири. Узнаётся по узкому телу и медлительности. Передвигается посредством поочерёдной перестановки ног.

Велия обитает преимущественно в северных районах. Она не имеет крыльев, не боится холода и с удовольствием селится в студёных родниках.

Размножение и стадии развития

Период размножения у насекомого начинается после окончания зимней спячки и в середине лета. Поэтому в течение трёх летних месяцев на водоёмах можно видеть разновозрастных животных. Спариваются водомерки в воде, а через семь дней самка откладывает яйца. У клопов высокая плодовитость. За один раз самка способна отложить до десяти яиц. Такое большое потомство способствует сохранению высокой популяции всего вида.

Самка откладывает яйца на листья водных растений. Внешне кладка напоминает шнур из желе, наполненный яйцами. Представители мелких разновидностей насекомого откладывают яйца, формируя кучки или втыкая в листву тех же растений. Слизь они не используют.

Примерно через четырнадцать дней вылупляются первые личинки. В такой форме клопы живут месяц. В это время они проходят несколько стадий развития и изменяют окраску, превращаясь во взрослых особей. Но всё же они мельче своих родителей, а потому легко отличимы.

Продолжительность жизни насекомых составляет всего один год. Но при этом популяция вида практически не изменяется.

Вред и польза водомерок

Клоп-водомерка не является опасным для человека насекомым. Можно без опасения купаться в водоемах, где присутствуют эти клопы. Но в случае угрозы водомерка может укусить. Однако, укус будет напоминать легкий укол без неприятных последствий.

Клопы водомерки, если их численность очень велика, могут наносить вред рыбным хозяйствам. Они поедают мальков ценных пород рыб и высасывают содержимое яиц. Если же водомерок немного, урон от их жизнедеятельности незначителен.

Напротив, водомерки способны приносить пользу. Они играют важную роль в регулировании численности кровососущих слепней, приносящих много неудобств людям и животным. Слепни откладывают свои личинки в воду. Водомерки нападают на взрослых особей, личинок и питаются яйцами. Размеры слепней намного превышают размеры клопов-водомерок, поэтому для охоты они объединяются в группы. Группа водомерок может поедать слепня в течение целого часа.

Группа водомерок, нападающих на слепня

Среда обитания

Ареал обитания водяных клопов обширен. Этих животных можно увидеть практически везде, где есть водоёмы со стоячей водой, за исключением местностей с очень холодными зимами.

Насекомое встречается в следующих странах:

• Польша.
• Швеция.
• Финляндия.
• Россия.
• Украина.
• Беларусь.
• Соединённые Штаты Америки.
• И так далее.

Для успешного проживания и размножения водомерке необходимы умеренные климатические условия с тёплыми зимами, а также водоём со стоячей водой или медленным течением. Виды, обитающие в лужах, обладают хорошо развитыми крыльями. Это позволяет им при пересыхании обычного места обитания находить другое.

Некоторые разновидности насекомых выживают даже в больших солёных водоёмах. Ярким примером являются морские водомерки. От остальных представителей семейства их отличает очень маленький размер.

Для животных важно, чтобы рядом с их местом проживания было много растений. Это требование обусловлено условиями зимовки водяного клопа. Насекомое впадает в спячку, цепляясь к растениям. Иногда некоторые особи переживают зиму, закопавшись в прибрежный грунт. К активной жизни они возвращаются лишь при наступлении тёплого времени года.

И как обычно, для тех кому лень читать

Понравился пост? Поддержи Фишки, нажми:

Особенности питания

Водомерки — прекрасные охотники. Они обладают острым зрением и хорошо развитыми рецепторами, реагирующими на движение. Эти рецепторы находятся на усиках и конечностях клопа, а потому животное очень быстро реагирует на колебания воды. Его реакция на движение добычи практически мгновенная, а потому водомерке довольно легко добыть пищу. Несмотря на размер, это животное серьёзный хищник. Рацион состоит из большого количества различных насекомых и других представителей животного мира, походящих по размеру.

Для поимки добычи насекомое использует передние лапки, которые оснащены крючками, позволяющими крепко держать пищу. Во время еды животное использует длинный хоботок, который в остальное время находится под грудью. Клоп вонзает его в добычу, чтобы впрыснуть яд и высосать питательные вещества.

Жертвами водомерки становятся следующие животные:

• Летающие насекомые, к примеру, мухи и слепни. Они лишь изредка попадают в рацион клопов. Иногда насекомые слишком низко летают над водой и падают в неё.
• Яйца других видов насекомых, икра рыб. Такой пищей изобилуют тихие заводи и заболоченные берега.
• Медузы и мальки. Этими животными могут питаться только водомерки, живущие на поверхности морей и океанов.
• Останки животных. Водомерки охотно употребляют в пищу различную падаль, очищая таким образом берега и водоёмы от разлагающихся останков представителей местной фауны.

Естественные враги

Значительную часть жизни клоп проводит на водной глади, лишь изредка выходя на берег. По этой причине его природные враги также обитают в водоёмах. Но хищников, опасных для водомерок, немного. К ним относятся:

Эти животные активно охотятся на водных насекомых, но всё же не они представляют для водомерок наибольшую угрозу. Самым страшным их врагом является водяной клещ, особенно опасны его личинки. Они пьют кровь клопа, легко прокусывая его тело.

Но всё же охотиться на водомерок хищникам нелегко. Насекомые очень осторожны и проворны. Кроме того, они довольно высоко подпрыгивают и быстро передвигаются. При виде опасности водяные клопы практически мгновенно покидают территорию.

Благодаря прекрасно развитым рецепторам, они ощущают любые движения воды, а потому от их внимания не ускользает ничего. Обратить животных в бегство может даже маленький водный всплеск.

Умение бегать по волнам

Водомерка – насекомое, описание которого всегда сводится к рассказу о его удивительной способности противостоять водной стихии. Так как же ей удается не тонуть? Все дело в том, что лапки клопа покрыты специальным веществом, по своей структуре напоминающим жир. Это создает некое подобие барьера, не дающего конечностям погрузиться в воду.

К тому же насекомое умеет грамотно распределять вес: нагрузка ложится не на одну точку, а равномерно переносится на все шесть конечностей. Что касается большой скорости передвижения, то она достигается за счет быстрых, импульсных гребков. Именно они создают позади водомерки завихрения, которые толкают ее вперед.

Примечательно то, что клоп может плавать как по зеркально ровным поверхностям, так и среди волн. Именно это умение позволяет водомеркам селиться на различных типах водоемов, что существенно увеличивает их выживаемость, а следственно, и популяцию.

Интересные факты из жизни водомерок

1. Эти насекомые отлично бегают по поверхности воды, для них она родная стихия. На суше чувствуют себя неприспособленными, поэтому долго не могут там находиться.
2. В поисках укромного жилья для зимовки неуклюже передвигаются по земле. Чаще всего устраиваются на зимовку в коре дерева, в мхе или в расщелинах стволов.
3. Добыча всегда достается самой быстрой, ловкой и хитрой особи, поскольку не упускают шансов получить свою добычу. Пока другие дерутся между собой, более ловкая быстро уносит добычу и спокойно лакомиться в укромном месте. В тропиках обитают наиболее крупные виды, часто охотятся на мелкую рыбу и могут больно укусить человека.
4. Встревоженные чем-то насекомые убегают всегда в южном направлении. Очевидно, они ориентируются по солнцу или по картинке поляризации голубого неба. В этом же направлении убегают и в ночное время.
5. В природе для них несут опасность – рыбы и личинки водного клеща. Водомерки приносят пользу экосистеме, поскольку являются главными врагами кровососущих слепней. Благодаря водомеркам популяция слепней всегда регулируется.
6. Еще одна немаловажная особенность – питание останками умерших представителей фауны. Эти маленькие животные приносят пользу окружающей среде, очищают водоемы и препятствуют гниению останков других животных.

Видео

Примечания

1. ↑ 12Канюкова Е. В. Водные полужесткокрылые насекомые (Heteroptera: Nepomorpha, Gerromorpha) фауны России и сопредельных стран / Ответственные редакторы А .С. Лелей и А. Н, Купянская. — Владивосток: Дальнаука, 2006. — С. 220—263. — 297 с. — 300 экз. — ISBN 5-8044-0645-0.
2. ↑Водомерки

Словари и энциклопедии

Таксономия

Нормативный контроль

Эта страница в последний раз была отредактирована 16 декабря 2019 в 20:17.

Источник