Как передвигаются водомерки по воде

Как водомерки удерживаются на воде

Содержание статьи

• Как водомерки удерживаются на воде
• Почему корабли не тонут
• Как выбраться из водоворота в водоеме

Немного физики

Прежде чем раскрывать секрет водомерок, необходимо вспомнить некоторые азы физических свойств воды. Как известно, воздушная и водная среды разделены между собой особой пленкой поверхностного натяжения. На границе двух фаз силы притяжения, возникающие между молекулами воды, не уравновешены, т.е. сумма сил, которые действую вниз, оказывается в разы больше, чем сумма сил, действующих вверх. Благодаря этому плотность воды на поверхности водоема получается чуть выше, чем в основном водном слое.

Но это еще не все! Молекулы, стремящиеся вниз, приводят к возникновению своеобразной эластичной мембраны, которая способна поддерживать на поверхности воды объекты плотностью выше оной. Однако здесь существует одно условие: эти объекты должны быть сухими. Если их смочить, то они самостоятельно притянут к себе молекулы воды, что нарушит структуру поверхностной пленки.

Любопытно, что эти удивительные физические свойства водной пленки используют в своих целях различные живые организмы. Стоит перейти от физики к зоологии. Как известно, жизнь на границе двух сред обитания отличается весьма заметным преимуществом. Наиболее известными обитателями поверхностей водоемов являются, конечно же, водомерки.

Кто такие водомерки?

Это небольшие насекомые из отряда полужесткокрылых. Проще говоря, это клопы. Как и их сородичи, водомерки оснащены колюще-сосущим ротовым аппаратом (хоботком), который позволяет вводить в тело своей добычи специальные вещества, парализующие и разлагающие ее ткани. Это необходимо для того, чтобы высосать из жертвы готовый «бульон».

Водомерки – это хищные создания. Их основной пищей служат случайно упавшие на поверхность воды насекомые. Если будущий обед достаточно велик по своим размерам, то им могут полакомиться сразу несколько водомерок. Тем не менее, эти создания предпочитают охотиться и кормиться в одиночку.

Как водомерка удерживается на воде?

Эта нехитрая способность водомерок объясняется вышеописанными физическими свойствами воды. Всему виной так называемая сила поверхностного натяжения. Если кратко пересказать суть этого «фокуса», то получится следующее: в пограничном слое между воздухом и толщей воды находятся молекулы воды, на которые снизу (из глубины) действует сила, в несколько раз большая, чем сверху. Из-за этого на поверхности воды образуется некая тончайшая мембрана. Вот именно она и удерживает водомерку, которая с удовольствием ведет свою жизнедеятельность.

Источник

Физики раскрыли секрет хождения по воде насекомых-«Иисусов»

МОСКВА, 17 окт – РИА Новости. Оригинальный метод наблюдения за своеобразной водной тенью водомерок позволил физикам из Китая раскрыть секреты хождения по воде этих необычных насекомых и понять, как можно очень точно измерить массу любого плавающего объекта, говорится в статье, опубликованной в журнале Applied Physics Letters.

«Поверхность ножек водомерок покрыта воскообразным материалом и устроена таким образом, что они очень сильно отталкивают воду. Нам удалось увидеть, как именно они работают, наблюдая за их тенью. К примеру, когда тень ножки перестает быть четкой, тогда насекомое поднимает ее ко рту и трет, покрывая новым слоем воска, и тень после этого становится снова четкой», — рассказывает Юй Тянь (Yu Tian) из университета Цинхуа в Пекине (Китай).

Тянь и его коллеги, пытаясь понять, как можно измерить силу, с которой водомерки давят на поверхность воды, показали, что тень любого объекта, плавающего по поверхности, можно использовать для сверхточного измерения силы, с которой он давит на воду, и массы других измерений.

Как объясняет Тянь, физики довольно давно измерили физические свойства одиночных ножек этих насекомых, однако то, как работает все их тело в целом, оставалось для ученых тайной. По словам самого физика, решение этой проблемы пришло ему на ум достаточно случайно.

Однажды, рассказывает ученый, он сидел у пруда в одном из парков Пекина, наблюдая за движением водомерок. Тянь обратил внимание на необычную форму теней, которые отбрасывало насекомое на дно водоема. К примеру, оконечности ножек, если судить по теням, должны заканчиваться крупными каплеобразными выростами, однако их на самом деле не было.

Такие искажения, как предположил физик, возникали в результате искривления воды под весом водомерки. И в этот момент ему в голову пришла идея, что степень искривления тени можно использовать для сверхточного измерения силы Архимеда, помогающей насекомому удерживать себя на поверхности воды, и массы других физических параметров. Точность этих измерений такова, что, по словам Тяня, можно измерить изменения, равные одному пиконьютону (10 в минус 12-й степени ньютона).

«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», — рассказывает ученый.

Наблюдая за тенью, отбрасываемой водомеркой, Тянь и его команда поняли, что эти насекомые постоянно «смазывают» свои ноги водоотталкивающим воскообразным материалом для того, чтобы те не смачивались водой. По мнению физиков, это помогает им удерживать себя на плаву.

Как считает Тянь, данные наблюдений за водомерками, собранные его командой, могут помочь создать миниатюрных роботов и более крупные машины, которые могли бы использовать те же принципы для передвижения по воде.

Источник

Бегущие по воде: клопы-водомерки

Если вам случалось бывать на берегах рек с неспешным течением, стоячих прудов или озёр, вы наверняка видели удивительных насекомых на непомерно длинных, тонких лапках. Они легко скользят по воде, как по упругой плёнке, ловко управляясь с тремя парами ног. Это водомерки, водные родственники многочисленного семейства клопов.

Портрет в водном интерьере

Внешний вид водных насекомых сильно отличается от их сухопутных сородичей. Тело водомерки длинное, вытянутое, напоминает лодочку или палочку, размером от 1-го до 3-х сантиметров.

Окрас неяркий, от светло-серого или зеленоватого до тёмно-коричневого. Нижняя часть спинки обычно имеет крапчатый узор. Большинство видов имеют перепончатые крылья, спрятанные под жёсткими надкрыльями.

Спинка водомерок имеет защитную окраску, помогающую не выделяться на фоне дна

Три пары ног различны по длине, средняя и задняя больше размеров туловища в полтора—два раза. Передние лапки самые короткие, служат для регулировки скорости передвижения, а также для захвата и удержания добычи.

Средние и задние напоминают вёсла или лыжи, они удерживают клопа на воде, применяются для скольжения и поворотов, а иногда для прыжков. Все лапки снабжены мелкими волосками-ворсинками.

Голова маленькая, с большими круглыми глазами и усиками-антеннами, улавливающими колебания воздуха и воды. Ими же насекомое пользуется для осязания и обоняния.

Маленькая голова водомерки имеет хоботок и большие круглые глаза

Ротовой аппарат представляет собой острый членистый хоботок. С его помощью водомерка прокалывает тело жертвы и высасывает питательные вещества.

Когда водомерка не охотится, она поджимает хоботок к туловищу

Сейчас известно около 700 разновидностей этих насекомых. Обычный для российских водоёмов — Прудовая (Gerris lacustris). Встречаются также Большая (Gerris rufoscutellatus), Панцирная (Gerris thoracicus), Велия (Velia currens), Палочка (Hydrometra gracilenta).
Самый крупный вид, встречающийся на нашей территории — Большая, достигает 1,7 см в длину, самая холодостойкая — Велия обитает в северных регионах, может селиться в холодных ключах. Палочковая имеет узкое вытянутое тело, распространена в Сибири, при движении переставляет лапки поочерёдно. Это самая медлительная водомерка.

Продолжительность жизни, стадии развития

Спаривание происходит прямо на воде, в тёплое время года. Через неделю после оплодотворения самки делают кладку на стебли или листья водной растительности. Кладка крупных видов представляет собой длинную ленту из яиц, склеенных слизью. Мелкие кладут одиночные яйца, не обработанные слизью.

Спаривание происходит на воде

Кладка осуществляется под бдительной охраной самца. Он ревностно контролирует окружающее пространство, отпугивая потенциальных врагов ударами лапок по воде.

За один раз самка откладывает от 40 до 50 яиц. Они белесые, цилиндрической формы, размером до 1 мм. Спустя неделю, из яиц появляются желтоватого цвета личинки (нимфы), которые постепенно темнеют. Нимфа напоминает взрослую особь (имаго), но более округлая.

Личинка водомерки похожа на имаго, по более округлая и меньших размеров

Личинки развиваются в течение месяца, питаясь мелкими насекомыми. За это время они проходят 5 стадий развития и завершается линькой. Наполненное пищей складчатое брюшко расправляется.

Следующий цикл размножения происходит в середине лета. В это время на водоёме встречаются насекомые разных возрастов.

Зимуют насекомые на берегу, подыскав укромное место под пнями или во мху. Перед этим они сбрасывают крылья, которые после зимовки уже не отрастают. Полный жизненный цикл водомерок длится год.

Чем водомерки питаются

Водяные клопы — хищники, питаются они водными обитателями, мелкими беспозвоночными, не упустят возможности полакомиться мальками и икрой рыб. Но основу их рациона составляют насекомые, упавшие в воду или близко подлетевшие к поверхности.

Упавшая в воду бабочка становится добычей водомерок

Бывали случаи, когда насекомые сосали кровь людей, но это большая редкость.

У клопов отличное зрение, благодаря которому они издалека замечают жертву и спешат к месту её падения, захватывая и удерживая передними лапками. Проколов насекомого острым хоботком, клоп впрыскивает внутрь пищеварительный фермент, разжижающий плоть добычи, которую потом и высасывает.

Водомерка впрыскивает жертве пищеварительный фермент, а потом высасывает внутренности

Видео: как водомерка охотится

Жертвой водных клопов могут стать даже слепни. Если добыча слишком велика, насекомые объединяются в группы для совместной охоты. После умерщвления трапеза продолжается в течение часа.

Водомерка хватает и удерживает добычу передними лапами

Опасность и польза для человека

Водные клопы наших широт не представляют опасности для человека, он не входит в их рацион . В водоёмах, заселённых водомерками можно без опаски купаться.

В редких случаях возможны укусы водомерок, но они практически безболезненны и не имеют неприятных последствий. Единственная опасность — через укус в ранку могут проникнуть микроорганизмы, обитающие в водоёме. Поэтому место укуса следует обработать дезинфицирующим составом: зелёнкой, хлоргексидином, перекисью водорода.

Вред, которые клопы может нанести человеку — поедание мальков и икры ценных пород рыб. Но если популяция невелика, ущерб от такого пиршества незначителен.

Подробнее о последствиях укуса водяного клопа читайте в нашей статье — Укус водяного клопа: как жить после него.

Тропические разновидности могут принести более серьёзные неприятности. Кроме хоботка, они имеют и более грозное оружие — жало. Укус их болезнен, сравним с укусом осы, поражённый участок немеет. Болевые ощущения могут сохраняться в течение часа, после чего проходят. Есть опасность аллергической реакции на секрет, в этом случае необходимо принять антигистаминный препарат.

Сами насекомые могут принести пользу, они регулируют численность слепней, питаясь отложенными в воду яйцами и нападая на взрослых особей. Поедая павших насекомых и мелкиих животных, они выступают в роли санитаров, освобождая водоём от падали.

Клопы-водомерки — необходимое звено в экологической цепочке, поэтому бороться с ними не стоит. Они выполняют важную роль чистильщиков водоёмов, не принося вреда человеку и животным.

Интересные факты из жизни водомерок

Сами насекомые становятся жертвой рыб и птиц. Для защиты от хищников клопы снабжены защитной окраской — цвет спинки всегда тёмный, что делает их плохо различимыми сверху на фоне дна водоёма. Брюшко же всегда светлое, позволяющее быть незаметными снизу на фоне неба.

Есть у них и ещё один враг — маленький водяной клещ. Личинки паразита прокусывают тело водомерки и пьют кровь. Поражённое насекомое можно определить по красной точке на груди.

Интересно строение лапок водомерки. Они сплошь покрыты крохотными волосками, удерживающими микроскопически пузырьки воздуха. Именно это, и длина широко расставленных конечностей, позволяет удерживаться на воде, используя поверхностное натяжение.

Особое строение лапок позволяет насекомому перемещаться по воде и не тонуть

Брюшко также покрыто волосками, имеющими восковую смазку. Она препятствует намоканию и позволяет оставаться всегда на плаву. Попробуйте утопить насекомое, это у вас вряд ли получиться. Но погружённое в жидкость тельце выглядит серебристым за счёт мелких капелек воздуха.

Несмотря на имеющиеся крылья, водомерки предпочитают оставаться на водной поверхности и летают неохотно. Но обитатели больших луж или пересыхающих озёр могут перелететь на более подходящее для проживания место.

Зато это великолепные прыгуны. Отталкиваясь длинными лапами, они скачками преодолевают встречающиеся на пути препятствия. Поражает и скорость их передвижения. За одну секунду маленькое насекомое может преодолеть метр поверхности, что сравнимо со скоростью пешехода.

Видео: почему водомерки не тонут

Мир вокруг разнообразен и каждому живому существу в нём определено своё место. Разновидность тех насекомых, которые в жилище представляют неудобное соседство, в других условиях безвредны и даже приносят пользу. И пусть они называются так же, как домашние паразиты, ваша кровь их не интересует. А ещё за ними так интересно наблюдать!

Источник