Кто ходит по воде насекомое

Бегающие по воде

Чудесное хождение Христа по воде никто не может повторить, ну разве что некоторые представители животного мира. Какие же силы им помогают?

Пожалуй самым известным бегуном по воде является клоп-водомерка. Почти всю жизнь водомерки скользят по поверхности водоемов в поисках добычи, только на зиму они перебираются на сушу и прячутся во мху или под корой старого пня. Но в чем же секрет бегунов? Во-первых, благодаря маленькому весу и размеру. Во-вторых, все тело насекомого покрыто водоотталкивающими жирами, которые не позволяют водомерке намокнуть. И в третьих, клопу помогает держаться на плаву густошерстистый покров, особенно на кончиках лапок, которые имеют непосредственный контакт с водой, — на одном квадратном миллиметре может вырасти до 16 тысяч волосинок. Меховой покров со временем намокает, и если его во время не расправить и не просушить — клоп моментально пойдет на дно.

Отлично себя чувствует на поверхности воды жук-вертячка. Задние лапки жука преобразовались в лопасти для увеличения скорости бега и крутого маневрирования. Особенно в период спаривания вертячки исполняют сложные пируэты и выкрутасы — самцы, набирая скорость, делают резкий поворот под острым углом и медленно, словно пижоны на крутой тачке, проплывают мимо самочек, последние же в ответ выписывают завитки и спирали.

Подобной техникой обладают и пауки-рыболовы. Огромное количество ворсинок на теле насекомого, покрытое жирным водоотталкивающим слоем, и совсем маленький вес позволяют паукам без труда скользить по поверхности воды. Как и водомерки, пауки держаться на поверхности на трех лапках и пара лапок служит «веслами».

Бегать по воде могут и более крупные представители животного мира как ящерицы, птицы и дельфины.

Василиски живут у берегов водоемов, скрываясь в кустах и на деревьях, но в случае опасности он прибегает к своей удивительной способности — бегать по воде. Он держится на поверхности воды благодаря частым и коротким шлепкам. Контакт с водой длится всего 0,068 секунды. При каждом замахе, перепонки между пальцами захватывают небольшое количество воздуха, образуя специальную подушку, из-за которой лапа не намокает. За эту чудесную способность василисков называют «ящерицами Иисуса Христа».

Птицам легче бегать по воде, чем ящерицам, поскольку крылья создают подъемную тягу, к тому же помогает быстрое перебирание широкими лапками. Очень часто водную взлетную полосу выбирают те пташки, которые по земле передвигаются медленно и неуклюже.

Источник

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

Удивительные животные, способные ходить по воде

То, что выглядит совершенным чудом, порой оказывается простым явлением природы. В ходе ‎эволюции более 1200 видов животных развили у себя способность ходить по воде: от крошечных ‎насекомых и пауков до рептилий, птиц и даже млекопитающих.‎

На фото: шлемоносный василиск; nationalgeographic

Муравьи никогда не отличались способностями к плаванию, однако последние исследования ‎показывают, что многие из них на удивление умело действуют в окружении воды. Среди 35 ‎изученных видов тропических муравьев более половины показали высокие результаты по части ‎своеобразного «плавания», уверенно держась на водной поверхности. Этот навык позволяет им ‎ловко сбегать от хищников, не уходя при этом на дно. Такие наблюдения были опубликованы в ‎номере журнала «Современная биология».‎

Фото: full-hd-oboi

Прогулки по воде – вовсе не волшебство: физика способна объяснить этот феномен. Крошечные ‎животные могут спокойно скользить по водной глади за счет того, что их вес поддерживается ‎поверхностным натяжением – силой, возникающей при «цеплянии» молекул воды друг за ‎друга.

«Поверхностное натяжение – это свойство, возникающее при контакте воздуха и воды, ‎порождающее эффект своеобразного батута на поверхности» – объясняет Джон Буш, профессор ‎Массачусетского Технологического Института, изучающий гидродинамику.

Водомерки

Фото: vokrugsveta.ru

Существует около 340 видов водомерок – насекомых, проводящих большую часть своей жизни в ‎перемещениях по водной поверхности. Они принадлежат к группе так называемых глайдеров ‎‎(планеров) – существ, способных передвигаться по воде. Среди их «коллег» можно выделить ‎пауков-рыболовов и гекконов. ‎

Надавливая своими невесомыми ногами на воду, водомерка создает на ее поверхности ‎микроуглубления, не прокалывая верхнего слоя насквозь. Импульсы образовавшегося ‎натяжения приводят насекомое в движение маленькими толчками. Попеременно двигая ‎парами ног, водомерка скользит по воде. Её мерные шаги создают след из еле заметных ‎водоворотов, помогающих движению. Конечности этого изящного насекомого покрыты слоем ‎водоотталкивающих волосков, что придает дополнительной непотопляемости.‎

‎Пауки-рыболовы

Фото: Corbis

Вдоль речных берегов Северной Америки обитают пауки-рыболовы – довольно крупные ‎создания, способные съесть пескаря или небольшую лягушку. В основном эти членистоногие ‎питаются насекомыми, охотясь сквозь толщу воды. На плаву рыболов держится благодаря ‎покрывающим его лапки водоотталкивающим волоскам.‎

Паук-рыболов имеет несколько стилей передвижения по воде: во время неспешных прогулок ‎он уподобляется водомерке, а при преследовании добычи или побеге от хищников его шаг ‎переходит в настоящий галоп.

«При беге пауки чередуют пары своих лапок, по очереди ‎отталкиваясь каждой из них от поверхности. Таким образом они буквально подбрасывают себя в ‎воздух, пружиня на воде» – рассказывает профессор биологии Роберт Сутер из колледжа Вассар.‎

Помимо прочего, эти существа способны плыть подобно паруснику: улавливая ветер поднятыми ‎вверх лапками, пауки позволяют его дуновениям подхватывать себя и легко толкать вперед по ‎глади воды. По словам профессора Сутера, такой стиль передвижения может способствовать ‎путешествиям пауков на длинные дистанции практически без затрат энергии.‎

Карликовые гекконы

Хрупкий бразильский карликовый геккон, имеющий размер около 4 см, казалось бы, способен ‎утонуть в мельчайшей луже. Однако эта ящерица в ходе эволюции обзавелась несколькими ‎уловками, позволяющими оставаться в безопасности в дождевых лесах, являющихся ее местом ‎обитания. ‎

Поскольку размеры этой рептилии очень малы, она может позволить себе спокойно ‎перемещаться по воде подобно водомеркам и паукам-рыболовам. Кроме того, геккон имеет в ‎распоряжении водоотталкивающую кожу, не дающую телу прорвать поверхностное натяжение ‎воды.‎

Ящерица-василиск

Василиски, древесные ящерицы Центральной Америки, получили в народе прозвище «Ящерица ‎Иисуса Христа» за свою способность ходить по воде. Будучи испуганными, василиски могут ‎пробегать на задних конечностях по поверхности водоема до 4,5 метров.

Вес ящериц-василисков не позволяет им скользить по воде в спокойном состоянии, поэтому они ‎относятся учеными к группе «ударников» — животных, вынужденных усиленно двигаться, чтобы ‎оставаться на плаву. «Ударная» техника заключается в стремительном обрушении на водную ‎поверхность серий шагов, прорывающих поверхностное натяжение и получающих ответный ‎толчок. Импульс от каждого толчка сохраняется в течение достаточного для следующего шага ‎времени, при этом ящерицам приходится прилагать огромные усилия для стабилизации своего ‎вертикального положения.‎

Западноамериканская поганка

Заподноамериканские поганки — птицы, которые большую часть времени проводят в водоемах. ‎Природа наделила их мощными ногами и короткими крыльями, создающими не слишком ‎удобные условия для сухопутного образа жизни. Захватывающе красивый и сложный ритуал ‎ухаживания этих птиц именуется не иначе как «порыв»: самец и самка ‎синхронно разворачиваются, делают стремительный рывок вперед, резко поднимаются над ‎водой и с яростным хлопаньем крыльев «бегут» по поверхности водоема, перебирая по ней ‎ногами. ‎

Перемещаясь таким образом на расстояния до 9 метров, поганки совершают около 22 шагов в ‎секунду. Пальцы этих птиц не имеют перепонок – их строение напоминает небольшие весла, ‎что помогает выравнивать положение тела при передвижении по воде.‎

Дельфины

Фото: hqoboi.com

Даже столь крупные животные, как дельфины, время от времени могут «пройтись» по воде. ‎Представитель Общества охраны китов и дельфинов Майк Боссли изучает поведение этих ‎млекопитающих в австралийском порту на протяжении 25 лет. Недавно он заявил о ‎существовании такого феномена, как «ходьба на хвосте». Энергично хлопая хвостом по воде, ‎дельфины способны принимать вертикальное положение тела над ее поверхностью и таким ‎образом продвигаться вперед. При подобном перемещении погруженным в воду остается лишь ‎кончик хвоста.‎

Трюку с хождением на хвосте дельфины успешно учатся в неволе, в свободных водах же такое ‎явление оказывается довольно редким. Как-то раз Боссли увидел самку дельфина, ‎‎«прогуливающуюся» на хвосте. Впоследствии к ней присоединились все местные дельфины, ‎переняв ее технику. Ученые затрудняются назвать вероятные причины подобной ходьбы. ‎Вполне возможно, дельфины таким образом просто забавляются, получая удовольствие.

Поделитесь постом с друзьями!

Источник