Водомерка — насекомое, которое «скользит» по воде. Как водомерки удерживаются на воде Животные которые могут передвигаться по воде
Прежде чем раскрывать секрет водомерок, необходимо вспомнить некоторые азы физических свойств воды. Как известно, воздушная и водная среды разделены 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 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 . Стоит перейти от физики к зоологии. Как известно, 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.
Знаете ли вы про животных, которые могут ходить по воде? Может одного-двух сможете припомнить, но их гораздо больше.
Ящерица Василиск
Ящерица Василиск, также известная как ящерица Иисус Христос, убегает от хищников бросаясь с верхушки дерева, где она живет, и убегая по поверхности реки, находящейся под деревом. Они могут достигать впечатляющей скорости более 1,5 метров в секунду.
Ящерицы имеют длинные пальцы с полосками кожи между ними, они быстро бьют ногами по воде, чтобы создать воздушный карман во время бега, который помогает им оставаться на плаву до тех пор, как они сохраняют свою скорость. Когда они падают в воду, они могут плыть, но предпочитают бегать, поскольку они также подвержены риску быть съеденными обитающими в воде животными.
Бразильские карликовые гекконы
Эта крошечная ящерица не только очень мила, но также очень одаренна. Благодаря своему малому весу и гидрофобной коже, геккон легко может ходить по поверхности воды. Так как гекконы настолько малы (меньше, чем многие из насекомых, которые живут в тропических лесах Амазонки), для них есть опасность утопления даже в самой маленькой луже - ученые считают, что именно из-за этого развивалась их способность ходить по воде.
Водомерки
Водяные жуки - также известные как клопы Иисус, водомерки и водные шкиперы - являются представителями семьи насекомых водомерок и отличаются своей способностью ходить по воде. Они делают это с помощью гидрофобных ног, которые помогают повысить поверхностное натяжение воды, также они равномерно распределяют вес на все ноги. Их движениям также помогают средние ноги, двигающиеся по кругу, как весла лодки, продвигая их вперед.
Пауки-рыболовы
Пауки-рыболовы (также известные как пауки-пизауриды) являются полуводными существами и живут рядом с водоемами и ручьями, где охотятся. Они ждут у воды, пока не почувствуют на ее поверхности рябь, а затем бросаются по ней за добычей. Вода также помогает им избегать хищников, так как они могут скрываться под ее поверхностью, пряча свое тело в небольших пузырьках воздуха. В то время как большинство пауков- рыболовов питаются насекомыми, некоторые крупные виды могут даже поймать и съесть маленькую рыбку, головастиков и лягушек.
Пауки-рыболовы, как и гекконы, могут путешествовать по воде, потому что они легкие и покрыты короткими, гидрофобных волосками. Они иногда плавают по воде, держа несколько ног в воздухе, в то время как ветер толкает их вдоль водной поверхности. Их короткие волоски также позволяют пузырькам воздуха собираться вокруг их тела, когда они скрываются под поверхностью воды. На самом деле, они настолько плавучие, что должны держаться за что-то, находясь под водой, иначе они поднимутся прямо к поверхности и выйдут из воды совершенно сухими. Некоторые из пауков могут находиться под водой до получаса.
Дельфин
Без ног, трудно сказать, что дельфины могут на самом деле «ходить» по воде, но они известны своей способностью танцевать над волнами с помощью хвостовых плавников. В отличие от других животных, которые используют свои способности ходить по воде для тех или иных эволюционных преимуществ, исследователи полагают, что дельфины делают это только для удовольствия – это эквивалент танцующего человека.
Интересно, что, имея способность к такой «ходьбе» по воде, они почти никогда не делают этого в дикой природе, если только они не были обучены некогда пойманным и обученным человеком дельфином.
Западноамериканская поганка и поганка Кларка
Оба вида - западноамериканская поганка и поганка Кларка - практикуют уникальный и красивый парный прием – вдвоем бросаются по воде. Птицы вытягиваются вперед, поднимаются на ноги и без остановки бьют крыльями. Пара затем синхронно бежит по воде на расстояние до 9 метров, делая целых двадцать два шага в секунду.
Эти птицы проводят почти всю свою жизнь в воде и имеют короткие крылья и крепкие ноги, которые плохи для хождения по земле, но отлично подходят для их брачного танца в воде.
Малая качурка
В отличие от большинства других животных в этом списке, эта птица не ходит по поверхности воды, хотя делает нечто похожее. В действительности, она парит близко к воде, ест и бежит вдоль ее поверхности. В Европе птица получила свое название (Storm Petrel) от имени святого Петра, который, как считается, ходил по воде. Ее ноги слишком слабы, чтобы выдержать вес птицы в течение более чем нескольких шагов на земле, то есть она может дальше ходить по воде, чем по земле.
Цапля на бегемоте
Конечно, цапли не могут ходить по воде, но некоторые птицы выглядят так, как будто они могут, - пока бегемот, на котором они стоят, не выскочит из воды, показывая, что происходит на самом деле. Конечно, цапля не может ходить по воде, но такая иллюзия достойна аплодисментов.
В нашем сегодняшнем списке - удивительные представители животного мира, которые умеют передвигаться по воде:
1. Ящерица Василиск (Basilisk Lizard)
Ящерица Василиск, также известная как ящерица Иисус Христос, скрывается от хищников падая с верхушки дерева и убегая по поверхности водоёма, находящегося под деревом. Они могут пробежать порядка 4,5 метров, развив впечатляющую скорость в полтора метра в секунду.
Длинные пальцы на задних лапах этих ящериц соединены между собой перепонками, поэтому быстро шлёпая своими задними лапками по воде они создают воздушные карманы, которые не дают им уйти под воду, если только они сохраняют свою скорость. Когда они всё же уходят под воду, они могут плавать. Тем не менее, они предпочитают бегать по воде, чтобы избежать риска быть съеденными водными обитателями.
2. Бразильские Карликовые Гекконы (Brazilian Pygmy Geckos)
Эта крошечная не просто очаровательна, она ещё и талантлива. Благодаря своему малому весу и водоотталкивающей коже, геккон может с лёгкостью ходить по поверхности воды. Поскольку геккон настолько крошечный (они меньше по размеру, чем многие из насекомых, обитающих в тропических лесах Амазонки), он рискует утонуть даже в самой маленькой луже - учёные считают, что именно поэтому и развилась их способность ходить по воде.
3. Водомерки
Водомерки относятся к семейству водомерок, отличающихся своей способностью ходить по воде. Они могут это делать благодаря водоотталкивающим ногам, которые помогают увеличивать напряжение поверхности воды, одинаково распределяя вес тела насекомого на все его лапки. Их движения также помогают им передвигаться по воде. Они отталкиваются средней парой лапок, совершая круговые движения, похожие на движения вёсел, и скользят вперёд по воде.
4. Пауки-охотники (Fishing Spiders)
Пауки-охотники, также известные как доломедес, являются полуводными насекомыми, обитающими рядом с водоёмами, где они охотятся. Они ждут на берегу у водоёма, пока не заметят рябь на воде и затем бегут по воде, чтобы поймать добычу. Вода также помогает им избежать хищников, так как они могут спрятаться прямо под поверхностью, окутав своё тело крошечными пузырьками. Хотя большинство пауков-охотников питается насекомыми, более крупные виды могут также питаться мелкой рыбёшкой, головастиками и лягушками.
Как и гекконы, пауки-охотники могут перемещаться по воде благодаря своему маленькому весу и обилию коротких водоотталкивающих волосков на теле. Иногда они плывут по воде, выставив несколько лапок наверх, чтобы ветер нёс их в нужном направлении. Их короткие волоски также позволяют пузырькам образовываться вокруг их тела, когда они прячутся под поверхностью воды. На самом деле, они настолько плавучие, что им приходится за что-то ухватываться, находясь под водой, иначе вода вытолкнет их на поверхность, причём совершенно сухими. Некоторые виды пауков-охотников могут находится под водой на протяжении получаса.
5. Дельфины
Учитывая, что у них нет ног, сложно сказать, что дельфины «ходят» по воде, однако они славятся своей способностью танцевать над волнами с помощью своих хвостовых плавников. В отличие от других животных, которые используют свою способность ходить по воде в качестве кого-либо эволюционного преимущества, дельфины, по мнению учёных, делают это чисто ради удовольствия – для них это эквивалент человеческих танцев.
Интересно то, что, хотя дельфины могут «ходить» с помощью хвоста, они практически никогда не делают этого в дикой природе. Исключения составляют случаи, когда к группе диких дельфинов прибивался дельфин, который ранее был в неволе и проходил обучение.
6. Западноамериканская поганка и Поганка Кларка (Western and Clark"s Grebes)
Как западноамериканская поганка, так и поганка Кларка обладают уникальным и прекрасным ритуалом брачных игр под названием «спешка», в ходе которого пара птиц бежит по воде. Птицы бросаются вперёд всем телом и становятся на лапы на воде, одновременно хлопая крыльями. Затем, пара пробегает по воде в унисон на расстояние примерно в 9 метров, делая по 22 удара лапой по воде в секунду.
Эти птицы проводят практически всю свою жизнь в воде. У них короткие крылья и крепкие ноги, которые не очень удобны для хождения по суше, но незаменимы для брачного ритуала.
7. Качурка
В отличие от других животных в этом списке, эта птица не ходит по поверхности воды, хотя создаётся именно такое впечатление. На самом деле она парит вблизи поверхности воды и опускает в неё лапы, хватая добычу. Лапы птицы слишком слабы, чтобы поддерживать её вес на протяжении более чем нескольких шагов. Из-за этого создаётся впечатление, что она может дольше идти по воде, нежели по суше.
8. Цапля на гиппопотаме
Цапли действительно не могут ходить по воде, однако птица на этом видео выглядит так, будто у неё это получается – до тех пор, пока гиппопотам не появляется над поверхностью воды, показывая нам в чём на самом деле кроется секрет цапли. Она, кончено не может ходить по воде, но зато она подобралась к этому настолько близко, насколько это возможно.
Водомерка — клоп, название которого отражает его образ жизни. Эти насекомые живут на прудах, озерах и тихих реках. Существуют также и морские водомерки. Эти клопы перемешаются по поверхности воды и не тонут благодаря жировой пленке, которая покрывает их лапы. На брюшке также имеется слой жира. Кроме того, воде свойственно поверхностное натяжение, и во многом благодаря этому водомерки удерживаются на ее поверхности. Лапы этого насекомого равномерно распределяют вес по поверхности воды, которая удерживает легкую водомерку своей плотностью.
Существует около 700 видов этих клопов. Водомерка имеет узкое продолговатое тело, что позволяет ей быстро перемещаться. Длина тела насекомого — от 1 до 3 сантиметров. Также у водомерки есть 3 пары тонких ног различной длины. Передняя пара лап короткая по сравнению с двумя остальными — эти лапы водомерка использует для захвата добычи. Благодаря остальным двум парам лап водомерка может скользить по воде. У этого клопа также есть пара усиков на голове — эти усы помогают улавливать мельчайшие колебания воды. У некоторых водомерок есть и крылья. Бескрылые водомерки всю свою жизнь не покидают родного пруда. Озерные и речные водомерки не отходят далеко от берега водоема, в то время как морские водомерки могут преодолевать расстояния в сотни метров. Эти насекомые не живут поодиночке — на поверхности пруда можно встретить минимум 3-4 клопа. Водомерки питаются мелкими насекомыми — мошками, гусеницами, комарами. В период размножения водомерки откладывают яйца, количество которых может насчитывать 50 штук. Из яиц вылупляются личинки, которые питаются тем же, чем и взрослые особи.
Видео: Брачные хороводы водомерок-Mating dances of pond-scaters
Водомерки словно по льду легко скользят по поверхности прудов и ручьев. Как им удается «ходить по воде» и оставаться при этом полностью сухими?
Детальное изучение поверхности лапок водомерок дает удивительный ответ. Многие насекомые при соприкосновении с поверхностью воды прилипают к ней, а лапки водомерок покрыты тысячами пушистых крошечных волосков, известных как микроволоски, которые задерживают воздух и образуют плавающую подушку.
Эти иглоподобные нити в десятки раз уже человеческого волоса и защищены специальным воском. Каждая нить также покрыта упорядоченно расположенными микроскопическими каналами или нанобороздками. При намокании, бороздки удерживают крошечные пузырьки воздуха. В результате создается эффективный водонепроницаемый или гидрофобный барьер. Используя в своих интересах природное поверхностное натяжение самой воды, водомерка остается сухой.
Подобный дизайн микроволокон имеют и . Но у этой ящерицы бороздки разделены на тысячи маленьких ветвей. Шероховатая поверхность геккона создает силы притяжения на молекулярном уровне (называемые «силы Ван-дер-Ваальса»), благодаря которым он способен ползать по потолку и стенам.
Волоски на лапках водомерки покрыты крошечными каналами, называемыми нанобороздками. Эти каналы удерживают пузырьки воздуха, которые образуют плавающую подушку.
Исследователи из Китая измерили степень, до которой водомерки способны оставаться не погруженными в воду. Они создали искусственную модель лапки водомерки, оснастили её волосяными фолликулами, а затем расположили на поверхности воды и мягко надавили. Лапка сделала в толще воды углубление, не потонув при этом, и смогла удержать вес, в 15 раз превышающий массу тела водомерки перед тем, как, наконец, прорвалась через поверхность воды.
Исследования водомерок могут помочь в создании миниатюрных плавающих роботов, которые могут следить за качеством воды. Кроме того, добавление невидимого слоя из микроволосков может привести к появлению новых водоотталкивающих тканей и красок.
Водомерки скользят по водным поверхностям с невероятно высокой скоростью. Делают они это с помощью одного ловкого трюка: они погружают кончики своих лапок в воду и создают маленькие воронки или водовороты. Затем насекомое отталкивается от «мини-стенки» образовавшейся воронки и быстро отлетает вперед.
Водомерки способны преодолевать за одну секунду расстояние в сто раз превышающее длину их собственного тела . Если увеличить эту скорость до наших масштабов, это равносильно тому, как если бы человек передвигался со скоростью 640 км/ч.
На протяжении недели Сотворения Бог создал всех живых существ, включая удивительных водомерок. Их устройство и поведение далеко не просты. Наоборот, эти насекомые показывают сложный творческий дизайн и дают ученым практические идеи для создания множества новых продуктов.
У нас еще нет обуви, которая позволяла бы нам с легкостью ходить по поверхности воды как это делают водомерки, но вы только представьте, какие бы это дало нам возможности!
Доктор Дон Деянг - председатель кафедры физических наук в колледже Грейс, Вайнона Лейк, штат Индиана. Он является активным спикером в проекте «Ответы в книге Бытия» и автором 17 книг на тему связи между Библией и наукой. На данный момент доктор Деянг является президентом Общества исследования сотворения, которое насчитывает по всему миру сотни членов.