面对掠食性鸟类和鱼类,面对狂风暴雨,面对紫外线、盐水,它们一样从容,似乎没有什么可以让它们无法生存,这种昆虫以其超强的适应力,让世人所惊叹。
它就是水黾,俗称水蜘蛛、水母鸡、水板凳、水蚊子、水蜢子。当我们还是孩子的时候,如果你也生活在农村对它就不会陌生,水蜘蛛(我们这里叫它水蜘蛛,不知你那叫啥?)对那时候的我们来说是一种神奇的生物,当然现在也是如此。它们可以站在水面上,还能在水面上滑行,就像职业滑冰运动员一样。
其实,并非是水蜘蛛在水面滑行,而是因为水蜘蛛的运动速度太快了,它可以以每秒数百倍体长的速度移动。你可以想象一下,这种速度有多可怕,这类似于一个身高1.8米的人必须以640km / h的速度奔跑,完全超过了超级跑车布加迪的最高时速431km / h。
我们再做一个更加直观的比较。牙买加运动员博尔特拥有2项世界纪录:100米9.58秒;200米19.19秒。博尔特在该距离上可以达到的最大加速度约为3 m /s2。那水蜘蛛呢?它们只需一次跳跃就可以加速到400 m /s2以上!这就是为什么我们前一秒看到它们还在水面上站着不动,而下一秒它们就已经向前滑行了很远的原因。
为什么水蜘蛛可以做到这一点?
水蜘蛛通过利用水的表面张力在水面上行走。在水与空气之间的界面处,表面上的水分子将比气体分子更强烈地被其内部的水分子吸引。因此,水面倾向于以使水的表面积尽可能小的方式收缩。在零重力环境中的水滴会形成一个完美的球体。(如果你想了解更多,请在评论区留言,自然会有热心学霸为你解答)
回到水蜘蛛。它们能够在水上站立的前提是重量轻,一只水蜘蛛仅重几至几十毫克。它们将此重量平均分配给6条腿,主要是2条前腿和两条后腿。而且它们的腿伸得很长,“ 脚 ”和水的接触面积也很大,有助于减小压力。这使得水的表面张力足以让水蜘蛛能够在水上站立。也许你会发现,许多昆虫看起来比水蜘蛛还轻,但它们却不能利用水的表面张力在水上站立,这也是我们要说的另一点:因为它们没有覆盖其身体的“疏水性装置”。
如果你想更直观地了解水蜘蛛的“疏水性装置”,就需要利用一下显微镜。在显微镜下观察水蜘蛛的脚和它们的整个身体,你会发现它们上面长满了密密麻麻的坚硬毛发。这些毛发的长度从几微米到几十微米不等,每平方毫米的水蜘蛛身体上都有数千根毛发。
正是这些毛发形成了屏障,它们将空气夹在缝隙之间,就像倒置的杯子一样。因此,当水蜘蛛将脚踩在水面上时,它可以将水面压得下沉达4毫米左右,但仍未穿透水面。在水蜘蛛静止状态下,它的脚接触水的地方不到5%其余的都是空气,所以我们甚至可以认为它是悬停在空中的。
不仅如此,下沉的水体表面受力后将试图恢复其原始张力。水分子的张力抵抗蜘蛛的重量向上推,因此水蜘蛛永远不会沉下去。
现在,你是否会想“在外力作用下,有没有可能会让水蜘蛛沉下去或者淹死水蜘蛛”?如果你小时候曾经和我一样生活在农村,就应该尝试过抓住水蜘蛛并将它按进水里,然后你一松手它们就重新出现了。(呵呵,小时候我们很淘气不是吗?)
所以有人认为:“也许连众神也无法淹没这个生物!”这话一点都不夸张。因为它们甚至可以在远离大陆的偏远海域生存,在那里只有0.0001%的昆虫可以生存。你没有看错,那是百万分之一。昆虫是地球上最繁盛的动物,地球上90%以上的动物生命形式都是昆虫,它们的种类以百万计,但是只有5种可以生活在广阔的海洋中,而这5种实际上都是水蜘蛛的亚种。
考完研人员为了找出“水蜘蛛是如何从平静的池塘来到海洋里的?”,他们对两种生活在海洋中的水蜘蛛进行了研究,并研究成果在《科学报告》上做了发布。在这项研究报告中给出的答案是:它们的进化适应性。生活在海洋中的水蜘蛛尺寸减小了约4倍,重量减小了约8倍。它们还进化出了一种更特殊的机制来增强耐水性——分泌一种高度防水的蜡状混合物,它们用脚将其涂抹在容易接触水的身体区域。
而且生活在海洋中的水蜘蛛身体上的毛发呈高尔夫球杆的形状,这可以使它们在被海浪击沉后携带更多的空气,继而更快地浮出水面。
科学家们还将生活在海洋水蜘蛛放置在模拟环境中,使用高速摄像头来观察它们如何应对雨滴。慢动作镜头中显示,当雨滴落下时,水蜘蛛立即作出反应,它们不断地在雨中弹跳,雨水不断从它们身上滚落。
它们使用前腿和后腿漂浮,中间两条腿像桨一样推动它们移动,但中间的这两条腿并没有完全进入水中,只是在水面上拍打,形成涟漪。在跳跃的情况下,水蜘蛛利用水面的张力来推动它们以更大的加速度。不得不说,水蜘蛛对水的许多物理特性的利用堪称“天才”,有太多值得我们学习的地方。
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