Как водомерки плавают по воде

Почему водомерки не тонут в воде

Наш мир настолько многообразен и уникален, что можно не переставать удивляться каким-то вещам. Пересматривая некоторые фильмы, мы часто можем наблюдать, что по поверхности воды передвигаются не только плавательные средства, но и сами люди.

Конечно, любой человек с уверенностью скажет, что живые существа по воде ходить не могут, но если вспомнить о разнообразии насекомых, на ум придут практически незаметные, но часто встречающиеся в стоячих или медленно текущих водах, водомерки.

Водомерка передвигается по поверхности воды скользящими движениями, широко расставив ноги, а при наличии на ее пути препятствия, с легкостью его перепрыгивает. На вопрос почему водомерки не тонут в воде можно дать несколько ответов:

• во-первых, сама вода держит этого маленького клопа на своей поверхности, потому что покрыта пленкой. Наличие пленки объясняется физическими свойствами воды: сила, действующая под ее поверхностью гораздо больше чем сила сверху, что вызывает так называемую силу поверхностного натяжения.
• во-вторых, железы водомерок вырабатывают специальное жировое вещество которым смазываются их лапки. Такая смазка отталкивает воду и не дает утонуть маленькому насекомому.
• в-третьих, необходимо учитывать размеры клопа. Столь маленькое насекомое, передвигаясь по воде, широко расставляет лапки, равномерно распределяя по поверхности свой вес. Сила тяжести в данном случае оказывает гораздо меньшее влияние и водомерка не тонет в воде.
• в-четвертых, ноги водомерки в месте соединения с туловищем намного больше, что говорит о наличии крепких мышц, позволяющих с огромной скоростью передвигаться по поверхности воды.

Таким образом, есть в нашем мире живые существа, способные передвигаться по воде. И кто знает, может в скором будущем, и человек сможет, подобно маленькой водомерке, скользить по водной поверхности.

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

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