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水黾:在鱼塘水面上轻功展现,不但“水上漂”还会“凌波微步”的昆虫

发表时间:2022/6/3 2:14:57  作者:刘文俊  浏览次数:5341  
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水黾:在水面上轻功展现,不但“水上漂”还会“凌波微步”的昆虫

有一种昆虫能轻松地在水面奔跑,而且不会沉于水下。那么你知道这是什么昆虫吗?它们不但能在平静的河流中漂浮,还能在急流、旋涡或浪尖上穿行。在穿越急流险滩时,它们甚至能高高跳起,一跳就是数米远,这不能不令人惊叹。这就是水黾。

水黾:在水面上轻功展现,不但“水上漂”还会“凌波微步”的昆虫

水生半翅目类昆虫---水黾


水黾(shui min 黾,读作“敏”音)(water strider)是一种水面上常见的水上昆虫,是一种水生半翅目类昆虫,隶属于黾蝽科,多见于池塘或河流水面上。水黾主要以落在水上的其它昆虫或其他动物的碎片为食,生活环境包括湖泊、池塘等静水水面以及溪流等流动的水面,一般成群聚集在水面上。另外,还有一种海黾属等类群,它们则生活在海中,漂浮于开阔的洋面上,为昆虫中极少数正常在海上生活的类群之一。

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水黾是学名,而俗名在不同地区有很多不同的叫法称呼,比如:水波蛳、水爬虫、水蜘蛛、水蚊子、水上漂、水坦克、水爬叉、水马、水板凳等。水黾还是一味传统的中药,在很多药典之中均有记载。水黾:味咸,性寒性较大。具有截疟,疗毒之功效。常用疟疾,痔疮。

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水黾的体型比蚊子大一些,一般可以生长到8~20mm。它有三对足,其中我们能清晰看见的是后足和中足,而它的前足比较短,有时我们会误认为是它的触须。不过水黾在捕捉猎物时,主要是使用前足。水黾通过滑动它们中间的一双腿它们可以在水面上运动,达到1.5米/秒的速度,此外它们可以做30至40厘米的高和远的跳动。

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神奇的水黾不但会“水上漂”、还会“凌波微步”

水黾具有细长的腿,不仅能在水面上自由滑行,甚至还能够自如的翻滚、跳跃,不得不赞叹它的神奇之处。水黾拥有两项特殊技能:首先,水黾由于具有良好的疏水性,不会将自己润湿,可以长期生活在水面上;其次,水黾可以在水面飞快地移动,它水上行走方式既不会产生噪声也不会对水面产生破坏。

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水黾运动形式也有两种,一种是滑行,一种是跳跃,水黾运动时强大的推力源自于水黾两条中腿的滑行,而与其他腿没有关系,前腿和后腿在运动过程中只是起到了平衡的作用,在滑行运动中,后腿保持不动;但在跳跃时水黾会有轻微的运动,这是由于后腿与水的摩擦以及腿与腿之间的干涉造成的。当水黾划水完成向前返回时,两中腿会抬起返回并最终会落在头部前端,水黾的转向也由中腿来完成的,中腿在转向时起到平衡的作用。

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(水黾的三对足)

那么到底是什么原因,导致水黾能轻松在水上行走?其实,很多人的想法以为是,觉得水黾之所以能在水面上行走,那是因为水黾比较轻的缘故。不过,还有一些昆虫比水黾还要轻,但只能漂浮在水面之上,而不能像水黾一样在水面上快速的行走。

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(水黾的超疏水特性)

水黾之所以能在水面之上快速的行走,其实和水黾的腿上绒毛有很大的关系。曾经就有科学家通过高倍显微镜观察,发现水黾腿上有很多极细的绒毛。而且这些绒毛具有一定的疏水性,绒毛里面还困住了一些空气,就好像鸭子等水禽的油性羽毛一样,水无法沾湿它们,也就是说,能将水直接排斥在绒毛之外。

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水黾躯干瘦长,背部呈黑褐色,腹部有七节且分布有细小的白色绒毛。水黾的前腿明显较短,主要作用是捕食;中腿和两后腿较长,中腿主要在运动时提供驱动力;两后腿向后伸展,两后腿末端超出腹部尾端,主要用以维持身体平衡及辅助掌控方向。

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水黾中腿能够运动是由于水黾中胸部位肌肉起到了至关重要的作用,水黾身体中胸部位共有肌肉34块,对中腿动作有重要影响的肌肉有10块,对于单侧中腿,使中腿动作的重要肌肉有5块,其中3块肌肉使中腿产生水平方向移动,2块肌肉产生垂直方向移动。

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水黾:在水面上轻功展现,不但“水上漂”还会“凌波微步”的昆虫
水黾:在水面上轻功展现,不但“水上漂”还会“凌波微步”的昆虫

(高倍电子显微镜下水黾腿部的微光结构)

水黾终生生活于水面环境之中,借助腿下的疏水性刚毛和伸展的六条腿适应复杂的环境,使得水黾不会沉于水底或将其自身打湿,在水面上运动依靠六条腿的配合完成各种动作。水黾主要是利用其多刚毛的驱动腿在水中制造出螺旋状的漩涡,借助半球状漩涡的推动力,驱动腿,以椭圆的轨迹划动来实现运动。所以我们在看到水黾的时候,总会发现它们的足与水面接触部分波纹浮动。

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水黾的脚上绒毛十分密集,很小的面积上有数千根按同一方向排列的多层微米尺寸的刚毛,这些刚毛表面有螺旋状纳米结构的构槽,能够吸附气泡形成气垫,使得水黾的脚就像一块滑板,能够兜住大面积的水膜,这样水表面的浮力就足以支撑起水黾轻巧的身体,并且不会被水沾湿。据研究发现,水黾的一条长腿就能在水面上支撑起15倍身体的重量而不会沉没。

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另外,在水面之上会有一层薄薄的膜,不过我们肉眼是无法分辨出来。而水黾利用腿上绒毛具有的疏水性,正好可以利用这一特点稳稳地站立在水面之上。如果我们去仔细观察水黾站在水面之上的脚,就会发现水黾脚下的水,有被向下压的趋势。


水的浮力与水黾的特性


有人认为,水黾能够站立于水面之上,是因为浮力的作用,比如木头有浮力就能够浮在水面之上。但这并不能完全解释水黾拥有“水上漂”的能力。

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因为,大家都知道,杯子中水满了会顺着杯壁往下流。水平面逐渐升高,似满未满,当高过杯沿的那一刻,水的表面鼓得像气球一样。水继续增多,水面膨胀到一定程度,这时又像气球被扎破似的,哗啦一下顺着杯壁流下。这就是水表面的张力。

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水滴的表面张力有多大呢?可以这样说,比水滴小的虫子,是不能冲破表面张力而钻入水滴中去的。但是,如果往水里加一点中性洗涤剂,就会削弱水的表面张力,这时,走在水面的水黾足上的毛被沾湿,足冲破了表面张力而穿入水中,水黾就会沉入水中,当水黾沉下去后,由于表面张力的作用,水黾就再也浮不上来了。

研究人员发现,水黾的腿能排开300倍于其身体体积的水量,这就是这种昆虫非凡浮力的原因。水黾的一条长腿就能在水面上支撑起15倍于身体的重量而不会沉没。而油脂层和水表面的张力却没有如此大的浮力。 水黾以极快的速度在水面上滑行以捕捉猎物。它在水面上每秒钟可滑行100倍于身体长度的距离,这相当于一位身高1.8米的人以每小时400英里的速度游泳。


水黾之所以能够浮在水面,其腿部特殊的微纳米结构才是真正原因,江雷领导的研究小组在高倍显微镜下发现,水黾腿部上有数千根按同一方向排列的多层微米尺寸的刚毛。人的头发的直径大约在80-100微米之间,而这些像针一样的微米刚毛的直径不足3微米,表面上形成螺旋状纳米结构的构槽,吸附在构槽中的气泡形成气垫,从而让水黾能够在水面上自由地穿梭滑行,却不会将腿弄湿。水黾的多毛腿一次能够在水面划出4毫米长的波纹。研究人员将水黾腿的这种性质称为超疏水性。

通常情况下,水的表面张力为72.8mN/m。而水黾的一条腿就能在水面上支撑起15倍于自身的重量,这就是水黾为什么能够很自然地站立在水面上。下文提到的为什么加了洗洁精后水黾就会下沉呢?这是因为洗洁精的成分有活性剂,它能够降低水的张力。所以水黾在洗洁精放入后就会沉了下去。

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水黾的繁衍

水黾科昆虫于春天至初夏交配。当水黾五龄若虫时,经过蜕皮变成成虫时,经常可看到它们有交尾的情形。雄虫会爬到雌虫上方约三十分钟。此后数月中雌虫在水表面附近的植物上产卵,尤其喜欢将卵产在小而细的水草茎秆上,常以丝状物包蔽。卵孵化后若虫先沉入水底,不久即浮向水面,随着其它个体活动,在水面上活动的速度很快,幼虫变态五次。

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水黾雌雄交配时,雄性水黾会爬到雌性身上,导致雌性面临更大的生命威胁,因为它们留在水面上,更容易成为掠食者攻击的目标。水黾雄虫抱器在有些种类中有退化现象。雌虫产卵器针状。卵产在浮于水面的叶片下方或其他物体上,以胶质粘附,或覆以胶质,亦有潜入水下产卵者。研究指出,这种胁迫策略可能是在雌性进化出“生殖盾”之后开始的。生殖盾事实上是昆虫版贞操带,意味着交配只有在雌性同意的情况下才能进行,但面对雄性采取的胁迫策略,雌性显然没有太多选择。它们越早就范,成为掠食性鱼类盘中餐的风险就越小。

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水黾---测试水污染程度的重要标志


水黾的腿上面长满了具有疏水性的绒毛,这样水黾在水面上行动的时候就不用担心脚会被水浸湿而落入水中了。也正是因为水黾的这些特殊性,水黾也成为测试水污染程度的重要标志。

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如果有兴趣的可以做一个实验,那就是抓一只水黾,然后将其放在水面之上。将家用的洗洁精,在水面之上滴一滴。你就会发现一个比较有趣的现象,那就是之前还站立在水面之上的水黾,这时只能漂浮在水面之上,或者下沉到水下。

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正如上文所说,这是因为洗洁精的成分有活性剂,它能够降低水的张力。所以水黾在洗洁精放入后就下沉到水里去了。

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水黾测试水污染其实原理很简单,因为如果水中的类似洗洁精这样的表面活性剂增多的话,水黾就会因为水面的张力下降而落入水中,从水黾落入水中的深度,我们就能够看出这一片水域受到水面活性剂的污染程度了。

水黾---益多害少


水黾,虽然看起来很像蚊子,但是它基本上归属于有益昆虫,至少益多害少。因为它主要是吃一些落入水面的其它昆虫,而且蚊子也包含在它的食物当中。水黾在水面上行动,一般以水面上的小虫子、死了的虫子尸体、虫卵等为食。其实,水黾自己也会成为鱼类的食物。

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据说,钓鱼人讨厌它的存在,在钓点如果有很多的水黾,那么,这个钓位是很难有鱼的。其原因源于水黾有超强的感应能力,如果水下有鱼活动的话,水黾是不会在那个位置游弋的,而水黾游弋的水面,就说明水下无鱼或者很少有鱼。

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(水黾吃食一只落入水中的蜂)

当水黾捕捉到猎物后,它会用一对短小有力的前腿抓住猎物,同时将针状口器刺进猎物体内注入消化酶,然后吸食猎物被消化产生的体液混合物。吃食时,嘴成管状吸食。

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(聚餐捕食落水豆娘)

水黾在鱼塘中很容易大量繁生,在鱼苗鱼种池中,它会对于浮于水面的病鱼弱苗发起“围攻”吃食,这可以减少鱼类传染性病的蔓延。据有人还观察到,水黾会吃食浮于水面上的鱼食粉料。另外,在捕捞苗种时,过多的群集水黾对操作有一定的妨碍。

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(捕食落水瓢虫)

水黾在鱼塘中本来并没有什么妨害,可以忽略它的存在。但如果确实要处理及消灭它,可以在水黾群集的区域泼洒一定量的洗洁精,也可以使用一些鱼用杀虫剂,就可以杀灭它。

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(在水面来去自如的水黾)


(资料综合:刘文俊)

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