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 отличается весьма заметным преимуществом. Наиболее известными обитателями поверхностей водоемов являются, конечно же, водомерки.
Кто такие водомерки?
Это небольшие из 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 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 , чем сверху. Из-за этого на поверхности воды образуется некая тончайшая мембрана. Вот именно она и удерживает водомерку, которая с удовольствием ведет свою жизнедеятельность.
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
Водомерка входит в состав семейства водомерок, которое относится к отряду клопов (Hemiptera) и приспособлена к скольжению по поверхности стоячих вод.
Внешние признаки водомерки
Водомерки – насекомые, название которых очень точно соответствует их образу жизни. Существует около 700 видов водомерок и все они обитают в воде, с необыкновенной легкостью скользя по поверхности водной глади. Своей удлиненной формой они напоминают маленькие лодочки.
Защитная окраска водомерок бурая, темно-коричневая, иногда почти черная. Такое приспособление позволяет водомерке оставаться незаметной для птиц на фоне темного цвета поверхности стоячих водоемов.
Обычно у водомерок, обитающих в больших водоемах, крылья отсутствуют, они им просто не нужны.
А обитателям небольших луж крылышки крайне необходимы, чтобы перелетать с места на место по мере высыхания водоемов. У этих водомерок под надкрыльями скрываются довольно хорошо развитые перепончатые крылья, но летают насекомые редко.
Передвижение водомерок по воде
Водомерки – настоящие виртуозы скольжения по водной глади. Они способны с помощью своих длинных ног бегать по воде, как конькобежцы по гладкому льду.
Встретив препятствие – полосу ряски или других водных растений, «конькобежцы» совершают ловкие прыжки и преодолевают преграду сильными скачками. Главное участие в подобных маневрах принадлежит двум задним парам ног. Лапки водомерки покрыты жировым веществом и не смачиваются водой, поэтому насекомое легко скользит по поверхности воды. Кроме того, во время движения перед очередным гребком конечностей в воде возникают крошечные завихрения. Эти мини-водовороты помогают водомерке перемещаться по поверхности без всяких усилий и в тихом пруду и в беспокойном океане.
Учёные доказали, что водомерки любого размера используют свои конечности как вёсла, — гребут и передают импульс воде главным образом через дипольные завихрения, создаваемые их лапками. Для проверки этого предположения исследователи создали искусственное насекомое, способное двигаться, как водомерка.
По-английски водомерка — «уотер страйдер» или «шагающая по воде». Робота назвали «робострайдер», и искусственная водомерка смогла передвигаться по воде, как ее естественный аналог.
При движении водомерка широко расставляет ноги, равномерно распределяя вес тела на значительной площади.
Особенности строения ног также связаны с передвижениями насекомых по воде: тонкие ноги водомерки в местах соединения с туловищем чрезвычайно утолщены, там находятся сильные мышцы, которые участвуют в сильных движениях.
Водомерка не может утонуть, даже если ее специально опустить в воду.
Брюшная сторона тела покрыта белыми волосками с воскообразным веществом, поэтому вода не смачивает тело и ноги водомерки.
Дело в том, что между мельчайшими волосками удерживаются пузырьки воздуха. А так как вес насекомого небольшой, то этот воздух не дает водомерке утонуть.
Питание водомерок
Водомерки являются хищниками. Они питаются насекомыми и мелкими животными, которых находят на поверхности воды. Обнаружив добычу с помощью больших шарообразных глаз, хищник бросается на нее и хватает передними ногами, форма которых похожа на крючок. Затем водомерка пускает в ход свой острый хоботок, вонзая его в тело жертвы и высасывая содержимое. В спокойном состоянии водомерка подгибает хоботок под грудь. У водомерки довольно длинные усики, которые являются органами обоняния и осязания.
Водомерка — хищное насекомое. Размножени водомерок
Водомерки откладывают свои яйца на листьях водных растений в один ряд, причем яйца склеены слизистым веществом. Кладка похожа на длинный желеобразный шнур, состоящий из около 50 яиц. Некоторые кладки совершаются без слизистого вещества и образуют цепочку яичек, просто лежащую вдоль края листа водного растения, в этом случае яички расположены параллельно друг другу в один ряд. Более мелкие виды водомерок просто втыкают свои яйца в растительную ткань.
Особенности жизни водомерок
Водомерки великолепно бегают по воде, но они абсолютно не приспособлены для длительного передвижения по суше. Поэтому водомерки на сушу выбираются только тогда, когда приходит время устраиваться на зимовку. Они неуклюже ковыляют по земле в поисках укромного места. Зимуют насекомые недалеко от воды, под корой, во мху или в расщелинах дерева.
Передние ноги у водомерок короче остальных ног и необходимы для хватания пищи, отталкивания при передвижении, а ещё – для драки.
Водомерки не упускают возможности удержать свою добычу. Не поделив кусочек, несколько драчунов с разбега цепляются передними конечностями, и, не удержавшись, падают и катаются на поверхности воды. Добыча достается самой хитрой и ловкой водомерке, которая уносит пищу в укромное местечко и пожирает, пока другие разбираются между собой. С помощью передних ног насекомое регулирует скорость передвижения, а остальные четыре ноги являются опорой и служат рулем.
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.
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.
