Jaký hmyz skáče po vodě?

Autor: Anton. Mezi čtenáři asi nejsou lidé, kteří vodního stridera nikdy neviděli. Jedná se o velmi běžnou čeleď hmyzu, která zahrnuje asi 1700 druhů. Většina je sladkovodní, ale existují i ​​druhy, které žijí na pobřeží moří a oceánů. Vodní striders tráví celý svůj život na vodní hladině. Pohybují se po něm stejně snadno jako běžný hmyz po souši.

Vodní striders, alespoň většina druhů, jsou dravci. Živí se malými organismy, ale nebojí se zaútočit na větší kořist. Někdy nic netušící potěr plave na povrch nádrže a okamžitě je do něj vložena „harpuna“ – proboscis vodního stridera, který vstřikuje žaludeční šťávu do těla oběti a začíná absorbovat živiny. Obecně dobrá zápletka na nenudný film. Ale nejzajímavější na vodním strideru je jeho schopnost běhat po vodě. Jak tento hmyz získal svou superschopnost?

Fyzika a chemie jsou přátelé vodních striderů

Ve většině případů se vodní chlupáči vznášejí kvůli za prvé přítomnosti vrstvy vodoodpudivých tuků na těle a končetinách a za druhé díky speciálním chloupkům na špičkách nohou.

Těchto chlupů na zadních nohách hmyzu je tedy hodně, jejich počet přesahuje 16 000 na mm 2. Na nich spočívají vodní šlapadla a zároveň slouží jako mechanismus řízení. Na středních a hrudních končetinách je také hodně chlupů, ale ne tolik. Vodáci si musí vlasy uklízet poměrně často, protože pokud to neudělají, voda smáčí tělo vodníka a ten se utopí.

Účelem chloupků je vytvořit vzduchový polštář, na kterém vodní strider spočívá. Když se pozorně podíváte za slunečného dne, můžete vidět, jak se voda třpytí kolem nohou vodníka – je to jen vzdušný „kokon“ nebo chcete-li vzduchový polštář. Na dně mělké nádrže je vidět stín vodníka – a stín je vždy hustý kolem nohou, i když nohy samotné jsou docela obyčejné – je to stín ze vzduchového polštáře vytvořeného chlupy na končetinách .

Mimochodem, čínští vědci zjistili zajímavou skutečnost – čas od času přestane být stín nohy jasný a pak jej vodní strider přitlačí k přední části těla, kde se objeví žlázy, které vylučují nesmáčivou látku jsou umístěny. Po tomto postupu se stín končetiny opět vyjasní.

Neobvyklé jsou i chlupy vodních striderů, na každém z nich vede žlábek, který brání pronikání vody – do tak malého objemu nemůže prosáknout. Úhel kontaktu vody s povrchem končetin vodníka je asi 168 stupňů, což zabraňuje navlhnutí nohou.

Některé typy vodních striderů se také pohybují pomocí „chemického motoru“. V zadní části těla hmyzu se nachází specializovaná žláza, která vylučuje látku podobnou tuku. Mění sílu povrchového napětí a snižuje ho. Díky tomu se vodní strider pohybuje vpřed díky fyzikálním zákonům. Vodní šlapadlo klouže ve vodní „díře“, kterou vytváří. Když potřebujete vylézt na břeh, uvolňování hydrofobní látky se sníží a vodní šoupátko se vytáhne pomocí kapilárních sil.

Cestovní režim Water strider

Tento hmyz dostal své ruské jméno kvůli skutečnosti, že při pohybu se zdá, že „měří“ vzdálenost ujetou vodou. Jak se však ukázalo, je to pouze jeden způsob pohybu vodního jezdce – to dělá, když se nebojí a nepronásleduje oběť, ale jednoduše se pohybuje po hladině vody.

Většina druhů se střídavě opírá o tři končetiny, zbylé tři posouvá dopředu a tento cyklus opakuje.

Ve chvílích nebezpečí nebo pronásledování kořisti strká vodník špičkami svých prostředních tlapek, které nemají mnoho chlupů, do hladiny, kormidluje zadníma nohama a předními nabírá vodu. Jediná věc je, že přední nohy se nenoří do vody, ale odrážejí se od hladiny vody.

A jako poslední mohou vodní cyklisté skákat po vodě. Ne moc daleko, ale pořád je to na skok. Skáčou v případě nebezpečí – můžete to pozorovat, když se pokusíte vodního šlapače zakrýt dlaní na vodě. Aby unikla, bude nejen „veslovat“, ale také skákat, a to docela aktivně.

Mimochodem, pokud změníte povrchové napětí vody – například pomocí povrchově aktivních látek (povrchově aktivních látek), pak se vodní strider utopí. Proto se nevyskytují v místech, kde se do vod vypouštějí průmyslové odpady – ty totiž mění vlastnosti vody a vodníci (a nejen oni) v takových místech žít nemohou.

Vodní striders prospívají vědě

Skupina čínských vědců vyvinula ultra přesnou metodu měření Archimedovy síly. Tato myšlenka poprvé přišla na mysl čínského fyzika jménem Yu Tian z univerzity Tsinghua v Pekingu.

Za slunečného dne se vědec vydal na břeh rybníka v jednom z parků v hlavním městě Číny. Tam se podíval na vodu a všiml si vodních chodců, kteří vrhali stín. Jak bylo uvedeno výše, stín z jejich tlap se lišil od konfigurace špiček končetin.

Vědec si uvědomil, že to bylo způsobeno zakřivením vody pod vlivem váhy vodního strideru, bez ohledu na to, jak malý byl. A pak si uvědomil, že pomocí stínů vrhaných předměty na hladině vody je možné změřit Archimedovu sílu a tato měření byla mimořádně přesná. Mez citlivosti metody je 1 pikonewton.

„Geometrie stínu, který objekt vrhá na vodu, nám umožňuje velmi přesně vypočítat zakřivení vodní hladiny pod ním, a podle toho určit objem této „díry“ a vypočítat vztlakovou sílu pomocí Archimedova zákona. To vše lze měřit pomocí baterky, průhledné nádoby, vody a jednoduchého fotoaparátu,“ řekl vědec.

Také roboti

Výsledky pozorování čínského vědce pomohly jeho týmu vyvinout koncept robotického vodního strideru. V současné době bylo vytvořeno několik takových zařízení a jedno z nich může dokonce skákat po hladině vody jako skutečný vodní strider.

Prvními tvůrci robotického vodního strideru byl tým ze School of Chemical Engineering and Technology. Vývojáři využili jak výsledky pozorování kolegů, tak vlastní výzkum.

Poté byl vytvořen další robot, jehož hmotnost byla mnohem větší než hmotnost vodního stridera – 11 gramů místo zlomků gramu. Dokáže se pohybovat vodou a dělá to poměrně rychle – až 5 km/h, což je srovnatelné s rychlostí chůze dospělého člověka.

No a dalším názorným příkladem je robotický vodní strider, který vytvořil společný tým výzkumníků z Jižní Koreje a USA. Tento robot velmi připomíná vodního chodce, jeho velikost je asi 7 cm včetně jeho „noh“.

Po hladině vody se nejen pohybuje, ale i skáče, a to pěkně vysoko.

Oblastí použití robotických vodních striderů jsou pátrací a záchranné operace, studium fyzikálních a chemických vlastností vody, monitorování znečištění atd.

Mezi Habrovými čtenáři se snad nenajdou lidé, kteří vodního chodce nikdy neviděli. Jedná se o velmi běžnou čeleď hmyzu, která zahrnuje asi 1700 druhů. Většina je sladkovodní, ale existují i ​​druhy, které žijí na pobřeží moří a oceánů.

Vodní striders tráví celý svůj život na vodní hladině. Pohybují se po něm stejně snadno jako běžný hmyz po souši. Vodní striders, alespoň většina druhů, jsou dravci. Živí se malými organismy, ale nebojí se zaútočit na větší kořist. Někdy nic netušící potěr plave na povrch nádrže a okamžitě je do něj vložena „harpuna“ – proboscis vodního stridera, který vstřikuje žaludeční šťávu do těla oběti a začíná absorbovat živiny. Obecně dobrá zápletka na nenudný film. Ale nejzajímavější na vodním strideru je jeho schopnost běhat po vodě. Jak tento hmyz získal svou superschopnost?

Fyzika a chemie jsou přátelé vodních striderů

Ve většině případů se vodní chlupáči vznášejí kvůli za prvé přítomnosti vrstvy vodoodpudivých tuků na těle a končetinách a za druhé díky speciálním chloupkům na špičkách nohou.

Těchto chlupů na zadních nohách hmyzu je tedy hodně, jejich počet přesahuje 16 000 na mm 2. Na nich spočívají vodní šlapadla a zároveň slouží jako mechanismus řízení. Na středních a hrudních končetinách je také hodně chlupů, ale ne tolik. Vodáci si musí vlasy uklízet poměrně často, protože pokud to neudělají, voda smáčí tělo vodníka a ten se utopí.

Účelem chloupků je vytvořit vzduchový polštář, na kterém vodní strider spočívá. Když se pozorně podíváte za slunečného dne, můžete vidět, jak se voda třpytí kolem nohou vodníka – je to jen vzdušný „kokon“ nebo chcete-li vzduchový polštář. Na dně mělké nádrže je vidět stín vodníka – a stín je vždy hustý kolem nohou, i když nohy samotné jsou docela obyčejné – je to stín ze vzduchového polštáře vytvořeného chlupy na končetinách .

Mimochodem, čínští vědci zjistili zajímavou skutečnost – čas od času přestane být stín nohy jasný a pak jej vodní strider přitlačí k přední části těla, kde se objeví žlázy, které vylučují nesmáčivou látku jsou umístěny. Po tomto postupu se stín končetiny opět vyjasní.

Neobvyklé jsou i chlupy vodních striderů, na každém z nich vede žlábek, který brání pronikání vody – do tak malého objemu nemůže prosáknout. Úhel kontaktu vody s povrchem končetin vodníka je asi 168 stupňů, což zabraňuje navlhnutí nohou.

Některé typy vodních striderů se také pohybují pomocí „chemického motoru“. V zadní části těla hmyzu se nachází specializovaná žláza, která vylučuje látku podobnou tuku. Mění sílu povrchového napětí a snižuje ho. Díky tomu se vodní strider pohybuje vpřed díky fyzikálním zákonům. Vodní šlapadlo klouže ve vodní „díře“, kterou vytváří. Když potřebujete vylézt na břeh, uvolňování hydrofobní látky se sníží a vodní šoupátko se vytáhne pomocí kapilárních sil.

Cestovní režim Water strider

Tento hmyz dostal své ruské jméno kvůli skutečnosti, že při pohybu se zdá, že „měří“ vzdálenost ujetou vodou. Jak se však ukázalo, je to pouze jeden způsob pohybu vodního jezdce – to dělá, když se nebojí a nepronásleduje oběť, ale jednoduše se pohybuje po hladině vody.

Většina druhů se střídavě opírá o tři končetiny, zbylé tři posouvá dopředu a tento cyklus opakuje.

Ve chvílích nebezpečí nebo pronásledování kořisti strká vodník špičkami svých prostředních tlapek, které nemají mnoho chlupů, do hladiny, kormidluje zadníma nohama a předními nabírá vodu. Jediná věc je, že přední nohy se nenoří do vody, ale odrážejí se od hladiny vody.

A jako poslední mohou vodní cyklisté skákat po vodě. Ne moc daleko, ale pořád je to na skok. Skáčou v případě nebezpečí – můžete to pozorovat, když se pokusíte vodního šlapače zakrýt dlaní na vodě. Aby unikla, bude nejen „veslovat“, ale také skákat, a to docela aktivně.

Mimochodem, pokud změníte povrchové napětí vody – například pomocí povrchově aktivních látek (povrchově aktivních látek), pak se vodní strider utopí. Proto se nevyskytují v místech, kde se do vod vypouštějí průmyslové odpady – ty totiž mění vlastnosti vody a vodníci (a nejen oni) v takových místech žít nemohou.

Vodní striders prospívají vědě

Skupina čínských vědců vyvinula ultra přesnou metodu měření Archimedovy síly. Tato myšlenka poprvé přišla na mysl čínského fyzika jménem Yu Tian z univerzity Tsinghua v Pekingu.

Za slunečného dne se vědec vydal na břeh rybníka v jednom z parků v hlavním městě Číny. Tam se podíval na vodu a všiml si vodních chodců, kteří vrhali stín. Jak bylo uvedeno výše, stín z jejich tlap se lišil od konfigurace špiček končetin.

Vědec si uvědomil, že to bylo způsobeno zakřivením vody pod vlivem váhy vodního strideru, bez ohledu na to, jak malý byl. A pak si uvědomil, že pomocí stínů vrhaných předměty na hladině vody je možné změřit Archimedovu sílu a tato měření byla mimořádně přesná. Mez citlivosti metody je 1 pikonewton.

„Geometrie stínu, který objekt vrhá na vodu, nám umožňuje velmi přesně vypočítat zakřivení vodní hladiny pod ním, a podle toho určit objem této „díry“ a vypočítat vztlakovou sílu pomocí Archimedova zákona. To vše lze měřit pomocí baterky, průhledné nádoby, vody a jednoduchého fotoaparátu,“ řekl vědec.

Také roboti

Výsledky pozorování čínského vědce pomohly jeho týmu vyvinout koncept robotického vodního strideru. V současné době bylo vytvořeno několik takových zařízení a jedno z nich může dokonce skákat po hladině vody jako skutečný vodní strider.

Prvními tvůrci robotického vodního strideru byl tým ze School of Chemical Engineering and Technology. Vývojáři využili jak výsledky pozorování kolegů, tak vlastní výzkum.

Poté byl vytvořen další robot, jehož hmotnost byla mnohem větší než hmotnost vodního stridera – 11 gramů místo zlomků gramu. Dokáže se pohybovat vodou a dělá to poměrně rychle – až 5 km/h, což je srovnatelné s rychlostí chůze dospělého člověka.

No a dalším názorným příkladem je robotický vodní strider, který vytvořil společný tým výzkumníků z Jižní Koreje a USA. Tento robot velmi připomíná vodního chodce, jeho velikost je asi 7 cm včetně jeho „noh“.

Po hladině vody se nejen pohybuje, ale i skáče, a to pěkně vysoko.

Oblastí použití robotických vodních striderů jsou pátrací a záchranné operace, studium fyzikálních a chemických vlastností vody, monitorování znečištění atd.

• Vyberte blog
• Populární věda
• Fyzika
• Chemie
• Biologie