Почему Водомерки могут скользить по поверхности воды?

28.02.2018Рубрика: КлопыАвтор: Ирина Васильева

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.

• 2 Продолжительность жизни, стадии развития
• 3 Чем водомерки питаются

  3.1 Видео: как водомерка охотится

Сколько живёт Водомерка?

Размножение: неполный метаморфоз. Питание: насекомые. Продолжительность жизни: 2 года.

Интересные материалы:

Каким по счету в году идет июнь месяц? Какое историческое событие произошло в 1242 году? Какое решение принял Кутузов в 1812 году в деревне Фили? Какое событие было 23 февраля 1917 года? Какое событие произошло 12 апреля 1961 года? Какое событие произошло 5 апреля 1242 года? Какое событие произошло 5 мая 1789 года? Какое событие произошло 7 ноября 1917 года? Какое событие произошло в 1943 году? Какое событие произошло в 490 году до нашей эры?

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 мм2. 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.

Немного физики

Прежде чем раскрывать секрет водомерок, необходимо вспомнить некоторые азы физических свойств воды. Как известно, воздушная и водная среды разделены между собой 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 на поверхности 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 живые организмы. Стоит перейти от физики к зоологии. Как известно, жизнь на границе двух сред обитания отличается весьма заметным преимуществом. Наиболее известными обитателями поверхностей водоемов являются, конечно же, водомерки.

Набор для капельного полива КПК 24 и КПК 24К

Самарское предприятие ООО ПКФ «Исток» выпускает комплекты капельного орошения КПК 24 с капельными лентами. Комплектация КПК 24К отличается тем, что имеет контроллер, то есть подача воды автоматизирована. Система предназначена для подачи воды из резервуара, максимальное давление 1,2 атм, так что к водопроводной сети без редуктора давления подключать нельзя.

• капельная лента длиной 24 метра, рекомендуемая длина одной линии полива — не более 6 метров;
• толщина стенки ленты 0,2 мм,
• расстояние между капельницами 30 см,
• расход воды 1,7 л/час,
• рабочее давление 0,3-1,2 атм.

В комплекте поставляется фильтр для тонкой очистки воды, если загрязнений много, предварительно поставьте гравийный. Способ сборки капельной системы полива стандартный: от крана в нижней части емкости монтируется подающий трубопровод из шланга внутренним диаметром 15 мм (в комплекте нет). Доведя до грядок, шланг разрезаете, вставляете тройник (идет в комплекте), к свободному выходу подсоединяете ленту нужной длины. С другой стороны тройника устанавливается кусок трубы того же диаметра. Его длина — до следующей ленты. Так собираете всю схему, в последней линии полива используется не тройник, а уголок (есть в комплекте).

Набор капельного полива КПК 24

Контроллер в наборе КПК 24К дает широкие возможности по программированию полива. Длительность подачи воды — от 1 минуты до 9 часов 59 минут. Есть шестнадцать программ которые задают частоту полива — от одного до 16 раз в сутки и с точностью до минуты задается время включения в каждый из поливов. Также выбирается в какие дни недели включать воду. Так что система капельного полива КПК 24К действительно автоматическая.

Есть ограничения по минимальному давлению: контроллер будет работать, если давление в системе будет более 0,1 атм (максимальное 4 атм). При подаче воды из бочки он должен устанавливаться на 1 метр ниже выхода из емкости. Тогда проблем с подачей воды не будет. Еще: для магистрального водопровода использоваться должен шланг внутренним сечением 13 мм. Питание обеспечивают две батарейки по 1,5 Вольта или щелочные аккумуляторы такой же емкости.

Потомство

Водяные членистоногие особи размножаются яйцами. Но способ кладки у них заметно разнится. Самка гладыша для откладывания яиц выбирает толщу растительных стеблей.

Гребляки цепляют яйца со своим потомством под глубинными водорослями или на других предметах, расположенных под водой.

Белостома все время держит будущее потомство под присмотром. Женская особь откладывает яйца на спину мужской. Яиц обычно так много, что заполняется вся ее поверхность.

Водяной клоп с яйцами на спине совершает все перемещения (ходит или плавает). До появления личинок будущий отец полностью сосредоточивается на заботе о потомстве.

Самец подбирает необходимый температурный режим для яиц с потомством. Защищает их от других хищников, а также заботится о том, чтобы вокруг кладки всегда хорошо циркулировал воздух.

За время своего жизненного цикла водяные клопы проходят 3 основные стадии: яйцо, личинка, взрослая особь. Появившиеся на свет личинки визуально очень напоминают взрослых особей, но имеют значительно меньшие размеры.

До превращения личинок в полноценную особь происходит несколько линек.

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.

Общая информация о виде

Нужно отметить, что это весьма распространенное насекомое. Водомерка обитает практически повсеместно, за исключением разве что холодных земель Арктики и Антарктики. Ученые причисляют этих существ к семейству полужесткокрылых насекомых, подотряду клопов. На сегодняшний день известно более 700 видов водомерок, которые отличаются не только внешностью и размерами, но и привычным для них образом жизни.

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.

Природные враги

Главными врагами водомерок являются птицы и земноводные. Первые ловят насекомых в тихую солнечную погоду, а вторые умело выслеживают их у кромки берега. Естественно, большого вреда популяции они нанести не могут, но единичным особям явно придется смириться с печальной участью.

Но у этого клопа есть еще один враг – водный клещ. Этот паразит часто поражает спину насекомого, доводя того до полного изнеможения. Зачастую такой симбиоз приводит к смерти водомерки. Да и к тому же она становится опасным источником заражения, способным передать паразита другим особям своего вида.

Примечания

1. [files.school-collection.edu.ru/dlrstore/50d0c166-f35a-4e14-8bf5-8545a19987ae/geris.htm Водомерка Прудовая — Gerris Lacustris]
2. [books.google.ru/books?id=PelhAAAAQBAJ&pg=PT84&lpg=PT84&dq=Gerris+lacustris+%D0%B2%D0%BE%D0%B4%D0%BE%D0%BC%D0%B5%D1%80%D0%BA%D0%B0&source=bl&ots=XGNfQ6_Q7g&sig=F7Onkr0hBDXvNyYH7aWiuWXjTVs&hl=ru&sa=X&ei=jNTYU5qVEMWD4gS97IGYDQ&ved=0CFAQ6AEwCw#v=onepage&q=Gerris%20lacustris%20%D0%B2%D0%BE%D0%B4%D0%BE%D0%BC%D0%B5%D1%80%D0%BA%D0%B0&f=false Быт и нравы членистоногих — Владимир Ползиков — Google Книги ]
3. [animaldiversity.ummz.umich.edu/accounts/Gerris_lacustris/classification/ ADW: Gerris lacustris: CLASSIFICATION]
4. ↑ 12
   [www.itis.gov/servlet/SingleRpt/SingleRpt?search_topic=TSN&search_value=103846 ITIS Standard Report Page: Gerris lacustris]
5. [dic.academic.ru/dic.nsf/dic_biology/948/ Водомерки]
6. [www.naturespot.org.uk/species/water-measurer Water Measurer — Hydrometra stagnorum | NatureSpot]
7. ↑ 12
   [www.rspb.org.uk/wildlife/wildlifegarden/atoz/p/pondskater.aspx The RSPB: A to Z of a Wildlife Garden: Pond skater]

Гастрономическая ценность

В Таиланде белостомы – настоящий деликатес, подают их в жареном или сушеном виде. Вкус напоминает что-то среднее между курицей и креветкой. Вытяжку из анальных желез насекомого используют в качестве вкусовых добавок к некоторым видам соевого соуса.

Семейство водяных клопов включает в себя шесть разновидностей, причем непохожих друг на друга. Они имеют размер тела от 2 мм до 12 см.

Ведут исключительно водяной образ жизни, и все являются хищниками. Наиболее известными водяными клопами являются водомерка и гладыш.

Клоп водомерка

Существует около 700 разновидностей клопов водомерок,

которые отличаются друг от друга цветом и размерами. Это насекомое имеет длинное вытянутое тело, которое может быть от 1 мм до 3 см. От него отходят три пары ног. Передние – короткие, необходимы для захвата добычи и регулирования скорости движения. Средние и задние ноги используются для передвижения и
имеют длину в 1,5-2 раза большие
, чем тело водомерки.

Почему клопы водомерки не тонут, а бегают по поверхности воды?

Насекомые удерживаются на поверхности воды за счет силы ее натяжения. На голове клопа находятся специальные усики, которые могут ловить даже слабейшие колебания водной глади. Ротовой аппарат являются колюще-сосущим, и используется для высасывания содержимого жертвы.