Отвечает Тян Эля.
На вопрос "Кто лучший пловец(из насекомых) по поверхности водоёма?" ответ был предоставлен пользователем Гость по предмету "Биология". Чтобы ознакомиться с ответом нажмите кнопку "Показать ответ"
Показать ответ
Ответов: 1
Ответов: 1
Ответов: 2
Ответов: 2
Ответов: 1
Ответов: 1
Ответов: 1
Ответов: 2
Ответов: 1
Ответов: 1
uznavalka.pro
Д. ГладышевЖурнал «Аквариум» №1, 1993 г.
Когда сидишь на берегу водоема, невольно становишься свидетелем разнообразной жизни его обитателей. В воде и на ее поверхности снует, суетится множество живых существ. Обычно любители аквариума, увлеченные всякой экзотикой, не жалуют водных ‘букашек’. А между тем, при пристальном к ним внимании, можно раскрыть немало любопытных тайн природы.
Что мы знаем о поверхности воды? Чаще всего то, что это граница между воздушной и водной средами обитания. Внизу — вода, наверху — воздух. Ну еще, что газы — кислород, азот, водород — диффундируют из одной среды в другую, а молекулы воды при испарении попадают в воздушную среду.
Но граница этих двух сред не так проста, как кажется: более разреженная атмосфера, соприкасаясь с более плотной гидросферой, образует поверхностную пленку воды. Чтобы убедиться в существовании этого любопытного физического явления, можно проделать традиционный опыт: обмазать жиром иголку и осторожно опустить ее на воду. Если бы поверхностной пленки не было, стальная игла сразу бы утонула. Но пленку тяжелая игла не разрывает (она ведь из-за жира не смачивается водой), а только прогибает ее.
Итак, поверхностная пленка существует, хотя и не видна. Но если есть биотоп — специфический участок среды обитания, значит, должны быть и обитатели,приспособленные именно к его особенностям. Познакомимся с некоторыми из них.
Первый — это всем знакомый клоп-водомерка. Широко расставив четыре длинные тонкие ноги (еще пара передних хватательных ног невелика и ее плохо видно), он размеренно скользит по поверхности. Но может и стремительно убежать по той же поверхности: водомерка никогда не ныряет, не погружается в водную среду. Почему же она не тонет? По той же причине, что и жирная игла: лапки насекомого смазаны жирным секретом, они не пробивают поверхностную пленку, а только прогибают ее. Это хорошо видно, когда водомерка в солнечный день скользит на мелком месте над песчаным дном: тень от нее не повторяет контуры тонких ног, кажется, что на лапки надеты широкие овалы вроде таежных лыж-снегоходов. Такую тень и дает продавленная ногой поверхностная пленка. Средняя пара ног водомерки — движитель, они гребут (если можно сравнить движение по пленке с плаванием), задние — рулят. Глаза выпуклые, торчат шариками по краям маленькой головки. Благодаря круговому обзору ни одно мелкое насекомое, упавшее на воду, не будет упущено. Водомерка тотчас устремляется к барахтающейся добыче и схватывает ее передней парой ног. Челюстей у клопа нет, есть хоботок. Он находит щель между хитиновыми покровами добычи и начинает высасывать содержимое. На поверхности воды встречаются две разновидности водомерок: взрослые, имеющие длинное, как лодочка, тело, сверху серое, прикрытое сложенными крыльями, и личинки — еще без крыльев, с членистым укороченным брюшком. Водомерки обычно первыми осваивают водоем: летая, высматривают водную поверхность, садятся на берегу, чтобы не окунуться (тогда они становятся беспомощными и могут утонуть), а уже с берега ловко прыгают в воду. Казалось бы, такие неустойчивые бегуны по воде должны предпочитать спокойные водоемы. Но водомерки обитают и в бурных горных речках, и даже в открытом море. На Кавказе встречаются бескрылые водомерки велии. Они ловко бегают по стремительному потоку против течения, поперек него, а могут бегать даже… задним ходом.
Другой обитатель поверхности воды — маленький черный жучок вертячка, прозванный так за пристрастие к круговым движениям на воде. Спинка блестящая, несмачиваемая. Жучки обычно скапливаются стаями и медленно кружат, но если их вспугнуть, начинают стремительно носиться все теми же кругами. Могут и нырнуть — для этого из-под жестких надкрылий жучок стравливает воздух и сразу становится тяжелее воды. Про жучка вертячку нельзя сказать, что он — обитатель поверхностной пленки, он живет как бы разрезая ее: часть тела погружена в воду. Когда-то предки вертячки жили на суше и, как все насекомые во взрослой форме, имели членистые ноги. Но, перебравшись в воду, постепенно утратили их (у личинки они есть): две задние пары ног превратились в превосходные весла, членики изменились, стали пластинками. Сжав пластинки и волоски на них, жук заносит ногу вперед, а когда гребет — пластинки и волоски раскрываются. Только этого с берега уже не увидишь, наблюдать надо в аквариуме. Но жизнь вертячки все-таки напрямую связана именно с поверхностью воды: питается жучок в основном падающими на воду насекомыми. Не пропустит съедобную мелочь и в воде. Как же он видит и над водой, и в воде, если в обеих этих средах преломление световых лучей разное, а значит, нужна и различная, фокусировка органов зрения? Природа вышла из затруднения, снабдив вертячку… четырьмя глазами. Каждый глаз разделен горизонтальной перегородкой как раз на уровне поверхности. Нижняя половинка смотрит вниз, верхняя — вверх. Обе они выпуклые, так что и вниз и вверх получается прекрасный обзор. А короткие усики жучка напрямую связаны уже с поверхностной пленкой, они не протыкают ее, а лежат кончиками на ней. Когда насекомое — комар, муха, поденка — падают на воду, от их барахтанья по пленке бегут ударные волны. Их-то и улавливают усики вертячки. И о добыче предупреждают, и об опасности: по мощности волн жук определяет размеры того, кто их производит. Вертячки любят тихие заводи, но могут стремительно носиться и по горным потокам.
Водомерку трудно поселить в аквариуме, а вертячки живут в большом комнатном водоеме по многу месяцев. Надо только аквариум закрывать, ведь это маленькое блестящее существо еще и великолепно летает.
Если населена эта сторона поверхностной пленки, надо полагать, что и та, нижняя, тоже не без жильцов. Один из них — тоже известный обитатель водоема клоп гладыш. О нем много написано, и все знают, что этот чудак постоянно плавает брюшком кверху. Так как поверхность воды при взгляде снизу серебристая, а сверху-темная, многие обитатели вод, в том числе большинство рыб, имеют темную спинку и светлое брюшко. Раз гладыш плавает ‘наоборот’, значит, у него и маскировка соответствующая: брюшко темное, а спинка светлая. Но почему гладыш так плавает? Да потому, что он ‘специализирован’ на питании упавшими в воду насекомыми: когда ноги наверху — ими удобнее хватать добычу. Гладыш хватает барахтующуюся на воде жертву снизу, водомерка и вертячка — сверху. А теперь давайте присмотримся к поверхности воды, когда из глубины к ней подплыл гладыш. Попытаемся расположиться у аквариума так, чтобы сбоку было видно то место, где, расставив задние ноги-весла, застыл этот клоп. При хорошем освещении поверхности видно пять бугорков: четыре одинаковых и один отличный от других. Последний — изгиб поверхностной пленки вокруг дыхалец клопа (они у него на конце брюшка и, естественно, прорывают поверхностную пленку, открываются в атмосферу). А четыре бугорка — это четыре ноги, упершиеся и прогнувшие (но не прорвавшие) пленку в воздушную среду. Клоп не просто упирается ими, он ‘слушает’. На концах этих ног — щеточки, способные уловить колебания на поверхности, производимые упавшими в воду насекомыми. Уловил, развернулся в нужном направлении, определил ногами размер источника колебаний и принял решение: либо вперед, на охоту, либо в глубину — спасаться.
И еще один жилец на поверхностной пленке, опять же снизу. Личинка тоже водного клопа — ранатры. Тоненькая, как палочка, а ноги длинные. Пловец из нее, как и из взрослого клопа, никудышный: перебирает четырьмя тонкими ножками и медленно продвигается в воде. Взрослая ранатра больше сидит на камышинке, карауля добычу, а увидев, хватает передней парой ног, превращенных в мощные рычаги. Личинкам такая пассивная охота не подходит, им ведь расти надо. Они стоят на одном месте, но не на камышинке, а на поверхностной пленке, стоят вниз головой, упираясь и не прорывая, четырьмя ногами. А на концах этих ног — щеточки, как у гладыша, для улавливания информации о происходящих на поверхности воды событиях: где, кто, какого размера барахтается в воде. Если размер подходящий, бегут к добыче со всех ног по поверхностной пленке, как по паркету, только вниз головой. Взрослый клоп-ранатра не бегает по пленке, но связи с поверхностью не теряет. Сидит на камышинке час, два, день… А дышать-то надо. Клоп сидит вниз головой, а к поверхности выставляет тонкую трубку из двух желобков, через которую к дыхальцам поступает воздух. Но камышинка качается от волн и ветра. Как же клоп ориентируется относительно поверхности? А для этого по краям каждого сегмента брюшка у ранатры имеется по пятнышку. Это — тончайшие мембраны: чуть меняется глубина, они уже сигналят в мозг. Качается камышинка — то правая сторона клопа оказывается чуть глубже, то левая. А трубка-воздуховод как приклеена к поверхности…
Да, немало любопытного можно заметить с берега реки или озера. Но еще интереснее все это наблюдать в аквариуме. Надо только уметь увидеть.
www.paludarium.ru
Удивителен тот факт, что 90% энергии человека при плавании расходуется на согревание организма. Можно ли похудеть занимаясь плаванием? Ответ очевиден. И это наш факт номер 1.
В нашей статье вы ознакомитесь с «бонусами» от занятия спортивным плаванием. Простым языком расскажем вам о плавании и все что с ним связано.
С Вами Runtofinish и наш материал о том, что находится между небом и дном бассейна (водоема), и как этому нашли применение из древне и в наши дни.
Содержание статьи
Плавание – способ передвижения в воде, пожалуй, наряду с пешей ходьбой и бегом, самый древний.
При передвижении в водоеме пловец испытывает на себе сопротивление водной среды, чувствует усталость, но у него есть мотивация, которая движет его вперед, заставляя рассекать гладь поверхности.
В давние времена, плавание – это всего лишь способ попасть из точки А в точку Б, добыть пищу «на воде».
Сейчас в плавании, кто быстрее на отрезке дистанции, кто выносливей на протяжении марафона, тот и победитель, тот обновляет свой личный рекорд, ставит новый и всходит на пьедестал.
Из точки А в точку Б переплывают больше ради удовольствия нежели, чем для необходимости.
Кстати, никто не отменял тот момент, что просто уметь держаться на поверхности воды, плыть или плыть красиво, заставляя задерживать взгляды отдыхающих на выверенные движения пловца – также хорошая мотивация учиться плавать.
Как видно, мотивация идет плечом к плечу с плаванием.
Если нет мотивации, то, скорее всего вам не интересно плавание или вы в плавании профессионал до умопомрачения, этакий «гуру», который получает сверх удовлетворения от процесса.
Факт номер 2. Регулярное плавание способствует укреплению и развитию сердечно-сосудистой и дыхательных систем. Этот факт, касается и таких циклических видов спорта, как бег и велосипед, где регулярные нагрузки способствуют укреплению мышцы сердца и требуется «поставленное» дыхание.
Дыхание в плавании характеризуется быстрым и глубоким вдохом и медленным выдохом. Такой процесс обеспечивает хорошую работу грудного отдела позвоночника и грудных ребер, а также существенно увеличивает вентиляцию легких.
Сопротивление воды. Плотность воды больше, чем у воздуха, но гораздо меньше, чем у дерева, который на дне нашего водоема. Эти свойства воды позволяет выполнят очень важные действия в воде:
Это один из самых энергозатратных видов спорта. Организм расходует топливо не только на передвижение вплавь по «голубой» дорожке, но и на согревание.
Силовая нагрузка, работа над выносливостью и техникой плавания, позволит вам быть быстрее, сильнее, экономичней. После хорошей, плодотворной тренировки, вы всегда чувствуете приятную усталость!
Факт номер 3. Плавание делает вас гибким. Выполняя необходимые упражнения на растяжку перед тренировкой, вы не только совершенствуете технику, но и гибкость тела.
Умение оказывать давление на воду, скользить в воде, эффективно использовать всю «глубину» подводной части гребка, правильно дышать и поставить дыхание – задача тренера и весь смысл тренировочного процесса.
Именно, совершенствование стилей плавания приводит к обновлению мировых и олимпийских рекордов.
Этот процесс необратимый. То, что раньше выполняли мастера спорта, сейчас норматив плавания на уровне 1 взрослого разряда.
Те рекорды, которые еще не так давно, в Риме, были поставлены пловцами, которые использовали гидрокостюм, сейчас «падают» и обновляются, после отмены использования гидриков.
Факт номер 4. В плавании задействуются практически все группы мышц человека. Занятия в бассейне укрепляют мышечный корсет, что позволяет правильно формироваться скелету и удерживать внутренние органы в естественном положении. Красивая осанка уже не за горами!
Только тренер даст объективную оценку происходящему в бассейне и на открытой воде. Тренер – это взгляд со стороны на пловца и изнутри на процесс.
Корректировка техники, постановка техники с нуля, составление программ тренировок. Доверьтесь профессионалу со стажем, не забивайте себе голову лишней информацией. Ваша задача выполнять постановки тренера, совершенствуя технику.
Со временем, когда вы начнете ощущать всю прелесть занятия данным видом спорта, к вам придет чувство «воды».
Это как чувство футбольного мяча, которые испытывает футболист, как чувство конька, испытываемое фигуристом и хоккеистом, как чувство прыжка – парашютистом.
Это приходит только с опытом, это реально бесценное чувство – ощущать себя в воде, свое положение, скольжение, гребок руками и толчок ногами.
Факт номер 5. Трехмерная графика спорта. Длина, ширина, глубина. Глубина – это отличие данного вида спорта. Процесс плавания идет на поверхности воды и под ней, на глубине, там, где происходит захват, подтягивание, основная фаза гребка и концовка, там, где ноги описывают сердцеобразные либо дельфинообразные движения.
После плавания. Баня и массаж. После изнурительной тренировки рекомендуется баня. Как средство для восстановления она способствует:
Массаж сразу после бассейна позволит снять накопившуюся усталость в мышцах, способствует усиленному кровообращению во внутренних органах и мышцах. Массаж перед стартом позволит привести в мышцы в тонус и сосредоточится на результате.
Факт номер 6. Находясь в воде человек, подобен космонавту на орбите, где отсутствует сила притяжения. Так, на пловца вода действует с силой выталкивания, позволяя ему находиться, как в невесомости, что снижает нагрузку на позвоночник и суставы. Морская вода делает это гораздо эффективней. Спина «разгружается», появляется легкость в движении суставов, увеличивается амплитуда их движения.
В каких случаях занятие плаванием противопоказано.
В случаях кожного пореза, трудностей дыхания, головной боли от посещения бассейна лучше воздержаться.
Уметь плавать само по себе, уже здорово! Плавать быстро и показывать результат – это уже хорошее достижение.
Плавание, как первый этап триатлона, как самостоятельный заплыв на открытой воде – это совершенно другая история. Здесь одних навыков «бассейна» не хватит, но об этом у нас есть отдельная статья.
Так что же может стать мотивацией для вас, чтобы рассекать водные просторы водоемов нашей страны?! Интересно знать.
Пока вы рассуждаете над вопросом, мы вам расскажем историю о необычно человеке, любовь к плаванию которого, сделал его знаменитым на весь мир.
Мартин Стрел – один из самых великих спортсменов нашей планеты. И это не просто слова. Он установил ряд планетарных рекордов в плавании на сверхдлинные дистанции. Профессиональный гитарист.
Его миссия привлечь внимание окружающих к ужасному экологическому состоянию природы на планете Земля, и в частности к загрязнению рек, мировой значимости.
Мартин и его спортивные достижения.
Рекомендации Мартина по заплывам в реках:
Мартин достаточно философски относится к старости, утверждая, что её нет. Старость – это у нас в голове. Питайся правильно, проводи регулярные физические упражнения и окружай себя хорошими людьми.
Мартин вспоминает, что когда был еще совсем юным, вода в водоемах была настолько чистая и прозрачная, что в ней водилась живность. Однако постепенная урбанизация свела на нет чистоту этих водоемов. Рыбы и крабы погибли, водоросли исчезли.
В те годы, я сделал для себя вывод, что плавание может привлечь внимание к данной проблеме. Наши внуки нас не поймут, если мы не предпримем усилия, чтоб остановить «гибель» рек.
Так может ли быть интересным для вас найти в плавании источник мотивации, источник глобальной цели, которая заставит мир взглянуть на вас и вашу идею?!
Если вы хотите подготовиться к полумарафону, марафону или же IRONMAN, то приходите в школу RUNTOFINISH.RU. У нас вы будете тренироваться с опытным тренером, ученица которого занимает лидирующие позиции в мировом рейтинге триатлона.
Вы будете получать тренировки по бегу, плаванию и вело, кардио-силовые тренировки и комплекс упражнений по ОФП.
Также сможете выиграть ценные призы в наших конкурсах и даже целый слот (билет на IRONMAN).
runtofinish.ru
Подойдем в погожий, солнечный день к берегу небольшого пруда. Издали он кажется безжизненным. Его поверхность спокойна; ни волн, ни малейшего движения на ней не заметно. Но присмотревшись, увидим спустя минуту, что этот заглохший, тихий пруд полон жизни. Испугались наших неосторожных шагов и шлепнулись в воду две-три зеленые лягушки. Загребая задними лапками, они ушли на дно пруда и притаились там среди тины. Быстро пронеслась мимо нас стрекоза, а вот и другая, и третья. По поверхности пруда скользят на широко расставленных ножках водомерки. Их обычно называют «водяными пауками», но это неправильно. На самом деле это водные клопы. У водомерки, как и у обычного постельного клопа, длинный и острый хоботок, которым она высасывает сок из добычи. Подпрыгивая над водой, она ловит мелких комаров и мошек или поражает своим хоботком крошечных рачков, плавающих у самой поверхности воды. Сцепление частиц воды у поверхности больше, чем в толще водоема. Поэтому на своей поверхности вода образует более плотную пленку. По этой поверхностной пленке и бегают водомерки, словно конькобежцы по льду.
Блестящий жучок вертячка еще быстрее водомерки описывает по поверхности пруда спирали и круги. Он не только скользит по воде, но и ныряет вглубь. У этого жучка интересная особенность: каждый глаз у вертячки двойной — одна половина его смотрит вверх, в воздух, другая — под воду. Поэтому поймать вертячку сачком очень трудно.
А вот еще хороший пловец. От водных жучков его легко отличить: тело его как бы обтянуто серебристой пленкой воздуха. Это водный клоп гладыш. Плавает он на спине брюшком вверх и на добычу свою — на личинок насекомых, на головастиков — нападает, как акула, снизу.
Есть в пруду обитатели, которые периодически подплывают из глубины к поверхности, чтобы подышать или даже набрать запас воз духа. Таков, например, большой жук плавунец. Он поднимается из глубины, загребая задними широкими лапками-веслами, выставляет наружу кончик своего брюшка, набирает воздух в полость под надкрыльями и через несколько минут снова ныряет вглубь.
Поднимается к поверхности за воздухом и водная улитка прудовик. В толще воды она плавать не может и медленно ползет вверх по стеблю растения. Наверху прудовик отделяется от стебля и долго плавает, подвесившись снизу к поверхностной пленке широкой площадью своей «ноги». Раскрыв дыхательную трубочку, прудовик набирает в свое тело воздух. Если тронуть прутиком плавающую у поверхности улитку, ее мясистая «нога» съежится, сцепление с поверхностной пленкой нарушится и прудовик погрузится на дно. Помогает прудовику плавать у поверхности и обильное выделение слизи, которая тянется за ним, как серебристая дорожка.
Но многим водным животным не нужно добираться до поверхности воды, чтобы дышать. Они дышат воздухом, растворенным в воде. Так дышат, например, длинная черноватая пиявка, водные личинки стрекоз, ручейников и других насекомых, ракушка беззубка, сидящая глубоко в донном песке.
А сколько в пруду мелких рыбок Стайки верховодок, или, как их иначе называют, малявок, блестят серебристой чешуей у самой поверхности воды. Стоит упасть на воду какой-нибудь мошке — вся стайка бросается, чтобы схватить ее.
Все это можно увидеть, стоя неподвижно на берегу. А если половить среди растительных зарослей сачком, можно наполнить аквариум школьного живого уголка десятками живых существ. Наблюдая за пресноводными: животными в аквариуме, можно многое узнать об их жизни в природе.
pandia.ru
ПЛАНИРОВАНИЕ
Где разумнее всего строить пруд? Обычно общие границы можно очертить сразу – исходя из особенностей ландшафта, собственных пожеланий относительно близости к дому и так далее. Это так называемые локальные факторы. А вот при более детальном планировании нужно учесть 3 самых что ни на есть глобальных факторов.
Солнечный свет
Падающие листья
·Направление ветра
· Учитывая все эти факторы, нужно определить:
ПЛАВАТЕЛЬНАЯ ЗОНА
Рассмотрим процесс на примере плавательного пруда SWIMPOND от компании Oase.
Роем котлован и заливаем фундамент всей конструкции. Для заливки необходимо использовать влагостойкие марки бетона.
Когда бетон полностью застынет, формируем каркас места для свободного плаванья, а в береговой зоне – железобетонный каркас для системы фильтрации, техническую камеру.
Бетонируем дно.
Закладываем в стенки трубы и кабель-каналы для дренажа и фильтрации.
ЗОНА РЕГЕНЕРАЦИИ·
Засыпаем грунтом и выравниваем зону регенерации слой за слоем, создавая рельефы береговых зон и глубин. Очищаем поверхность от остатков камней и корней.
Засыпаем зону регенерации слоем песка толщиной 2−3 см и уплотняем.
Заливаем фундамент будущей лестницы.
Делаем капиллярное заграждение, другими словами – запруду, которая будет препятствовать просачиванию воды из зоны регенерации в зону плавания (в случае работы с Swimpond все необходимые материалы входят в комплект.
Закладываем на всю поверхность пруда нетканый материал (специальную пленку).
Сверху покрываем мембраной из ПВХ или EPDM – этил-пропиленового каучука.Этот материал обладает высокой атмосферо- и износостойкостью, в данном случае используется в качестве гидроизоляции.
Вокруг зоны плавания делаем бортик из лиственницы – эта порода хорошо переносит контакт с водой. В бортики встраиваем подсветку, работающую на напряжении 12 В (трасформаторы к ним размещаются в технической камере для фильтров).
СИСТЕМА ДРЕНАЖА
СИСТЕМА ФИЛЬТРАЦИИ
Устанавливаем систему фильтрации, подсоединяем все элементы жизнеобеспечения пруда: фильтры, насосы, подсветка, скиммеры.
ЗАПУСК
РЕКОМЕНДАЦИИ ПО РАСТЕНИЯМ
Растения для аэрации дна и воды.
Растения, уменьшающие количество взвешенных частиц – Nymphea, водяная лилия (кувшинка). С бактерицидными свойствами: Alisma plantago-aquatica (шлемник широколистный) и Mentha aquatica (мята водяная)
Пруд готов – ныряйте!
Статья подготовлена по материалам компании «Фонтан»
www.peredelka.tv
Водная гладь пруда с водомерками обманчива своей недвижностью: самцы этих насекомых создают поверхностные волны с частотой 35−45 герц, чтобы отпугнуть соперников со своего участка, или 2−5 герц — чтобы привлечь самок. Одни ухажеры обзаводятся единственной подругой, другие — считают своими женами всех самок, заплывших на их участок, третьи — всех, кого заметят по курсу движения. А то устраивают токовища, на которых выясняют, кто из них самый из самых. Добиваясь благосклонности избранницы, самцы проявляют завидную настойчивость и изобретательность. Бывает, свадьба для самки заканчивается и летальным исходом. Вот она и отбивается изо всех сил от ухажера, который ей еще и паразитов (клещей) норовит занести. Да и на поверхности с ним, пусть самец и мельче, устоять тяжелее. Потому она взбрыкивает, шипами его колет. Однако, как выяснили биофизики, уступить для самки все-таки проще, чем убежать. Определили они это по ее тяжелому дыханию, замерив количество поглощаемого кислорода и выделяемого углекислого газа.
Водомерок обычно сравнивают с конькобежцами, но способов передвижения у них на самом деле два, и ни один из них на коньковый ход не похож. Клопики могут разгуливать по поверхности, попеременно опираясь на три лапки, как делают все наземные шестиножки. Только на воде, благодаря силам поверхностного натяжения, под каждой ножкой образуется упругая лунка, которая толкает опорную конечность обратно вверх, помогая водомерке шагать. Если же клоп удирает от хищника или, наоборот, спешит первым успеть к обеду, то он гребет с помощью средней пары конечностей. Именно гребет, разводя лапки в стороны и делая маховое движение «лопастями весел». Затем «сушит весла», вытянув ножки вдоль тела. Правда, мы на гребном судне погружаем лопасти весел в воду, а водомерки упираются своими лопастями в поверхность воды. Ведь эта пограничная среда представляет собой идеально ровную, пружинящую площадку. Конечно, не для всех, а для тех, кто ростом мал и почти невесом. Распространенные у нас рыжеватая водомерка и прудовый бегун изредка достигают длины 1,7 сантиметра; лишь вьетнамская гигантская водомерка в два раза больше (а с вытянутыми лапками и вовсе достигает почти 18 сантиметров). Впрочем, плотность тела даже у самых мелких из них превышает плотность воды. И все бы водомерки потонули, если бы не обзавелись множеством хитрых приспособлений, чтобы, будучи в воде, оставаться сухими.
Доктор Ху и его робомерка. Особенности строения и передвижения обитателей пограничной среды в последние десять лет пристально изучал биомеханик Дейвид Ху из Лаборатории биолокомоции в Джорджийском технологическом институте на пару со своим руководителем Джоном Бушем из Массачусетского технологического института. Фамилия Ху созвучна имени главного героя английского телесериала, вот уже 50 лет идущего по всему миру, — гуманоида доктора Ху, который на машине времени, размещенной в обычном полицейском фургончике, путешествует по Вселенной и борется с клопоглазыми монстрами. Так во всяком случае сказано в анонсе фильма. Наш доктор Ху с помощью не менее сложного, чем пресловутая машина времени, оборудования, которое отчасти сам и изобретает, клопоглазых монстров исследует, а увиденным делится в научных публикациях и на своем сайте — Hoogle.
Доктор Ху с профессором Бушем и разгадали парадокс нетонущей водомерки. Во-первых, внешний слой на шкурке насекомого состоит в основном из водоотталкивающих жиров. Во-вторых, если присмотреться в солнечный день к водомерке, то кажется, что вся она сияет. Даже лапки — будто не касаются воды, а покоятся на мерцающих сферах. Иллюзию создает покров из волосков на тельце клопика. На кончиках его задних лапок, которые упираются в водную поверхность и служат рулем, волоски растут особенно густо (до 16 тысяч штук на квадратный миллиметр) и под наклоном, поэтому между волосками образуется воздушная пазуха. Свой «мех» водомерки берегут: расчесывают его лапками. А чтобы в этот момент не упасть, опираются на антенны или на хоботок. Если волосики постоянно не расправлять, сразу утонешь.
Каждый волосок сам по себе тоже не гладкий: по его поверхности сбегает спиральный желобок. А вода, благодаря все тем же силам поверхностного натяжения, не может просочиться в емкость всего 200 нанометров глубиной. Чтобы водяная капля растеклась по некой твердой поверхности, угол ее соприкосновения с поверхностью должен быть острым (менее 90 градусов), а угол ее соприкосновения с волоском водомерки из-за нанорельефа всегда остается тупым. Бывают же в природе случаи: чем тупее — тем лучше! Кстати, по показателю «поверхностной тупости» волосатые ножки водомерки занимают первое место — 168 градусов. (Для сравнения — данные по другим несмачиваемым материалам: лист лотоса — 160 градусов, перо утки — 150, тефлон — 120.)
Благодаря строению лапок водомерка как бы зависает над водой на воздушной подушке. Но стоять — еще не плыть. Те же самые структуры, которые не дают водомерке утонуть, помогают ей грести. На средних ножках насекомого волосков меньше, а самые их кончики не имеют жировой защиты. Водомерка, расставив эту пару лапок, буквально протыкает поверхность водоема волосками и налегает на «весла», а желобки создают дополнительную опору. При гребке за лапками-веслами образуются микрозавихрения, которые и толкают клопика вперед. Скорость он развивает до 1,5 метра в секунду, или 5,4 километра в час. Вроде бы немного, но за секунду насекомое преодолевает расстояние в 100 длин собственного тельца. Человеку-пловцу среднего роста, чтобы сделать то же самое, пришлось бы разогнаться до 640 километров в час — скорость реактивного самолета! На скорости водомерка способна перепрыгивать через препятствия или выскакивать на берег. Однако все это возможно только в чистой воде: если пруд загрязнится, особенно мыльным раствором, сила поверхностного натяжения изменится, и все водомерки пойдут ко дну.
Изучив это насекомое в деталях, доктор Ху создал из обычной алюминиевой банки, эластичного бинта и кусочков проволоки Robostrider — робомерку, которая бегает по водной поверхности, гребя средней парой проволочных лапок. «Насекомые вдохновляют нас на новые конструкторские решения и помогают постичь принципиальные ограничения различных способов передвижения по скорости и эффективности», — считает ученый.
Химия жизни. Однако не все водомерки полагаются на силу своих мышц. Самые мелкие — мезовелии и микровелии — настоящие химики. Они выделяют из железы, расположенной в задней части тельца, капельки жироподобного вещества, которое, попадая в воду, снижает силу поверхностного натяжения. Позади насекомого пленка как бы «провисает» и, в соответствии с законами физики, водомерку утягивает в сторону сильнее «натянутой» поверхностной пленки, то есть вперед.
Недавно физхимики во главе с Хуа Чинем из финского Университета Аальто вместе с израильскими коллегами разработали судно, ходящее по воде с помощью этилового спирта, который тоже влияет на поверхностное натяжение. Корпус судна построен из легкой наноцеллюлозной мембраны, позволяющей спирту просачиваться наружу из резервуара, расположенного в задней части, то есть на корме. «25 микролитров горючего достаточно, чтобы судно двигалось целый час со скоростью 2 сантиметра в секунду, — рассказывает один из участников проекта Робин Рас. — Весьма эффективно! » Остается добавить, что размер плавсредства пока ненамного превышает водомерку, взятую за образец.
Мезо- и микровелиям, в отличие от более крупных собратьев, приходится решать еще одну проблему: как выйти на берег? Ведь благодаря все тем же силам поверхностного натяжения в месте контакта жидкости и твердого тела образуется мениск, который для всякого мелкого существа становится практически неприступным, крутым и скользким склоном. Большие водомерки это препятствие просто перепрыгивают, а мелкие вынуждены на него карабкаться. Правда, и здесь им на помощь приходят законы природы: под лапками насекомых на поверхности воды образуются небольшие лунки, которые благодаря капиллярным силам притягиваются друг к другу (словно пузырьки в игристом вине, благодаря чему хорошее шампанское пенится). Клопику остается только втыкать острые, втяжные как у кошки, коготки в водяной склон, и капиллярные силы, словно эскалатор, вытянут его на самый гребень.
А жуки-вертячки в погожие дни ловко скользят по поверхности, загребая двумя задними парами лапок, на которых даже волоски превратились в дополнительные лопасти. В пасмурную погоду они предпочитают отсиживаться под водой. Передними длинными ножками вертячки хватают жертву, сообща нападая даже на крупных насекомых. Выслеживая добычу, жучки смотрят сразу и в воду, и поверх нее (глаза разделены вдоль перемычкой), но в основном — с помощью щетинистых антенн, лежащих на воде, улавливают волны, отраженные от других предметов. Эти волны они, постоянно двигаясь, сами и испускают. Лихие повороты насекомые закладывают, поочередно распрямляя ножки или надкрылья, что увеличивает лобовое сопротивление жука. Всего за секунду вертячка может совершить 12 полных оборотов вокруг своей оси. В период ухаживания «мужуки», словно городские пижоны на полугоночных «феррари», быстро разгоняются, резко разворачиваются под острым углом, а затем медленно проплывают мимо самки. «Жукщины» в это время выписывают на воде красивые архимедовы спирали.
Шлепая лапами. Все водомерки, даже самые крупные из них, — существа довольно легкие на подъем. Может быть, поэтому они, почти единственные среди миллионов видов насекомых, освоили соленые океанские просторы. Морские водомерки никогда не выходят на сушу и даже яйца откладывают на плавающие предметы — перья птиц, скорлупу орехов. Эти существа нападают на добычу в сотню раз крупнее себя: высасывают жутко ядовитых сифонофор.
Пауки-рыболовы также владеют искусством ходить по воде. Их масса не намного больше, чтобы создать им массу проблем: эти членистоногие, подобно водомеркам, способны шагать по водной глади или скользить по ней, загребая второй и третьей парой лапок. Паучье тельце тоже покрыто несмачиваемым слоем и густыми волосками. Но большая площадь тела позволяет паукам еще и парусить, дождавшись сильного порыва ветра и привстав на задних ножках. Кроме того, они умеют галопировать по водной глади: для этого пауку требуется с силой шлепнуть когтистой лапкой по поверхности, где на мгновение образуется пружинистая воздушная ямка, задняя стенка которой и толкнет лапку вместе с хозяином вперед — с силой, равной силе удара. Паук подскакивает вверх на 7 сантиметров и на полсекунды зависает в воздухе.
Самые крупные водоходцы — дельфины: при весе свыше 250 килограммов афалины умеют балансировать на водной поверхности, опираясь на хвостовой плавник.Именно таким способом «шлепок — толчок — выход» передвигаются по водной глади и гораздо более крупные животные — от ящериц до лебедей и дельфинов. Вот только стоять на поверхности, подобно водомерке, никто из них не способен. Главное, чтобы в момент шлепка лапа-поршень опиралась на поверхность воды вертикально: так генерируется подъемная сила, а направляющий момент ей придает толчок от задней стенки ямки. Василиск не единственная ящерица, которая бегает по воде: то же умеют делать мелкие зеленые игуаны и анолисы, но лишь василиски занимаются этим от рождения, когда весят всего 2 грамма, до времени полукилограммовой зрелости. Они встают на задние лапы и развивают скорость до 5,76 километра в час. Мелкие стартуют прямо с воды, взрослые — с берега. Конечно, василиск мог бы спокойно бегать по суше или плавать, но от хищников проще всего смыться именно таким необычным способом…
Птицам разбегаться по водной глади проще, чем ящерицам: крылья создают подъемную тягу. Поэтому пользуются этой возможностью многие водоплавающие с перепонками на лапах. Используют поверхность воды как взлетную полосу и такие пернатые, которые по суше передвигаются с трудом, например чомги. В отличие от уток и лебедей перепонкой у чомги снабжен каждый палец. Когда она разбегается, ее лапки похожи на копытца, которыми она и стучит по воде, быстро взмахивая крыльями. Магелланова утка-пароход летать совсем не умеет, но по воде все равно бегает! Крыльями она вращает, словно колесный пароход — отсюда и необычное название.
Самые крупные водоходцы — дельфины: при весе свыше 250 килограммов афалины умеют балансировать на водной поверхности, опираясь на хвостовой плавник. Правда, скорость, подвластная этому морскому млекопитающему с длиной тела 2,7 метра, достигает 54 километров в час. Именно эти величины очень важны для подобного трюка: как вычислили биофизики, дельфин, по сути, решает задачу перевернутого маятника, а чем тот длиннее, тем проще удержать его в равновесии (как фокуснику длинную трость, а не огрызок карандаша.) Всего же «по воде аки посуху» передвигаются свыше 1,2 тысячи животных.
А может ли ходить по воде человек? «Вполне, если у него на ногах вырастут прочные перепонки, а водная гладь будет покрывать планету, сила тяжести которой в 5 и более раз меньше земной, скажем, Европу — спутник Юпитера», — отвечает физиолог Альберто Минетти из Миланского университета. Или если он в три раза превысит рекорд Усэйна Болта на стометровке, для чего требуется в 15 раз усилить мускулатуру. Либо сравняется с Болтом по скорости, имея подошвы не менее 1 квадратного метра каждая… Не мудрено, что «…ученики, увидев Его идущего по морю, встревожились и говорили: это призрак; и от страха вскричали» (Матфей, 14:26).
www.nat-geo.ru
