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.
Štěnice jsou obvykle spojovány se štěnicemi, silným nepříjemným zápachem a satirickou hrou Majakovského. Tento hmyz přitahuje málo sympatií, a to částečně proto, že o něm víme málo a nerozumíme jeho způsobu života. Mezitím entomologové říkají, že štěnice jsou prosperujícím řádem hmyzu, který si zaslouží zvláštní pozornost.
ZOOSPRAVKA
Celkem existuje přes 30 tisíc druhů štěnic. Jedná se o prosperující taxon pocházející z období druhohor. Nyní hmyz dosáhl své největší diverzity v neotropických, indomalájských a etiopských zoogeografických oblastech. V SNS je 2-2,5 tisíce druhů, z nichž lví podíl je v jižních oblastech.
Štěnice jsou podobné mšicím a cikádám. Až tak, že bývaly spojeny v jeden celek. Nyní někteří entomologové rozlišují štěnice do samostatného řádu – Hemipteranebo Hemiptera. Stejně jako většina hmyzu mají dva páry křídel. Zadní pár jsou průhledné filmy s malým počtem žilek. A přední jsou „půlkřídla“: jejich hlavní část se skládá z tvrdého chitinu, zatímco apikální část je membránová a žíly jsou jasně viditelné.
Zadní křídla v klidu jsou složena do zvláštních záhybů, ale za letu jsou spojena s předními křídly a tvoří jeden celek. Žádná jiná skupina hmyzu nemá takové „půlkřídla“.
Kromě toho se štěnice vyznačují zploštělým tvarem těla, přítomností silného zápachu a některými rysy chování. Zajímavé je, že zcela bezkřídlého tvora, jako je štěnice, lze považovat za skutečného brouka. Nebo borová kůra (Aradus cinnamomeus), ve kterém se spolu s okřídlenými jedinci vyskytují jedinci se zkrácenými křídly. Existují druhy, kde jsou samci okřídlení a samice bezkřídlé. Ale to jsou běžné odchylky, které vědci musí vzít v úvahu při vytváření jasné klasifikace.
Další důležitou vlastností je jejich schopnost vysát šťávu. Podobným způsobem se živí i mšice a cikády, které však sají šťávu z rostlin, zatímco ploštice sají jak z rostlin, tak ze zvířat, to znamená, že mnoho z nich vede dravý způsob života.
V létě lze na hladinách jezer, rybníků a stojatých řek vidět vodní tobogány (Gerridae), rychle klouzaly po svých dlouhých končetinách a hledaly hmyz, který spadl na vodu. A málokdo ví, že vodní chřipky jsou brouci, kteří ovládli vodní prostředí. Jakmile hodíte plácaného komára na hladinu vody, okamžitě se k němu vrhnou vodní jezdci. Jejich hlavy jsou vyzbrojeny složitými nástroji uzpůsobenými k nasávání kapalných látek z pod hustých krytů.
Štěnice propichuje tělo komára tenkými a dlouhými štětinami – upravenými horními čelistmi a šťávy jsou odsávány pomocí dalšího zařízení – mandibulárních štětin, které se po ponoření do těla oběti pevně uzavřou a vytvoří dva kanály. Jedním kanálem je odsávána tekutá potrava a druhým, užším kanálem, proudí ploštice vylučované sliny, které obsahují trávicí enzymy a u dravých druhů jedy.
Nevylévejte vodu
Proč se vodní chodci neutopí? Faktem je, že spodní část jejich nohou je pokryta tukem, takže se nenamočí, nohy „nespadnou“ do vody a drží hmyz na hladině. Vodní striders dobře létají, a tak obývají sladkovodní útvary oddělené velkými vzdálenostmi. Na podzim s nástupem chladného počasí vylézají na břeh a zimu přečkají schoulené v mechu nebo pod kůrou stromů.
Hladkýš plave zády dolů, ale než vyletí, vyplave na hladinu, převrátí se a vzlétne. Takto osidluje odlehlé vodní plochy
Štěnice žijí nejen na hladině vody, ale i v její hloubce. Tady je obyčejné smoothie (Notonecta glauca). Jeho aerodynamické tělo připomíná loď: jeho břicho je ploché, jeho záda jsou konvexní. Smoothie plave zády dolů a ve vodě pracuje zadníma nohama-vesly, hustě pokrytými štětinami. Tato chyba napadá nejen vodní hmyz, ale i malé ryby. Píchnutí do kozlíku smoothie je pro člověka velmi bolestivé, proto se mu přezdívá „vodní vosa“.
Pokud je smoothie aktivním predátorem, pak vodní štír, který žije v rybnících a řekách, loví ze zálohy. Jeho tělo je ploché jako list a na zadním konci je tenká dýchací trubice. Tato chyba plave špatně. Většinu času tráví na vodních rostlinách nebo na dně. Tam také loví a svými zakřivenými předními končetinami uchopuje bezděčně se blížící kořist. Vodní štír (Nepa cinerea) je běžný hmyz, ale jeho nejbližším příbuzným je ranatra tyčovitá (Ranatra linearis) je součástí Červené knihy Moskevské oblasti.
Některé vodní chyby, jmenovitě patníky (Corixidae), jsou držiteli rekordů v největším počtu z celého oddílu. Velký rybník může obsahovat miliony jedinců. Když lodě vylétají z vody, vypadá to, že prší hmyz. Mexičané jich někdy sbírají celé sudy, aby nakrmili drůbež.
