Передвижение животных по поверхности воды - Animal locomotion on the water surface

Водомеры может перемещаться по поверхности воды.

Передвижение животных по поверхностному слою воды это изучение передвижение животных в случае малых животные которые живут на поверхность слой воды, надеется поверхностное натяжение чтобы остаться на плаву.

Существует два типа передвижения животных по воде, которые определяются соотношением их движений. масса к воде поверхностное натяжение: те, чей вес поддерживается поверхностным натяжением в состоянии покоя и, следовательно, могут легко оставаться на поверхности воды без особых усилий, а также те, чей вес не поддерживается поверхностным натяжением воды в состоянии покоя, и, следовательно, должны совершать дополнительное движение в направлении параллельно поверхности воды, чтобы оставаться над ней. Такое существо, как ящерица василиск, часто называемый «ящерица Иисуса», имеет вес, превышающий поверхностное натяжение, и широко известен тем, что бегает по поверхности воды. Другой пример, западная поганка, выполняет брачный ритуал, включающий бег по поверхности воды.[1]

Животные, живущие на поверхности, такие как водомер обычно есть гидрофобный ноги покрыты маленькими волосы которые предотвращают отрыв ступней от поверхности и намокание. Еще одно известное насекомое, ходящее по водной поверхности, - это муравьи. Полирахис соколова. В карликовый геккон (Coleodactylus amazonicus ), благодаря небольшому размеру и гидрофобной коже также может ходить по водной поверхности.[2]

В соответствии с биофизик Дэвид Л. Ху, насчитывается не менее 342 видов водомерок.[3] По мере увеличения размера шагающие ноги становятся пропорционально длиннее, с Гигантометра гига имеющий длину более 20 см, требующую силы поверхностного натяжения около 40 миллиньютон.

Водомеры создают тягу, сбрасывая вихри в воде: серия U-образных вихревых волокон создается во время рабочего такта. Два свободных конца буквы «U» прикреплены к поверхности воды. Эти вихри передают воде достаточный (обратный) импульс, чтобы подтолкнуть животное вперед (обратите внимание, что некоторый импульс передается посредством капиллярные волны; видеть Парадокс Денни для более подробного обсуждения.)

Восхождение на мениск

Чтобы перейти с поверхности воды на сушу, насекомое, ходящее по воде, должно преодолевать склон мениск у кромки воды. Многие такие насекомые не могут взобраться на этот мениск, используя свой обычный движущий механизм.

Дэвид Ху и коллега Джон В. М. Буш показали, что такие насекомые поднимаются по мениску, принимая фиксированную позу. Это деформирует водную поверхность и создает капиллярные силы который толкает насекомое вверх по склону, не двигая его отростками.

Ху и Буш приходят к выводу, что подъем по мениску является необычным средством передвижения, поскольку насекомое движется в квазистатической конфигурации, не двигая своими придатками. Биолокация обычно характеризуется передачей энергии мышечного напряжения кинетической и гравитационной потенциальной энергии существа, а также кинетической энергии взвешенной жидкости. Напротив, восхождение по мениску имеет другой энергетический путь: деформируя свободную поверхность, насекомое преобразует мышечное напряжение в поверхностную энергию, которая обеспечивает его подъем.[4]

Двигательная установка Марангони

Многие насекомые, в том числе некоторые наземные насекомые, могут выпускать поверхностно-активное вещество и продвигаются с помощью Эффект Марангони. Ху и Буш сообщают, что Микровелия может развивать максимальную скорость 17 см / с, что в два раза превышает максимальную скорость ходьбы, используя движитель Marangoni.

Движение Марангони на смачивание членистоногие в точности аналогичны мыльная лодка но ситуация с насекомыми, такими как водомерки, более сложная. Ху и Буш заявляют, что «для несмачиваемых членистоногих передача химической энергии в кинетическую происходит более тонко, поскольку напряжение Марангони должно передаваться через сложный поверхностный слой существа».

Парусный спорт

Велелла движется плаванием.

Велелла Моряк-ветром, книдариец без каких-либо средств движения кроме парусный спорт. Небольшой жесткий парус поднимается в воздух и ловит ветер. Велелла паруса всегда выровнены по направлению ветра, где парус может действовать как крыло, так что животные имеют тенденцию плыть по ветру под небольшим углом к ​​ветру.[5]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ "Поганка западная Aechmophorus occidentalis". Сеть разнообразия животных. Биологический музей Мичиганского университета. Получено 2014-01-02.
  2. ^ Уокер, Мэтт (13 октября 2009 г.). «Ящерицы засняли ходьбу по воде»'". Новости BBC.
  3. ^ Ху, Дэвид Л .; Чан, Брайан; Буш, Джон В. М. (2003). «Гидродинамика движения водомерок». Природа. Издательская группа Nature. 424 (Август): 663–6. Дои:10.1038 / природа01793. PMID  12904790.
  4. ^ Ху, Дэвид Л .; Буш, Джон В. М. (2005). «Насекомые, поднимающиеся по менискам». Природа. Издательская группа Nature. 437 (Сентябрь): 733–736. Дои:10.1038 / природа03995. PMID  16193052.
  5. ^ Макнил Александр, Р. (2002). Принципы передвижения животных. Издательство Принстонского университета. ISBN  0-691-08678-8.

внешняя ссылка