我国学者揭开小型昆虫水黾在水面飞行的秘密

  发布时间: 2010-04-12   信息员:   
 小型水生昆虫水黾被喻为“池塘中的溜冰者”,因为它不仅能在水面上行走,而且还会像溜冰运动员一样在水面上优雅地飞翔,却不会划破水面浸湿腿脚。中国科学院化学研究所研究员江雷和博士生高雪峰的研究揭开了水黾这种神奇功能的秘密,他们在于11月4日最新出版的英国《自然》杂志上报告说,水黾腿部拥有的微米尺度刚毛结构让其能够在水面上如在地面上一样行走、奔跑、跳跃。美国《科学》杂志网站、《化学工程新闻》杂志、美国国家地理新闻网站和实况科学网站分别对这一发现进行了报道和评述。

水黾是一种在湖水、池塘、水田和湿地中常见的小型水生昆虫,身长大约1厘米,可在水面划行。它有6条细长的腿,足上有纤毛。以前,科学家们一直认为,水黾这种优异的水上特性是其脚部分泌的油脂与水的表面张力共同作用的结果。

  江雷领导的研究小组在高倍显微镜下发现,水黾腿部有数千根按同一方向排列的多层微米尺寸的钢毛。人的头发的直径大约在80到100微米之间,而水黾的微米钢毛的直径不足3微米。这些钢毛表面形成螺旋状的纳米结构构槽,吸附在构槽中的气泡形成气垫,从而让水黾能够在水面上自由地穿梭飞行,却不会将腿弄湿。水黾的多毛腿一次能够在水面上划出4毫米长的波纹。研究人员将水黾毛腿的这种性质称为超疏水性。

  研究人员还发现,水黾的腿能排开300倍于其身体体积的水量,这就是这种昆虫非凡浮力的原因,就是这种浮力让水黾的一条腿能在水面上支撑起15倍于身体的重量而不会沉没。

  江雷说,水黾腿部钢毛的疏水性类似于鸭子背部的毛,但是“普遍的疏水性或抗水性也许会让昆虫在水面上呆一会,轻微的触动或扰动就会打破这种平衡。然而,在水黾腿部和水面间形成的空气垫却让它们在水面上快速而稳定地行走或奔跑”。他说,像鸭子一样,其它动物也拥有这种疏水的特性,但绝大多数都没有超级疏水特性。

  江雷认为,新发现可用于新型防水纺织品的生产,但更重要的意义,也许在于这一发现有助于设计出新型水上交通工具如无舷船舶,甚至人类的水上行走都将成为可能。

文章出处:科学网