Очень немногие существа способны на такое биомеханическое чудо: ходить по воде.
Насекомое, известное как водомерка, скользит по поверхности прудов и рек, а ящерица василиск в Центральной Америке может вставать в воде на задние лапки и так пробегать короткие дистанции.
Насекомое, известное как водомерка, скользит по поверхности прудов и рек, а ящерица василиск в Центральной Америке может вставать в воде на задние лапки и так пробегать короткие дистанции.
Но еще более искусный водоход — это пизаурид, паук рыболов (Dolomedes tnton). Ящерица василиск и водомерка используют каждая лишь по одному способу хождения по воде, а паук — сразу три и спокойно меняет их во время движения. Для него водяная гладь — как пол танцплощадки.
Пизауриды живут в средней полосе, хотя больше всего их водится на юге. Они сидят, затаившись по берегам рек и прудов, а когда в воду попадает какое нибудь насекомое, то бросаются по поверхности на свою жертву. Они даже могут погружать в воду лапки и хватать головастиков и маленьких рыбок!
Первая задача для живых существ, ходящих по воде, — это не провалиться. Пизауриды обеспечивают это, используя поверхностное натяжение воды. Молекулы воды сильнее притягиваются друг к другу, чем к молекулам воздуха. Это притяжение заставляет поверхность воды действовать, как кусок резиновой пленки. Когда паук ставит лапку на воду, то вокруг нее образуется вдавленность в виде ямочки, и вода отвечает давлением, обращенным наружу, стремясь восстановить свою ровную поверхность.
Поверхностное натяжение — не очень большая сила. Небольшой и плоский камень прорывает натяжение и тут же идет ко дну. Но пауки — настоящие легковесы (весят не больше грамма), и вдобавок их длинные лапки покрыты воском, который отталкивает воду. Из за того, что поверхностное натяжение действует на края объекта, длинные ноги оказывают меньшее давление на воду. Этим же объясняется, почему не проваливается иголка, если ее аккуратно положить на воду.
Хотя поверхностное натяжение удерживает пауков на плаву, оно же затрудняет им любое движение. На суше пауки могут отталкиваться лапами от твердой земли, которая отвечает на прилагаемое к ней усилие с такой же силой. Но их покрытые воском лапки не позволяют им проделать то же на поверхности пруда: вода для этого слишком скользкая.
Однако они ловко двигаются по воде, и биологи выяснили, как они это делают. На самом деле, пауки гребут на поверхности воды, используя в качестве весел те самые ямочки, которые проделывают их лапки. Когда пизаурид двигает одной лапкой спереди назад, то протаскивает вместе с ней и ямочку. Эта ямочка служит подобием весла и, отталкивая окружающую воду, создает силу, продвигающую паука вперед.
Пизаурид фебет двумя средними парами лапок из четырех име юшихся. Сначала он заводит назад третью пару, потом вторую — до тех пор, пока они не оказываются как можно дальше, а затем он поднимает их и забрасывает вперед. Между тем первая и четвертая пара держатся неподвижно, они используют поверхностное натяжение, чтобы удерживать паука на плаву, пока он готовится к следующему удару весла. (Хотя никто не изучал биомеханику водомерок, ученые утверждают, что и они двигаются, как будто гребут. Но так как у них всего три пары лапок, то лишь одна из них — средняя — может использовать как весла ямочки воды).
Существует предел скорости, с которой паук может путешествовать подобным способом. Чтобы убыстриться, он может или использовать более глубокие ямочки (то есть получая больший «мах» весла), или двигать ими чаще. Но при быстром передвижении усиливается давление на воду, и на каком то этапе поверхностное натяжение может нарушиться, и ямочка прорвется.
Таким образом, если паукам необходимо развить скорость больше полуметра в секунду, они переходят на другой способ, так называемый галоп. Они откидываются назад, задирая лапы насколько можно высоко, а затем втыкают их в воду, буквально разрезая поверхность. Галопирующий паук не может рассчитывать на поверхностное натяжение, чтобы оставаться на плаву. Вместо этого, когда он толкает воду ногой вниз и назад, то вода отвечает с такой же] силой, толкая его вверх и вперед. Импульс вверх не дает пауку затонуть, а импульс вперед дает ему возможность бежать (ящерицы василиски используют такую же технику, когда бегут по воде). Действительно похожий на галопирующую лошадь, паук, оттолкнувшись от воды, на мгновение оказывается целиком в воздухе.
Галоп, которым паук достигает скорости метра в секунду, — тяжелая для него работа. Пизауриды обычно прибегают к галопу, чтобы угнаться за быстрой жертвой или самим убежать от быстрого хищника. Когда срочность не столь необходима, они обращаются к третьему, самому эффективному способу продвижения: плаванию под парусом. Когда дует ветер, паук часто машет двумя передними лапами в воздухе (а маленькие пауки задирают все тело) и позволяет ветру тащить его по воде, как парусную лодочку. Хитроумный мореход, соединивший в себе матроса, охотника и плавучее средство под парусом, паук скользит по водной глади, и даже легкий толчок ветра может пронести его через весь пруд.
Пизауриды живут в средней полосе, хотя больше всего их водится на юге. Они сидят, затаившись по берегам рек и прудов, а когда в воду попадает какое нибудь насекомое, то бросаются по поверхности на свою жертву. Они даже могут погружать в воду лапки и хватать головастиков и маленьких рыбок!
Первая задача для живых существ, ходящих по воде, — это не провалиться. Пизауриды обеспечивают это, используя поверхностное натяжение воды. Молекулы воды сильнее притягиваются друг к другу, чем к молекулам воздуха. Это притяжение заставляет поверхность воды действовать, как кусок резиновой пленки. Когда паук ставит лапку на воду, то вокруг нее образуется вдавленность в виде ямочки, и вода отвечает давлением, обращенным наружу, стремясь восстановить свою ровную поверхность.
Поверхностное натяжение — не очень большая сила. Небольшой и плоский камень прорывает натяжение и тут же идет ко дну. Но пауки — настоящие легковесы (весят не больше грамма), и вдобавок их длинные лапки покрыты воском, который отталкивает воду. Из за того, что поверхностное натяжение действует на края объекта, длинные ноги оказывают меньшее давление на воду. Этим же объясняется, почему не проваливается иголка, если ее аккуратно положить на воду.
Хотя поверхностное натяжение удерживает пауков на плаву, оно же затрудняет им любое движение. На суше пауки могут отталкиваться лапами от твердой земли, которая отвечает на прилагаемое к ней усилие с такой же силой. Но их покрытые воском лапки не позволяют им проделать то же на поверхности пруда: вода для этого слишком скользкая.
Однако они ловко двигаются по воде, и биологи выяснили, как они это делают. На самом деле, пауки гребут на поверхности воды, используя в качестве весел те самые ямочки, которые проделывают их лапки. Когда пизаурид двигает одной лапкой спереди назад, то протаскивает вместе с ней и ямочку. Эта ямочка служит подобием весла и, отталкивая окружающую воду, создает силу, продвигающую паука вперед.
Пизаурид фебет двумя средними парами лапок из четырех име юшихся. Сначала он заводит назад третью пару, потом вторую — до тех пор, пока они не оказываются как можно дальше, а затем он поднимает их и забрасывает вперед. Между тем первая и четвертая пара держатся неподвижно, они используют поверхностное натяжение, чтобы удерживать паука на плаву, пока он готовится к следующему удару весла. (Хотя никто не изучал биомеханику водомерок, ученые утверждают, что и они двигаются, как будто гребут. Но так как у них всего три пары лапок, то лишь одна из них — средняя — может использовать как весла ямочки воды).
Существует предел скорости, с которой паук может путешествовать подобным способом. Чтобы убыстриться, он может или использовать более глубокие ямочки (то есть получая больший «мах» весла), или двигать ими чаще. Но при быстром передвижении усиливается давление на воду, и на каком то этапе поверхностное натяжение может нарушиться, и ямочка прорвется.
Таким образом, если паукам необходимо развить скорость больше полуметра в секунду, они переходят на другой способ, так называемый галоп. Они откидываются назад, задирая лапы насколько можно высоко, а затем втыкают их в воду, буквально разрезая поверхность. Галопирующий паук не может рассчитывать на поверхностное натяжение, чтобы оставаться на плаву. Вместо этого, когда он толкает воду ногой вниз и назад, то вода отвечает с такой же] силой, толкая его вверх и вперед. Импульс вверх не дает пауку затонуть, а импульс вперед дает ему возможность бежать (ящерицы василиски используют такую же технику, когда бегут по воде). Действительно похожий на галопирующую лошадь, паук, оттолкнувшись от воды, на мгновение оказывается целиком в воздухе.
Галоп, которым паук достигает скорости метра в секунду, — тяжелая для него работа. Пизауриды обычно прибегают к галопу, чтобы угнаться за быстрой жертвой или самим убежать от быстрого хищника. Когда срочность не столь необходима, они обращаются к третьему, самому эффективному способу продвижения: плаванию под парусом. Когда дует ветер, паук часто машет двумя передними лапами в воздухе (а маленькие пауки задирают все тело) и позволяет ветру тащить его по воде, как парусную лодочку. Хитроумный мореход, соединивший в себе матроса, охотника и плавучее средство под парусом, паук скользит по водной глади, и даже легкий толчок ветра может пронести его через весь пруд.
Обсуждения Хождение по воде