科學家揭示水黽浮水奧秘:腿上纖毛排水產生浮力

2020-11-28 手機鳳凰網

原標題:科學家揭示水黽浮水奧秘:腿上纖毛排水產生浮力

核心提示:研究小組在最近出版的美國《朗繆爾》雜誌上撰文指出:「腿部浮力大小與精密電子天平測出的水黽體重相吻合,驗證了阿基米德原理在昆蟲領域的正確性。」

參考消息網10月24日報導 外媒稱,關於水黽的「水上漂」功夫,科學家已經研究很久了。這種纖弱的昆蟲是如何在水面上行動的?

據合眾國際社10月19日報導,船之所以浮在水上是因為排開了水。古希臘科學家阿基米德早在2000年前就解釋說,豎直向上的浮力等於被排開的水的重量。水黽不需要用身體排開水,真正把水推到一邊的是它腿上的纖毛。

阿基米德原理告訴我們,被水黽纖毛排開的水的重量應該等於水黽所受的浮力。但通過實驗證明這一結論卻非常困難。

近日,中國清華大學的科研人員成功驗證了浮力計算公式,他們所用的方法是測量水黽腿的影子。

科研人員在一個小水箱底部放一片白布,在水箱上方放置一處光源。排開水形成的彎曲波使水黽腿的影子呈現出圓形。科研人員根據影子的形狀計算出被排開的水的重量,由此得出浮力的大小。

研究小組在最近出版的美國《朗繆爾》雜誌上撰文指出:「腿部浮力大小與精密電子天平測出的水黽體重相吻合,驗證了阿基米德原理在昆蟲領域的正確性。」

此外,科研人員還通過觀測影子形狀的變化,計算出昆蟲體重和伸腿角度的變化。

相關焦點

  • 《自然》報導化學所揭示水黽在水上行走的奧秘(圖)
    > 《自然》報導化學所揭示水黽在水上行走的奧秘一種常見的生活在池塘、河流和溪水表面的昆蟲水黽為何能夠毫不費力地站在水面上,並能快速地移動和跳躍?美國科學家通過對壁虎腳細微剛毛與物體的吸附研究,已成功研製了適用於任何地形行走的微型機器人(Nature,2000,405,681)。水黽(Water Strider)屬於異翅目,是生活在水面上的一種昆蟲。其中腳和後腳特別細長,長著許多直徑為納米量級的細毛,具有疏水性,利用水的表面張力,使它們能在水面上自由行走、快速滑移和跳躍。目前,國外對水黽的研究主要集中在生物進化方面。
  • 水黽為什麼可以「站」在水面上?與浮力無關,人類可以嗎?
    什麼是水黽一般來說,傍晚我們看到的池塘邊或者湖邊的小蟲子,大多數是一種被稱作水黽(min,讀第三聲)的小型水生昆蟲。體長僅有10-20毫米左右,通常生活在水面上,也可以在陸地上堅持一段時間,以水面上的漂浮物為食。
  • 浮力的計算
    將一實心物體先後投入足量的水和酒精中,物體靜止時,所受浮力分別為6N和5N,判定物體在水和酒精中的浮沉狀態可能是(ρ酒=0.8×103kg/m3)(    )A. 在水中漂浮,在酒精中漂浮B. 在水中漂浮,在酒精中沉底C. 在水中沉底,在酒精中漂浮D.
  • 神奇昆蟲--水黽,輕功水上漂
    水黽(黽讀mǐn),又稱為水馬、水蜘蛛、水母雞、水板凳、水蚊子、水蜢子、火叉子、水坦克。是一種在湖水、池塘、水田和溼地中常見的小型水生昆蟲,幾乎終生生活於水面。水黽科昆蟲成蟲長8至20mm,黑褐色,頭部為三角形,它的軀幹非常瘦長。半翅目黽蝽科,但腹部沒有臭腺。小知識-半翅目:以往半翅目昆蟲統稱為蝽,老百姓俗稱它們為放屁蟲,目前,蟬也歸入半翅目,因前翅為半翅而被稱為半翅目昆蟲。
  • 水黽是害蟲嗎?為何它不會掉進水中?
    其實它們的學名叫做水黽(讀作「敏」音)。水黽是什麼?小時候經常能夠在水溝裡,荷塘裡見到這種蟲子,小時候很喜歡用石頭在水塘裡打水漂,每次這種蟲子都跑的特別快,還不會掉入水中,它的腿都是一滑一滑的,有時候還會跳起來。
  • 腿毛每平方毫米數千根,唯一能在遠海上生存的昆蟲:水黽
    水黽(mǐn)是農村池塘很常見的一種小昆蟲,在農村老家,每當路過有水坑或者池塘的地方時,都能看見這種小蟲子停留在水面上,特別是在雨過天晴時。記得小時候總是對這些小蟲子充滿好奇,想要湊近仔細瞧一瞧,但它們跑得很快,這讓小時候的我每每失望而歸。
  • 水黽
    通過它們腿上非常敏感的器官它們可以感受到落入水中昆蟲的掙扎。通過滑動它們中間的一雙腿它們可以在水面上運動,達到1.5米/秒的速度,此外它們可以做30至40釐米的高和遠跳動。 水黽的腿的掃描電鏡 SEM照片(a)水黽腿的無數細長微剛毛(b)單根剛毛 上的精細螺旋狀的納米凹槽結構 水滴的表面張力有多大呢?
  • 科學家發現哺乳動物腦細胞長有神奇微小纖毛(圖)
    」的微小纖毛,該纖毛在過去被認為是哺乳動物進化的殘餘,而實際上它對大腦傳遞信號具有重要作用,可以觸發哺乳動物大腦中有關情緒、學習和記憶能力區域神經元細胞的產生。據悉,這種微小的、類似頭髮結構的纖毛起著為單細胞生物導航的作用。在過去,科學家們對哺乳動物腦細胞中發現的這些「神奇」的纖毛一直很困惑,認為是他們遠古哺乳動物進化的神秘殘留物質。該新研究的第一作者,神經生物學院的博士後馬修(Matthew Sarkisian)表示:「許多神經科學家在得知哺乳動物腦細胞中長有這種纖毛時,都極為驚訝。
  • 科學家揭示蝗蟲聚群成災的奧秘
    [video:20200814我國科學家揭示蝗蟲聚群成災的奧秘]近80年來,對蝗群如何形成有許多的假說,分別有食物、繁殖地、性成熟、群集信息素、氣候等假說,但是究竟是哪一個因素起主要作用以及其中的奧秘和機理並沒有在科學上被揭示。20世紀七十年代,國際上科學家們才逐步認識到群聚信息素可能是蝗蟲能夠聚集的最關鍵因素。經過50多年幾代科學家的不斷努力,有幾種化合物被認為可能是蝗蟲的群聚信息素,這些信息素被命名為蝗醇、蝗酚等。
  • 【科技前沿】周軍課題組揭示纖毛穩態調控的新機制
    葡萄糖進入細胞後,會部分進入氨基己糖生物合成途徑,生成UDP-GlcNAc,進而將糖基連接在蛋白質的絲氨酸或蘇氨酸殘基上,調節蛋白質的生物學功能【1】。近日,周軍教授課題組在Protein & Cell在線發表題為O-GlcNAc transferase regulates centriole behavior and intraflagellar transport to promote ciliogenesis的論文,揭示了O-GlcNAc在纖毛穩態調控中的新機制【3】。
  • Protein & Cell | 周軍課題組揭示纖毛穩態調控的新機制
    葡萄糖進入細胞後,會部分進入氨基己糖生物合成途徑,生成UDP-GlcNAc,進而將糖基連接在蛋白質的絲氨酸或蘇氨酸殘基上,調節蛋白質的生物學功能【1】。 2018年11月,南開大學生命科學學院周軍教授課題組在Cell Research上發表文章Ciliary defects caused by dysregulation
  • 農村河塘水面上行走自如的一種蟲子,你見過嗎?
    在農村長大的小夥伴或許都見過一種長得像大蚊子一樣的昆蟲以一種令人傾羨的輕盈步法,在水面上飛快地來回滑行和跳躍,姿態很是美妙,速度快得令人眼花繚亂——水黽(mǐn)。水黽,俗稱「水母雞」、「水馬」或「水板凳」,是一種在湖水、池塘、水田和溼地中常見的小型水生昆蟲,有6條細長的腿,身長大約1釐米,可在水面划行。
  • 科學家揭示蝗蟲聚群成災的奧秘
    蝗災與旱災、洪災並稱我國歷史上的三大自然災害,曾造成嚴重的農業和經濟損失。飛蝗是世界上分布最廣泛的蝗蟲,據我國近2000多年的歷史記載顯示,大規模的蝗災發生過800多次。飛蝗至今仍然是非洲、亞洲、中東和澳大利亞的重要農業害蟲。沙漠蝗雖然僅僅分布在非洲、中東、南歐和南亞地區,但危害的記載可以追溯到5000多年以前。這兩種蝗蟲災害一直被認為是人類主要的瘟疫之一。
  • 英科學家揭示海馬繁殖的奧秘
    ( 生物谷配圖)更多生物圖片請進入        英國科學家日前首次揭示了黃海馬繁衍後代的奧秘,這可能對保護海馬這一瀕危海洋動物具有重要意義。  此前,科學家普遍猜測雄海馬直接將精子排入育兒袋,在那裡與雌海馬排入的卵子結合,完成卵子的受精過程。           然而,英國研究人員在《實驗生物學雜誌》上報告說,他們經過觀察,並通過拍攝黃海馬交配過程後驚奇地發現,雄性黃海馬在未受精的卵子進入育兒袋前產生兩種類型的精子,並將這些精子排入海水中,待雌海馬將卵子排入育兒袋時,精子會自行遊回育兒袋內與卵子結合。
  • Biophy J:新研究揭示纖毛運動的機制
    2019年4月1日 訊 /生物谷BIOON/ --我們的肺部,鼻部,大腦和生殖系統中的細胞具有纖毛結構。纖毛是微小的毛髮狀結構,旨在清除液體,細胞和微生物以保持健康。但纖毛運動背後的機制尚不清楚。位於聖路易斯的華盛頓大學McKelvey工程學院和醫學院的一組研究人員想要確定長度如何影響擊打纖毛的機械效率。
  • 醫學院李海濤課題組《自然·通訊》發文揭示中心粒/纖毛長度控制機制
    醫學院李海濤課題組《自然·通訊》發文揭示中心粒/纖毛長度控制機制 清華新聞網6月21日電 6月16日,《自然》子刊《自然·通訊》(Nature Communications)長文發表了清華大學醫學院李海濤教授課題組與德國科隆大學分子醫學中心Jay Gopalakrishnan博士課題組的合作論文《CPAP-微管蛋白互作在中心粒
  • 【中國新聞網】科學家揭示家蠶愛吃桑葉奧秘
    【中國新聞網】科學家揭示家蠶愛吃桑葉奧秘 2019-02-28 中國新聞網 鄭瑩瑩 徐明睿 上海科學家揭示家蠶愛吃桑葉奧秘
  • 學學水上漂:我們能在水面上行走嗎(組圖)
    比衝擊力稍晚一會兒產生的力叫做「浮力」。高速旋轉拍打的腳將水推開,水面以下會出現一個蜥蜴身體長度的柱狀漩渦,像是將腳包圍住(實驗圖像不太清晰)。由於這個氣柱的存在,浮力產生了。就像是按下水面的洗臉盆底,洗臉盆會感受到一種向上頂壓的力,這種浮力的道理是一樣的。但是,這個凹陷會立刻恢復,浮力也就隨之消失。