弱爆了的蚊子你撞不死
同学们,过马路的时候要小心,被车撞到可不得了,这是常识。但如果,你是一只蚊子,这样的顾虑就不必了,这个“常识”你也知道吗?最近,美国佐治亚理工学院的机械工程师兼生物学家David L. Hu研究发现,小蚊子确实有撞不死的大本领。
雨一直下,对于蜜蜂、蜻蜓等体积比蚊子大很多的昆虫来说,气氛可不算融洽。它们会尽量避免在雨中飞,可是雨对于蚊子飞行的影响却不大。疾风知劲草,雨大知谁强,是不是蚊子要比蜜蜂、蜻蜓更强呢?正相反,蚊子面对大雨的无畏并非“强”,而是“弱”。“弱”体现在两个方面:速度慢,质量轻。当一只体重2毫克的小蚊子被一滴100毫克的大雨滴迎头击中时,小蚊子会被雨滴带着一起往下落,当落到一定高度时,小蚊子就可以摆脱水滴,继续飞了。比蚊子强的蜜蜂、蜻蜓等,速度太快,质量太大,反而会遭受雨滴破坏性的冲击。
(图1:被雨滴冲击的蜜蜂)
http://www.flickr.com/photos/steph0227/5567022142/in/photostream/
(图2:和雨滴共舞的蚊子。)
http://www.gatech.edu/newsroom/inc/mediaOverlay.php?id=133861&nid=133841
如果你已经学过物理学中的“动量”知识,马上就能明白上面这个道理,没学过也不要紧,想像一下:还有5分钟就要迟到了,你还在去学校的路上,自行车骑得飞快,突然有个物体从天而降,正撞到你的头上,如果在石头和树叶之间选择,你觉得撞到哪个物体,你会更安全?选择撞树叶的同学已经明白了所谓的“动量”——它是“物体质量和运动速度的乘积”。
越“强”的昆虫,质量越大,速度越快,在雨中飞行时,对撞过程中的产生的动量就越大。蚊子呢?质量小,速度慢,被雨滴撞击时受到的动量要小很多。所以,当蚊子被雨滴撞了以后,只是暂时随雨滴下落一段距离,当它的运动方向和速度和雨滴一致时,只需要稍微用力,就可以再次自由飞舞了。就像刚刚撞到你脸上的那片树叶一样,它会贴着你的脸随你一起运动,直到你把它从脸上甩下去,和蚊子不同的是,叶片是被动的被你甩掉的,而蚊子则可以主动飞离。那么是不是质量越小,速度越慢,越弱越安全呢?也不对。
(图3:蓝线为水滴下落路线,黑色线为蚊子运动路线)
空气中的可吸入颗粒物,质量比蚊子轻,移动速度比蚊子慢,但是一场大雨后,蚊子数量没怎么减少,空气中却少了很多的可吸入颗粒物,变得清新透亮了,这是怎么回事呢?原来蚊子之所以不怕下雨,除了身体“弱”还有体表防水的特点呢。用电子显微镜观察蚊子的体表,会发现覆盖着很多纤毛,这些结构有很强的“疏水性”,一旦遇到水,就会自动“远离”而不是“亲近”,蚊子的膜质的翅膀也有同样的功效,所以当雨滴落在蚊子身上时,就变得像一个弹性十足的皮球一样,弹开而不会被吸住了。我们平常穿的雨衣,打的雨伞,制作材料也都会选择具有“疏水性”材料,我们用的面巾纸、毛巾都是为了吸水而制作,所以会选择“亲水性”材料。
(图4:电子显微镜下的蚊子体表)
(图5:没有疏水特性体表的蚂蚁被雨滴亲密的包融着溺死了)
想不到吧?小小蚊子身上有大大的学问呢!研究者David L. Hu的这项研究,可以为开发空中自动搜救设备做参考,工程师们学习蚊子不怕撞的特点,将设备的体积做的精巧一些,就不用担心被撞坏了。那么对于撞不死的蚊子呢?同学们,让我们用两只巴掌把它拍死吧。
参考资料:
2,http://discovermagazine.com/2012/mar/31-how-mosquitoes-survive-in-a-downpour/
3,
http://www.nytimes.com/2012/06/12/science/earth/for-mosquitoes-a-hard-rain-isnt-a-flight-risk.html
4,http://www.gatech.edu/newsroom/release.html?nid=133841
本文修改版发表于《少年科学.动物大揭秘》11月号