水黽

水黽（黽讀mǐn）是一種在湖水、池塘、水田和濕地中常見的小型水生昆蟲。水黽科昆蟲成蟲長8至20mm，黑褐色，頭部為三角形，稍長。體小型至大型，長形或橢圓形。口吻稍長，分為3節，第2節最長；觸角絲狀，4節，突出於頭的前方。前胸延長，背面多為暗色而無光澤，無鮮明的花斑，前翅革質，無膜質部。身體腹面覆有一層極為細密的銀白色短毛，外觀呈銀白色絲絨狀，具有拒水作用。其軀幹與寬黽蝽科類似。它們的軀幹非常瘦長，軀幹上被極細的毛，這些毛厭水。腹部具明顯的側接緣。

水黽科昆蟲有3對足，前足較短，中、後足很長，向四周伸開，後足腿節多遠伸過腹部末端。前足明顯較短。跗節2節，端節的末端裂成2葉，一對爪著生在裂隙的基部。後面的一對腿可以用來控制滑動的方向，中間的一對腿則是驅動的腿，特別長。前面的一對腿比較短，只被用來捕獵。跗節上的毛使得它們可以藉助表面張力在水面上非常快地運動，而不會下沉。觸角4節，明顯伸出。喙4節，粗壯，直，但不緊貼於頭部腹面。前胸背板極為發達，向後延伸，將中胸背板全部遮蓋，外觀不能看見。在無翅類型中尤其如此。前胸背板前端不具領圈。中胸小盾片不發達。

水黽科昆蟲單眼退化，一對位於兩側的複眼發達，視力非常好。不同種的翅膀發展程度不同，甚至在同一種內不同個體的翅膀發展也會非常不同，從完全消失、發育不全一直到完全發育。控制這個翅膀發育的因素是幼蟲階段的光強度。只有翅膀完全發育的昆蟲才能夠飛。無翅個體中，后胸背板外露，外觀直接位於前胸背板之後。前翅質地均一，多少成鞘質，向端方漸薄，但沒有界限明確的膜片。爪片區分不明顯，靜止時左右二前翅重疊範圍大，不形成任何爪片接合縫。短翅、無翅現象甚為常見。

雄蟲抱器在有些種類中退化。雌蟲產卵器針狀。卵產在浮於水面的葉片下方或其他物體上，以膠質粘附，或覆以膠質，亦有潛入水下產卵者。若蟲大體形狀與成蟲相似，腹部沒有臭腺，亦不具臭腺孔。黽蝽科幾乎終生生活於水面，藉助體下的拒水性毛和伸開的肢體等適應性性狀，不致下沉或被水沾濕。在水面上划行主要依靠中足和後足的動作，前足在行動時舉起，不用以划行，主要用於捕捉獵物。黽蝽以掉落在水上的其他昆蟲、蟲屍或其他動物的碎片等物為食。棲居環境包括湖泊、池塘等靜水水面以及溪流等流動水面，在湍急的山溪上生活的種類，常常腹部變短或套縮入基部數節。海黽屬等類群生活在海中，漂浮於開闊的洋麵上，為昆蟲中極少數正常在海上生活的類群之一。

水黽科昆蟲以落入水中的小蟲體液、死魚體或昆蟲為食。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厘米的高和遠跳動。吃食時，嘴成管狀吸食。棲息地一般生活在靜水中，往往成群聚集在水面上，在我國南方部分地區經年可見。有些種也專門生活在流水中。海黽屬的昆蟲多生活在海岸，但是也有個別生活在海洋里，將卵產在浮物上。

水黽科昆蟲於春天至初夏交配。當水黽五齡若蟲時，經過蛻皮變成成蟲時，經常可看到它們有交尾的情形。雄蟲會爬到雌蟲上方約三十分鐘。此後數月中雌蟲在水表面附近的植物上產卵，尤其喜歡將卵產在小而細的水草莖稈上，常以絲狀物包蔽。卵孵化后若蟲先沉入水底，不久即浮向水面，隨著其他個體活動，在水面上活動的速度很快，幼蟲變態五次。

交配時，雄性水黽會爬到雌性身上，導致雌性面臨更大的生命威脅，因為它們留在水面上，更容易成為掠食者攻擊的目標。研究指出，這種脅迫策略可能是在雌性進化出“生殖盾”之後開始的。生殖盾事實上是昆蟲版貞操帶，意味著交配只有在雌性同意的情況下才能進行，但面對雄性採取的脅迫策略，雌性顯然沒有太多選擇。它們越早就範，成為掠食性魚類盤中餐的風險就越小。

水滴的表面張力有多大呢？可以這樣說，比水滴小的蟲子，是不能衝破表面張力而鑽入水滴中去的。但是，如果往水裡加一點中性洗滌劑，就會削弱水的表面張力，這時，走在水面的水黽足上的毛被沾濕，足衝破了表面張力而穿入水中，水黽就會沉入水中，當水黽沉下去后，由於表面張力的作用，水黽就再也浮不上來了。

研究人員發現，水黽的腿能排開300倍於其身體體積的水量，這就是這種昆蟲非凡浮力的原因。水黽的一條長腿就能在水面上支撐起15倍於身體的重量而不會沉沒。而油脂層和水表面的張力卻沒有如此大的浮力。水黽以極快的速度在水面上滑行以捕捉獵物。它在水面上每秒鐘可滑行100倍於身體長度的距離，這相當於一位身高1.8米的人以每小時400英里的速度游泳。

水黽之所以能夠浮在水面，其腿部特殊的微納米結構才是真正原因，江雷領導的研究小組在高倍顯微鏡下發現，水黽腿部上有數千根按同一方向排列的多層微米尺寸的剛毛。人的頭髮的直徑大約在80-100微米之間，而這些像針一樣的微米剛毛的直徑不足3微米，表面上形成螺旋狀納米結構的構槽，吸附在構槽中的氣泡形成氣墊，從而讓水黽能夠在水面上自由地穿梭滑行，卻不會將腿弄濕。水黽的多毛腿一次能夠在水面劃出4毫米長的波紋。研究人員將水黽腿的這種性質稱為超疏水性。

水黽正是利用其腿部特殊的微納米結構，將空氣有效地吸附在這些同一取向的微米剛毛和螺旋狀納米溝槽的縫隙內，在其表面形成一層穩定的氣膜，阻礙了水滴的浸潤，宏觀上表現出水黽腿的超疏水特性。正是這種超強的負載能力使得水黽在水面上行動自如，即使在狂風暴雨和急速流動的水流中也不會沉沒。

水黽腿部剛毛的疏水性類似於鴨子背部的毛，但是，普遍的疏水性（或抗水性）也許會讓昆蟲在水面上呆一會兒，輕微的觸動或擾動就會打破這種平衡。然而，在水黽腿部和水面間形成的空氣墊卻讓它們在水面上快速而穩定地行走或奔跑。像鴨子一樣，其它動物也擁有這種疏水的特性，但絕大多數都沒有超級疏水特性。該研究成果將用於新型水上交通工具。而且，它還利用了水的表面張力，在水上彈射前進。

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