완전한 기적처럼 보이는 것이 때로는 단순한 자연 현상으로 드러나기도 합니다. 진화 과정에서 작은 곤충과 거미부터 파충류, 새, 심지어 포유류에 이르기까지 1,200종 이상의 동물이 물 위를 걸을 수 있는 능력을 개발했습니다.
사진 속: 헬멧을 쓴 바실리스크; 지리적 국가
개미는 수영을 하는 것으로 알려진 적이 없지만, 최근 연구에 따르면 개미 중 다수가 놀라울 정도로 물 환경에 능숙한 것으로 나타났습니다. 연구된 35종의 열대개미 중 절반 이상이 자신있게 수면에 머무르며 일종의 '수영'에서 높은 결과를 보였습니다. 이 기술을 사용하면 바닥에 가라앉지 않고 포식자로부터 능숙하게 탈출할 수 있습니다. 이러한 관찰은 Modern Biology 저널에 게재되었습니다.
사진 : 풀 HD 벽지
물 위를 걷는 것은 전혀 마법이 아닙니다. 물리학은 이 현상을 설명할 수 있습니다. 작은 동물은 표면 장력(물 분자가 서로 "붙어" 있을 때 발생하는 힘)에 의해 무게가 지탱된다는 사실 때문에 물 표면을 쉽게 미끄러질 수 있습니다.
"표면 장력은 공기와 물이 접촉할 때 발생하는 특성으로, 표면에 트램펄린 효과를 생성합니다."라고 유체 역학을 연구하는 MIT 교수인 John Bush는 설명합니다.
소금쟁이
사진 : vokrugsveta.ru
소금쟁이에는 약 340종이 있는데, 대부분의 삶을 수면을 따라 이동하면서 보내는 곤충입니다. 그들은 물 위에서 움직일 수있는 생물 인 소위 글라이더 (글라이더) 그룹에 속합니다. 그들의 "동료" 중에는 낚시 거미와 도마뱀이 있습니다.
소금쟁이는 무게가 없는 다리로 물을 눌러 윗층을 뚫지 않고 표면에 미세 함몰을 만듭니다. 그로 인한 긴장의 충동은 곤충을 작은 충격으로 움직이게 합니다. 소금쟁이는 한 쌍의 다리를 번갈아 움직여 물속을 미끄러지듯 나아갑니다. 그녀의 측정된 발걸음은 그녀의 움직임을 돕는 거의 눈에 띄지 않는 소용돌이의 흔적을 만듭니다. 이 우아한 곤충의 팔다리는 발수성 털로 덮여 있어 더욱 가라앉지 않습니다.
낚시 거미
사진: 코비스
강둑을 따라 북아메리카여기에는 낚시 거미가 살고 있습니다. 피라미나 작은 개구리를 먹을 수 있는 꽤 큰 생물입니다. 이 절지동물은 주로 곤충을 잡아먹으며 물기둥을 통해 사냥합니다. 발을 덮고 있는 발수성 털 덕분에 어부는 물에 떠 있는다.
낚시 거미는 물 속에서 여러 가지 움직임 스타일을 가지고 있습니다. 여유롭게 걷는 동안 소금쟁이에 비유되고, 먹이를 쫓거나 포식자로부터 탈출할 때 그 발걸음은 실제 질주로 변합니다.
“달릴 때 거미는 다리 쌍을 번갈아 가며 차례로 각각의 다리를 표면에서 밀어냅니다. 따라서 그들은 말 그대로 공중으로 몸을 던져 물 위로 튀어오르는 것입니다.”라고 Vassar College의 생물학 교수인 Robert Suter는 말합니다.
무엇보다도 이 생물들은 범선처럼 헤엄칠 수 있습니다. 거미는 다리를 들어 올려 바람을 붙잡고, 미풍에 의해 거미를 끌어 올려 물 표면을 따라 쉽게 앞으로 밀어냅니다. Suter 교수에 따르면 이러한 스타일의 이동을 통해 거미는 에너지 소비를 거의 또는 전혀 사용하지 않고 장거리를 이동할 수 있습니다.
드워프 도마뱀붙이
약 4cm 크기의 연약한 브라질 드워프 도마뱀붙이는 가장 작은 웅덩이에도 익사할 수 있는 것처럼 보입니다. 그러나 진화 과정에서 이 도마뱀은 서식지인 열대우림에서 안전하게 지낼 수 있는 몇 가지 기술을 습득했습니다.
이 파충류의 크기는 매우 작기 때문에 소금쟁이나 고기잡이 거미처럼 물 속에서 쉽게 이동할 수 있습니다. 또한, 도마뱀붙이는 발수성 피부를 갖고 있어 신체가 물의 표면 장력을 깨뜨리는 것을 방지합니다.
바실리스크 도마뱀
중앙아메리카에 서식하는 수목 도마뱀인 바실리스크는 물 위를 걷는 능력 때문에 “예수 그리스도 도마뱀”이라는 별명으로 널리 알려져 있습니다. 겁을 먹으면 바실리스크는 저수지 표면을 따라 뒷다리로 최대 4.5m까지 달릴 수 있습니다.
바실리스크 도마뱀의 무게로 인해 잔잔한 상태에서 물 속을 활공할 수 없기 때문에 과학자들은 그들을 "스트라이커"로 분류합니다. 즉, 물에 떠 있기 위해 강렬하게 움직여야 하는 동물입니다. '충격' 기술은 물 표면에 일련의 계단을 빠르게 치고 표면 장력을 깨고 반응 푸시를 받는 것으로 구성됩니다. 각 밀기의 추진력은 다음 단계를 위해 충분한 시간 동안 유지되는 반면, 도마뱀은 수직 위치를 안정화하기 위해 엄청난 노력을 기울여야 합니다.
서부 아메리카 논병아리
서아메리카 논병아리는 대부분의 시간을 수역에서 보내는 새입니다. 자연이 그들에게 부여한 것 강력한 다리짧은 날개로 인해 육상 생활 방식에 그다지 편리하지 않은 조건이 만들어집니다. 숨이 막힐 정도로 아름답고 복잡한 이 새들의 구애 의식은 “돌진”에 지나지 않습니다. 수컷과 암컷은 동시에 돌아서 앞으로 빠르게 돌진하고, 물 위로 날카롭게 솟아오르며, 맹렬하게 날개를 퍼덕이며, 저수지 표면을 따라 "달려"그 위로 움직입니다.
이러한 방식으로 최대 9m의 거리를 이동하는 농병병은 초당 약 22걸음을 이동합니다. 이 새의 손가락에는 거미줄이 없습니다. 구조는 작은 노와 유사하여 물 속에서 이동할 때 몸의 위치를 수평으로 맞추는 데 도움이 됩니다.
돌고래
사진: hqoboi.com
돌고래와 같은 큰 동물도 때때로 물 속을 “걸을” 수 있습니다. 고래 및 돌고래 보존 협회 대변인 Mike Bossley는 25년 동안 호주 항구에서 이러한 포유류의 행동을 연구해 왔습니다. 그는 최근 '테일워킹'이라는 현상이 존재한다고 발표했다. 돌고래는 꼬리로 물을 힘차게 때리면서 수면 위로 몸을 수직으로 세워 앞으로 나아갈 수 있습니다. 이러한 움직임으로 인해 꼬리 끝만 물에 잠겨 있습니다.
돌고래는 포로 상태에서 꼬리를 걷는 요령을 성공적으로 배웠지 만 자유수역에서는 이러한 현상이 매우 드뭅니다. 어느 날 Bossley는 암컷 돌고래가 꼬리를 잡고 걸어가는 것을 보았습니다. 그 후 모든 지역 돌고래가 그녀와 합류하여 그녀의 기술을 채택했습니다. 과학자들은 그러한 걷기의 가능한 이유를 밝히기가 어렵다는 것을 알고 있습니다. 돌고래가 단순히 이런 식으로 재미있게 놀고 있을 가능성이 높습니다.
오늘 우리 목록에는 물 위에서 움직일 수 있는 동물계의 놀라운 대표자들이 포함되어 있습니다.
1. 바실리스크 도마뱀
예수 그리스도 도마뱀으로도 알려진 바실리스크 도마뱀은 나무 꼭대기에서 떨어져 나무 아래에 있는 연못 표면을 따라 달리는 방식으로 포식자로부터 몸을 숨깁니다. 그들은 약 4.5m를 달릴 수 있으며 초당 1.5m라는 인상적인 속도에 도달합니다.
이 도마뱀의 뒷다리에 있는 긴 발가락은 서로 물갈퀴로 연결되어 있으므로 뒷다리를 물 속에서 빠르게 두드려 속도를 유지하는 한 물속에 들어가는 것을 방지하는 공기 주머니를 만듭니다. 물속에 들어가면 수영을 할 수 있습니다. 그러나 그들은 수생 생물에게 먹힐 위험을 피하기 위해 물 위에서 달리는 것을 선호합니다.
2. 브라질리안 드워프 도마뱀붙이(브라질 피그미 게코)
이 작은 아이는 사랑스러울 뿐만 아니라 재능도 뛰어납니다. 가벼운 무게와 발수성 피부 덕분에 도마뱀붙이는 물 표면 위를 쉽게 걸을 수 있습니다. 도마뱀붙이는 매우 작기 때문에(그들은 도마뱀붙이에 사는 많은 곤충보다 크기가 더 작습니다.) 열대 우림 Amazon), 그는 가장 작은 웅덩이에서도 익사할 위험이 있습니다. 과학자들은 이것이 바로 물 위를 걷는 능력이 발달한 이유라고 믿습니다.
3. 소금쟁이 
소금쟁이는 소금쟁이과에 속하며 물 위를 걷는 능력으로 구별됩니다. 곤충의 체중을 다리 전체에 고르게 분산시켜 물 표면의 장력을 증가시키는 데 도움이 되는 발수성 다리 덕분에 이러한 작업을 수행할 수 있습니다. 그들의 움직임은 또한 물 속에서 움직이는 데 도움이 됩니다. 그들은 가운데 다리로 노를 젓는 것과 비슷한 원을 그리며 물속을 미끄러지듯 나아갑니다.
4. 낚시 거미
돌로메데스라고도 알려진 헌츠맨 거미는 사냥하는 수역 근처에 사는 반수생 곤충입니다. 그들은 물의 잔물결을 발견할 때까지 수역에서 기다렸다가 먹이를 잡기 위해 물 속을 달려갑니다. 물은 또한 몸을 작은 거품으로 감싸 표면 바로 아래에 숨을 수 있기 때문에 포식자를 피하는 데 도움이 됩니다. 대부분의 사냥꾼 거미는 곤충을 먹지만 더 큰 종은 작은 물고기, 올챙이 및 개구리를 먹을 수도 있습니다.
도마뱀붙이와 마찬가지로 사냥꾼 거미는 무게가 가볍고 짧고 발수성이 있는 체모가 풍부하기 때문에 물 속에서 이동할 수 있습니다. 때때로 그들은 바람이 그들을 올바른 방향으로 옮길 수 있도록 여러 다리를 위로 올려 물 속에서 헤엄칩니다. 짧은 털은 또한 물 표면 아래에 숨을 때 몸 주위에 거품이 형성되도록 합니다. 사실, 그들은 부력이 너무 강해서 물속에 있는 동안 무언가를 붙잡아야 합니다. 그렇지 않으면 물이 그들을 표면으로 밀어내 완전히 건조될 것입니다. 일부 유형의 사냥 거미는 30분 동안 물속에 머물 수 있습니다.
5. 돌고래
다리가 없어 물 위를 걷는다고 하기는 어렵지만, 꼬리 지느러미를 이용해 파도 위에서 춤을 추는 능력으로 유명하다. 진화적 이점으로 물 위를 걷는 능력을 이용하는 다른 동물과는 달리, 과학자들은 돌고래가 순전히 즐거움을 위해 걷는다고 말합니다. 돌고래에게는 인간이 춤추는 것과 같습니다.
흥미롭게도 돌고래는 꼬리로 '걸을' 수 있지만 실제로는 거의 그렇게 하지 않습니다. 야생 동물. 이전에 포로 상태에 있었고 훈련을 받고 있던 돌고래가 야생 돌고래 그룹에 합류한 경우는 예외입니다.
6. 서부 및 클라크의 농병
서부 아메리카 논병아리와 클라크 논병아리는 둘 다 물 위를 달리는 한 쌍의 새와 관련된 "러시"라고 불리는 독특하고 아름다운 짝짓기 의식을 가지고 있습니다. 새들은 온몸으로 앞으로 돌진하고 물 위에 발을 딛고 서서 동시에 날개를 펄럭입니다. 그런 다음 쌍은 약 9미터의 거리를 일제히 물속을 달리며 초당 22번의 발 타격을 가합니다.
이 새들은 거의 평생을 물에서 보냅니다. 그들은 짧은 날개와 강한 다리를 가지고 있어 땅에서 걷기에는 그다지 편리하지 않지만 짝짓기 의식에는 없어서는 안될 요소입니다.
7. 폭풍 제비
이 목록에 있는 다른 동물과는 달리, 이 새는 물 표면 위를 걷지 않습니다. 하지만 그것이 주는 인상은 정확합니다. 실제로, 그것은 물 표면 근처를 맴돌며 발을 그 안으로 내려 먹이를 잡습니다. 새의 다리는 너무 약해서 몇 걸음 이상 몸무게를 지탱할 수 없습니다. 그래서 육지보다 물 위를 더 오래 걸을 수 있는 것 같다.
8. 하마 위의 왜가리
왜가리는 실제로 물 위를 걸을 수 없지만, 이 영상에 나오는 새는 그럴 수 있는 것처럼 보입니다. 하마가 물 표면 위로 나타나 왜가리의 비밀이 실제로 무엇인지 보여줍니다. 물론 그녀는 물 위를 걸을 수 없지만 가능한 한 이것에 가까워졌습니다.
소금쟁이는 이름이 생활 방식을 반영하는 벌레입니다. 이 곤충들은 연못, 호수, 조용한 강에 산다. 바닷물 소금쟁이도 있습니다. 이 벌레는 물 표면을 따라 움직이며 발을 덮고 있는 지방막 덕분에 익사하지 않습니다. 복부에도 지방층이 있습니다. 또한 물에는 표면 장력이 있으며, 이로 인해 소금쟁이가 표면에 고정됩니다. 이 곤충의 발은 무게를 물 표면에 고르게 분산시켜 가벼운 소금쟁이의 밀도를 유지합니다.
이 벌레는 약 700종이 있습니다. 소금쟁이는 몸이 좁고 길기 때문에 빠르게 움직일 수 있습니다. 곤충의 몸길이는 1~3cm이다. 소금쟁이에는 길이가 다양한 3쌍의 얇은 다리도 있습니다. 앞발 한 쌍은 다른 두 발에 비해 짧습니다. 소금쟁이는 이 발을 사용하여 먹이를 잡습니다. 나머지 두 쌍의 발 덕분에 소금쟁이는 물 속에서 미끄러질 수 있습니다. 이 벌레의 머리에는 한 쌍의 안테나가 있습니다. 이 안테나는 물 속의 가장 작은 진동을 감지하는 데 도움이 됩니다. 일부 소금쟁이도 날개를 가지고 있습니다. 날개 없는 소금쟁이는 평생 동안 자신의 연못을 떠나지 않습니다. 호수와 강 소금쟁이는 저수지 해안에서 멀리 이동하지 않는 반면, 바닷물 소금쟁이는 수백 미터의 거리를 이동할 수 있습니다. 이 곤충은 혼자 살지 않습니다. 연못 표면에서 최소 3-4 마리의 벌레를 찾을 수 있습니다. 소금쟁이는 작은 곤충, 즉 갯지렁이, 유충, 모기를 먹습니다. 번식기에는 소금쟁이가 알을 낳는데 그 수는 50개입니다. 알은 성충과 같은 먹이를 먹는 유충으로 부화합니다.
비디오: 연못 살포자의 짝짓기 춤
소금쟁이의 비밀을 밝히기 전에 물의 물리적 특성에 대한 몇 가지 기본 사항을 기억할 필요가 있습니다. 알려진 바와 같이, 공기와 물 환경은 특수 표면 장력 필름으로 분리됩니다. 두 상의 경계에서는 물 분자 사이에 발생하는 인력이 균형을 이루지 않습니다. 아래쪽으로 작용하는 힘의 합은 위쪽으로 작용하는 힘의 합보다 몇 배 더 큽니다. 이로 인해 저수지의 물 밀도는 주 수층보다 약간 높습니다.
하지만 그게 전부는 아닙니다! 아래쪽으로 향하는 분자는 물 표면에서 이보다 높은 밀도의 물체를 지지할 수 있는 일종의 탄성 막의 출현으로 이어집니다. 그러나 한 가지 조건이 있습니다. 이러한 물체는 건조해야 합니다. 물에 적시면 독립적으로 물 분자를 끌어당겨 표면 필름의 구조를 방해합니다.
이러한 수막의 놀라운 물리적 성질이 다양한 사람들에 의해 각자의 목적으로 활용되고 있다는 것이 궁금하다. 물리학에서 동물학으로 옮겨갈 가치가 있습니다. 알려진 바와 같이 두 서식지의 경계에서는 매우 눈에 띄는 이점이 있습니다. 저수지 표면의 가장 유명한 주민은 물론 소금쟁이입니다.
소금쟁이는 누구입니까?
이들은 매미목(Hemiptera)에 속하는 작은 곤충입니다. 간단히 말해서, 이들은 빈대입니다. 친척과 마찬가지로 소금쟁이는 꿰뚫는 입 부분(코)을 갖추고 있어 먹이의 몸에 특수 물질을 주입하여 조직을 마비시키고 분해할 수 있습니다. 이것은 피해자에게서 완성된 "국물"을 빨아들이기 위해 필요합니다.
소금쟁이는 육식 동물입니다. 그들의 주요 먹이는 우연히 물 표면에 떨어진 곤충입니다. 미래 식사의 크기가 충분히 크다면 여러 명의 소금쟁이가 한 번에 잔치를 벌일 수 있습니다. 그러나 이 생물들은 혼자 사냥하고 먹이를 먹는 것을 선호합니다.
소금쟁이는 어떻게 물 위에 머물 수 있나요?
소금쟁이의 이 단순한 능력은 위에서 설명되었습니다. 물리적 특성물. 이는 소위 표면장력 때문이다. 이 "트릭"의 본질을 간략하게 말하면 다음과 같은 결과를 얻을 수 있습니다. 공기와 물기둥 사이의 경계층에는 몇 배 더 큰 힘에 의해 아래(깊이에서)에 작용하는 물 분자가 있습니다. 위에서보다. 이로 인해 물 표면에 얇은 막이 형성됩니다. 행복하게 생활 활동을 수행하는 소금쟁이를 안고있는 것은 바로 그녀입니다.
연못에서 짝짓기 경주를 조직하는 논병아리 새는 바실리스크와는 다르게 물 위를 달린다.
소금쟁이가 물 위로 미끄러지는 것을 볼 때 우리는 놀라지 않습니다. 가벼운 곤충이 불안정한 표면에 머무르는 것이 쉬운 것 같습니다. 소금쟁이뿐만 아니라 몸과 다리 끝을 덮고 있는 특별한 털까지). 그러나 예를 들어 큰 물새가 물 위를 달리기 시작하면 이미 이상해 보입니다.
Western Grebe (사진 제공: Mike Forsman / Flickr.com.)
짝짓기 경주에서 서부 논병아리. (사진: Paul Souders/Corbis.)
아기를 안고 있는 클라크의 논병아리. (사진 출처: Ron Wolf/Flickr.com)
물 위를 달리는 바실리스크. (사진: Bence Mate/Visuals Unlimited/Corbis.)
논병아리는 물 위를 달리며 날개로 스스로를 돕지 않습니다. 독버섯 외에도 바실리스크 도마뱀도 이 트릭을 수행할 수 있습니다. 물리학의 관점에서 볼 때 여기에는 불가능한 것이 없으며 많은 사람들이 아마도 P.L.의 유명한 문제를 기억할 것입니다. Kapitsa: "사람이 익사하지 않으려면 어떤 속도로 물 위를 달려야 합니까?" 호기심 많은 독자들은 인터넷에서 해결책을 찾을 수 있지만, 문구 자체에 몇 가지 힌트가 포함되어 있다는 점만 지적하겠습니다. 실행 속도는 당연히 높아야 합니다. 실제로 달리는 논병아리를 보면 발을 매우 빠르게 움직여 초당 최소 20걸음씩 움직입니다. 하지만 '물 위를 걷는 것'의 비결은 속도에만 국한되지 않습니다.
자연 환경에서 클라크병아리와 서부논병아리를 관찰한 하버드의 동물학자들은 새가 달리는 모습을 담은 영상을 100개 이상 만들었지만, 새 다리의 움직임에 대한 3차원 모델을 구축할 수 있었던 영상은 단 두 개뿐이었습니다. 물론 논병아리(및 바실리스크 도마뱀)는 여전히 발을 물에 담그고 있기 때문에 부분적으로 보폭과 부분적으로 뇌졸중을 수행합니다. 그러나 두 가지 움직임, 즉 발을 물에 담그고 물 밖으로 당기는 동작은 새와 도마뱀이 다르게 수행됩니다. 논병아리는 손가락을 펼친 상태로 발을 물 위에 놓고 물 아래로 옮긴 다음 손가락을 쥐고 발을 표면으로 당겨 옆으로 옮깁니다. 손가락을 "주먹" 모양으로 꽉 쥐고 옆으로 움직이면 방수 기능이 감소됩니다.
이 프로펠러와 같은 움직임은 발을 옆으로 편향시키거나 발가락을 쥐어짜지 않고 한 평면에서 발을 움직이는 바실리스크의 움직임과 다릅니다. 의 기사에서 저자는 다리의 구조와 다리가 움직이는 빈도로 인해 농병병에게 새가 계속 "걷는" 데 필요한 양력의 최대 30~55%를 제공한다고 썼습니다. 그러나 나머지 비율은 발을 앞뒤로 움직이는 특징적인 방식으로 정확하게 제공됩니다. 문 과학연구를 요약한 에서는 다음에도 출판된 다른 연구를 언급합니다. 실험 생물학 저널, 하지만 2001년에는 발을 움직이는 독특한 방식으로 농병병도 뛰어난 다이버가 된다고 말했습니다. 새들이 엔지니어에게 수영 장비를 개선하는 방법에 대한 몇 가지 아이디어를 제공할 수도 있습니다.
그러나 우리는 새들이 왜 "물 위" 달리기에 참여하는지에 대해서는 아직 아무 말도 하지 않았습니다. 여기에는 큰 놀라움이 없습니다. 논병아리가 그러한 경주에서 파트너를 선택한다고 믿어지며 이것은 단순히 짝짓기 춤이라고 믿어집니다. 실제 조깅은 몸단장과 인사를 나누는 과정으로 이루어지며, 이는 몇 초 동안 지속되며, 조깅 자체도 약 7초 정도 지속됩니다. 더욱이, 인공적인 조건에서는 그러한 행동을 보는 것이 거의 불가능합니다. 아마도 인클로저에서는 사람들의 성가신 관심으로 인해 충분히 낭만적 인 분위기를 조성하는 것이 불가능하기 때문일 것입니다.
물 위를 달리는 논병아리의 영상을 볼 수 있습니다.