“水上滑行冠军 ”水黾背后的科学

虽然水黾平时都静静地趴在水面上，但一旦遇到美食或危险，它们就会以极快的速度捕食或逃离，在此过程中还不会打湿身体。根据观测，水黾的滑行速度可达1.5 米每秒。难怪古人常将水黾称为“卖油郎” ——感觉它 们的脚底就像抹了油一样，能在水面快速跑跳而不湿身。

首先来看看水黾在水面快速运动而不湿身的原因。我们知道，力的作用是相互的。物体要运动，必须要先给其他物体一个作用力，然后在其反作用力下完成运动。水黾靠足支撑于水面，通过划水完成运动过程，但它们的足又细又长，按理说，受力面积小、压强大，划水时应该打湿身体才对，为何它们能健步如飞而不湿身呢？

这主要得益于水黾足部和腹部特殊的刚毛。这些刚毛的平均直径只有几微米(人头发的直径为60～100微米)，众多刚毛按同一方向排列并呈螺旋状聚在一起，通过吸附空气以形成气膜，使其足部能支撑超过自重十几倍的重量。同时，水黾腹部密布的刚毛也有一定的疏水性，让水无法沾湿水黾的身体。

就是说，细密且疏水性的刚毛是水黾轻松浮于水面且不会湿身的秘密所在。当然，水的表面张力也是保证水黾能在面行动自如的物理因素。表面张力指体表面层由于分子引力不均衡而产生沿表面作用于任一界线上的张力。通常，液体温度越高，表面张力越小。

接着来看看为何水黾在水面滑行的速会如此快。水黾主要通过滑动中足完成水上运动，它们的中足特别长，具有强大推力，承担着“驱动足”的功能；前足和后足则主要起感知水体振动和保持平衡的作用。在三对足的配合下，水黾能轻松推开300倍于 自身体积的水量。加上足部和腹部刚毛赋予的疏水性和水的表面张力，水黾才能以极快的速度冲向食物或躲避天敌的捕食。当然，也正是凭借着细长的中后足，水黾才能轻松在水面跳跃，它们跳跃的高度通常有三四十厘米。

水黾是淡水生态系统的关键物种，通过分解有机质参与物质循环。 对水黾生物学特性的深入研究，不仅利于揭示微观尺度下的流体力学规律，更为仿生材料与微型机器人设计提供了重要启示。中国科学院沈阳自动化研究所微纳米课题组曾从水黾身上获得灵感，结合聚二甲基硅氧烷、石墨烯、磁性颗粒等制备了具有光响应、磁响应及超疏水特性的复合材料，研制出的仿水黾微型机器人可以完成水面快速游动、跳跃及翻滚等动作。随着研究的深入，新型水黾仿生机器人有望在水处理、水上运输等领域得到应用。（文内配图均已获得图虫创意授权)

本文节选自《百科知识》2025.7B

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