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水黾怎么读?shuǐ mǐn还是shuǐ miǎn?

苏教版小学科学三年级上册第三单元第3课《神奇的水》一课,教材中提到了水的表面张力,并且举了一个例子:水黾。教师用书上给出的读音是shuǐ miǎn,不过我记得在成龙主演的《燕尾服》中也提到了水黾,国语配音版读的是shuǐ mǐn。那水黾到底怎么读呢?

我查了《现代汉语字典》,发现“水黾”一词在《现代汉语词典》里没有收录,查不到。再查“黾”字,发现“黾”是个多音字,有两个读音,一个是 mǐn ,黾勉就是努力、勉力的意思,看起来这个读音跟昆虫没多大联系。第二个读音是 miǎn ,同“渑”,仅用于“渑池”这个地名,渑池之会的故事大家都清楚,跟水上的小虫也没有半点关系。到网上搜索,发现据说“黾”字还有第三个读音 měng,意思是古书上的一种蚌,这个读音我在《现代汉语词典》上没查到,但显然跟昆虫之类的仍然没有什么关系。

三个读音跟这种会水上漂的小虫都没有关系,那“水黾”到底怎么读呢?我继续在网上搜索,终于找到一篇文章,说是台湾的《国语辞典》上收录了“水黾”这个词,注释为:水黾,汉语拼音shuǐ mǐn,动物名。昆虫纲半翅目水黾科。体狭,色黑褐,长约一公分,群集池沼水面,捕食小虫,能驰跃,水涸即飞去。或称为“水马”。

看来“水黾”读作shuǐ mǐn是比较靠谱的,毕竟有典可查,只是大陆的辞书没有收录这个词而已,而shuǐ miǎn这个读音估计就是以讹传讹或者看偏旁认字的结果。

关于水黾漂在水面上的奥秘,教科书上一般给出的答案是由于水的表面张力,不过也有不同的说法:

小型水生昆虫水黾被喻为“池塘中的溜冰者”,因为它不仅能在水面上滑行,而且还会像溜冰运动员一样能在水面上优雅地跳跃和玩耍。它的高明之处是,既不会划破水面,也不会浸湿自己的腿。水黾是如何练就如此水上绝技?

对此,科学界一直有各种解释。一种解释是水表面的张力,还有的解释是它们的腿会分泌油脂。近日,中国科学院化学研究所研究员江雷和博士生高雪峰在11月4日出版的英国《自然》杂志上发表论文,揭开了水黾“水上轻功”的奥秘。该发现可望在不远的将来设计出新型微型水上交通工具,如无舷船舶。该发现还可用于新型防水纺织品的生产,甚至人类的水上行走都成为可能。

水黾是一种在湖水、池塘、水田和湿地中常见的小型水生昆虫,身长大约1厘米,可在水面划行。它有6条细长的腿,足上有纤毛。为什么水黾能在水上行走?一般教科书的解释是水表面的张力。

教科书的解释是错误的。

比如,一分钱的硬币重约一克,比重比水大,可是把它轻轻放在水面上,硬币却能漂浮,这是由于水表面张力的作用。水滴之所以能变成圆球形,也是由于表面张力作用的缘故。

水的表面有一层膜叫表面层。它处在气体与液体之间。液体表面层由于跟空气接触,与液体内部情况有所不同。表面层里分子的分布要比液体的稀疏些,也就是分子间的距离比液体内部的大一些。在液体内部,分子间的引力基本上等于斥力;在表面层中,由于分子间的距离比液体内部大,分子间的相互作用表现为引力。这种液体各部分间相互吸引的力,叫表面张力。在表面张力的作用下,液体表面有收缩到最小的趋势。

水滴的表面张力有多大呢?可以这样说,比水滴小的虫子,它是不能冲破表面张力而钻入水滴中去的。

水黾属于水生半翅目类昆虫,水黾的种类不同,大小也不一样,一只中等大小的水黾重约30毫克,比水轻,所以,它在水面上行走时,不会沉入水中。此外,水黾足的附节上,生长着一排排不沾水的毛,所以,与足接触的那部分水面会下凹,但它的足尖不会冲破表面张力。水黾长有三对足,三对足的分工也很明确,前足用来捕食,中足用来划分和跳跃,后足用来在水面滑行,这样它就可以在水面上自由自在的行动了。但是,如果往水里加一点中性洗涤剂,就会削弱水的表面张力,这时,走在水面的水黾足上的毛被沾湿,足冲破了表面张力而穿入水中,水黾就会沉入水中,当水黾沉下去后,由于表面张力的作用,水黾就再也浮不上来了。

一般教科书都这样解释这个问题。美国麻省理工学院的数学家约翰•布什和同事就发现水黾的腿就像桨一样在水中划行,从而让它能够快速地飞奔,该研究小组的成员戴维德•胡说,腿不被弄湿是关键,这样可避免水黾在划行时浸入水中,如果它们不小心被水淹没,它们必须用十倍于身体的力量才能浮出水面。事实果真是这样吗?这种解释似乎看起来很有道理,但却无法解释水黾即使是在暴风雨的袭击中也能生存这样一个事实。而且水黾还会弹跳,弹跳时它们的腿脚为什么不会湿?为什么不会刺破水表面的张力?

会不会是它们的腿分泌油脂?

我们都知道,油脂可以浮在水面上,如果水黾的腿脚能分泌油脂,再加上水表面的张力,水黾不就浮在了水面上了吗?

为了证明油脂层和水面张力不是水黾在水面上行走的主要因素,我国科学家做了一个人工的水黾腿,并在上面涂了一层蜡。这条腿能够让水黾在水面上静止一会儿,但却不能经得起水的波动。

研究人员发现,水黾的腿能排开300倍于其身体体积的水量,这就是这种昆虫非凡浮力的原因。水黾的一条长腿就能在水面上支撑起15倍于身体的重量而不会沉没。而油脂层和水表面的张力却没有如此大的浮力。

水黾以极快的速度在水面上滑行以捕捉猎物。它在水面上每秒钟可滑行100倍于身体长度的距离,这相当于一位身高1.8米的人以每小时400英里的速度游泳。

水黾腿部特殊的微纳米结构才是真正原因。

水黾腿部上有数千根按同一方向排列的多层微米尺寸的刚毛。

人的头发的直径大约在80-100微米之间,而这些像针一样的微米刚毛的直径不足3微米,表面上形成螺旋状纳米结构的构槽,吸附在构槽中的气泡形成气垫,从而让水黾能够在水面上自由地穿梭滑行,却不会将腿弄湿。水黾的多毛腿一次能够在上面划出4毫米长的波纹。研究人员将水黾毛腿的这种性质称为超疏水性。

水黾是利用其腿部特殊的微纳米结构,将空气有效地吸附在这些同一取向的微米刚毛和螺旋状纳米沟槽的缝隙内,在其表面形成一层稳定的气膜,阻碍了水滴的浸润,宏观上表现出水黾腿的超疏水特性。正是这种超强的负载能力使得水黾在水面上行动自如,即使在狂风暴雨和急速流动的水流中也不会沉没。

水黾腿部刚毛的疏水性类似于鸭子背部的毛,但是,普遍的疏水性(或抗水性)也许会让昆虫在水面上呆一会儿,轻微的触动或扰动就会打破这种平衡。

然而,在水黾腿部和水面间形成的空气垫却让它们在水面上快速而稳定地行走或奔跑。

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评论 1

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  1. #1

    学习到新知识了

    成语故事大全1个月前 (03-16)回复
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