水黾（学名：Gerridae spp.）是黾蝽科物种的通称，俗称“水蚊”、“水马”、“水蜘蛛”、“水母鸡”等。 [6] [16]体小型至大型；除少数种类外，全身覆盖由微毛组成的拒水毛；前足粗短变形，具抱握作用；中后足极细长，向侧方伸开；腿节与胫节几乎等长；各足附节均为2节；前翅翅室2-4个，翅的多型现象普遍。 [1] [9]
水黾广泛性分布于全世界各地。 [16]栖居环境包括湖泊、池塘等静水水面以及溪流等流动的水面。 [2]通常在水面上划行，以掉落在水上的其他昆虫、虫尸或其他动物的碎片等物为食。 [9]水黾之所以能够浮在水面，是因为其腿部特殊的微纳米沟槽结构。这种结构可以将空气有效地吸附在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，宏观上表现为水黾腿的超疏水特性。 [5]交配时期一般在春天到夏初， [4]雄性会通过中后足制造水波纹来追求异性，雌性接收到信号后，以类似振动频率的水波纹回应。然后进行交配。 [3]
水黾运动特征包括噪声小、超疏水性能优异和对水面破坏力小等，可将其应用于海洋勘探、输油管道泄漏检测和超疏水表面研制等方面，而且水黾腿部的超疏水特性在船舰疏水减阻方面也具有应用价值。 [13]人们模仿水黾足部的特殊结构研制了能在水面上自由行走的微型“水上漂”机器人。 [5]
动物学史
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- 名称来源
“香油匠”是水黾的俗称，因它的足部跗节腺可以分泌很香的油脂而得名。 [21]
水黾
水黾- 演化
水黾已经存在了至少5500万年，可追溯到上古新世的Gerridae和Hydrometridae化石；以及下白垩纪的Veliidae和Mesovelidae化石。科学家们认为它们可能在中生代早期进化。 [24]
形态特征
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体狭长，体长变化在3-40毫米之间，常见种类体长一般在10-20毫米之间，体宽2-5毫米。体色一般灰暗，常见种类以黑褐色为主，但具浅色斑纹；有些种类以黄褐色为主，但具黑色斑纹。体表覆盖一层银灰或金黄色毛被，尤其以腹面的更为致密。有翅型个体的前胸背板发达。同一种群中常有长翅型和短翅型，长翅型和无翅型，无翅型和短翅型之分。无翅型个体中胸最发达。中、后足各节细长，用于划水。腹部长度依种类不同而异，或长于或短于胸长。第1腹节或多或少的与后胸愈合，二者之间的缝呈W型。腹部侧接缘向上方翘起。雌虫生殖节腹面宽大，雄虫生殖节特化，形态具变化，一般左右对称，抱握器形态简单。 [8]
水黾图册
栖息环境
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水黾生活于各种水体的表面，有些种类生活于山涧急流和海洋表层。 [8]栖居环境包括湖泊、池塘等静水水面以及溪流等流动的水面。 [2]虽然水黾通常与淡水栖息地有关，但某些物种，称为海黾，可以在海洋环境中找到。然而，它们在这些栖息地中并不那么广泛，因为淡水生态系统更适合它们的需求。 [25]
水黾
水黾分布范围
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水黾广泛性分布于全世界各地。 [16]
水黾分布图 [7]生活习性
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集群
水黾虫群居，这可以提供额外的安全性。通过待在一起，它们可以更有效地监控周围环境并共同应对潜在威胁。 [25]
越冬
在温暖的地区，几乎终年可以看到水黾在水面上自如滑行；而当严寒到来，水黾会躲在石头下或杂草间度过冬天。 [14]
水黾
水黾捕食
水黾以落入水中的小虫体液、死鱼体或昆虫为食。通过它们腿上非常敏感的器官它们可以感受到落入水中昆虫的挣扎。通过滑动它们中间的一双腿它们可以在水面上运动，达到1.5米/秒的速度，此外它们可以做30-40厘米的高和远跳动。吃食时，嘴成管状吸食。 [15]当缺乏食物时可自相残杀。 [17]
水黾
水黾浮水
水黾被喻为是池塘中的溜冰者，因为它不仅能在水面上行走，而且还会像奥林匹克的溜冰运动员一样在水面上优雅地飞翔，却不会划破水面浸湿腿。水黾腿部拥有的微米尺度刚毛结构让其能够在水面上如在地面上一样行走、奔跑、跳跃。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钢毛的直径不足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飞行，却不会将腿弄湿。水黾的多毛腿一次能够在上面上划出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（水的接触角大于150°）。 [10]
水黾
水黾水黾的腿能排开300倍于其身体体积的水量，这就是水黾非凡浮力的原因。这种浮力让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。这种超级浮性也有助于水黾以极快的速度在水面上滑行以捕捉猎物。水黾在水面上每秒钟可滑行100倍于身体长度的距离，也就是说，一位身高1.8米的人必须以每小时640千米的速度游泳才能追上它们。 [10]
这种聪明的结构让水黾即使是在暴风雨的袭击中也能在生存，而且它们还会弹跳从而避免被淹没到水中。水黾腿部钢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，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。像鸭子一样，其它动物也拥有这种疏水的特性，但绝大多数都没有超级疏水特性。 [10]
触感
水黾对水面的动静是十分敏感的，即便是一两滴水溅到了水面上，它也会慌忙逃走。这是因为它的足关节之间有一层特殊的薄膜，膜上有灵敏的感震细胞，能感觉到水面上的轻微波动。对于这种水生昆虫来说，了解四周的动静是至关重要的。因为无论是送上门来的美餐，还是猛扑过来的大敌，都会引起水面的波动。 [14]
水黾
水黾防御
伪装：水黾使用的另一种策略是它们的天然伪装。它们纤细光滑的身体结构使它们能够轻松融入水面，使潜伏的捕食者不易被发现。 [25]
逃离：水黾经常面临来自鱼类和鸟类等各种捕食者的威胁。当被感应到时，它们依靠长腿和敏捷的动作迅速高速滑行。这项技能帮助他们躲避捕食者并确保他们的生存。 [25]
降低：当面临危险时，水黾会将它们的身体降低到靠近水面的地方，从而降低对鸟类和鱼类等捕食者的能见度。 [25]
生长繁殖
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求偶
水黾的联络方式很像人们在收发电报。雄水黾给雌水黾拍“电报”时，振动水面的频率从25次/秒开始，慢慢减到10-17次/秒结束，这是寻求配偶的“电文”。收到这种求偶“电报”以后，雌水黾便立即“复电”，它的“电文”是以每秒钟振动水面22-25次的方式发出的。通常，雌水黾一边“复电”，一边向雄水黾游去，直至雌雄相会。 [14]
水黾
交配
在水黾世界中，所有雄性都是“坏人、败类”。它们会以类似“肮脏”手段要挟雌性交配。根据研究发现雄性水黾在交配前会用脚轻轻在水面敲击，使水面出现微小波纹。在雌性同意交配之前，“败类”们不会停止拍腿。雌性就范后，两者的交配姿势更显出雄性的残忍无情，它们爬到雌性身上，导致雌性面临更大威胁，因为它们留在水面，更容易成为掠食者攻击的目标。这种胁迫策略可能是在雌性水黾进化出“生殖盾”之后开始的。“生殖盾”存在于雌性水黾腹部，是一种可以控制开合的护瓣，只有在雌性愿意打开护瓣时雄性才能完成交配，这“生殖盾”就好像古代妇女的“贞操带”，意味着交配只能在雌性允许的情况下进行。面“生殖盾”，雄性水黾只能不择手段，雌性显然没有太多选择，它们只有及早就范才能降低被捕食的风险。 [12]
产卵与孵化
水黾的卵通常产在水草或落叶上，孵化出的幼体——若虫常和成虫一起活动。若虫要经过蜕皮、腹部伸长、长出翅膀，才会变 为成虫。 [14]
水黾
水黾下级分类
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亚科 | 族 | 属 |
|---|---|---|
Charmatometrinae | / | Brachymetra |
/ | Charmatometra | |
纤黾蝽亚科Cylindrostethinae | / | Brailovskybates |
/ | 纤黾蝽属Cylindrostethus | |
/ | Platygerris | |
/ | Potamobates | |
始黾亚科Eotrechinae | / | 东方黾蝽属Amemboa |
/ | 淡纹黾蝽属Amemboides | |
/ | 叉尾黾蝽属Chimarrhometra | |
/ | 始黾蝽属Eotrechus | |
/ | 瘦黾蝽属Onychotrechus | |
黾蝽亚科Gerrinae | 黾蝽族Gerrini | 大黾蝽属Aquarius |
黾蝽属Gerris | ||
巨黾蝽属Gigantometra | ||
泽背黾蝽属Limnogonus | ||
纹背黾蝽属Limnometra | ||
褐黾蝽属Limnoporus | ||
缘背黾蝽属Neogerris | ||
斑背黾蝽属Tenagogerris | ||
淡背黾蝽属Tenagogonus | ||
Tachygerrini | Eurygerris | |
Tachygerris | ||
海黾蝽亚科Halobatinae | / | 黄斑黾属Asclepios |
/ | Austrobates | |
/ | Eurymetra | |
/ | 海黾属Halobates | |
/ | 涧黾蝽属Metrocoris | |
/ | 阔斑黾属Ventidius | |
毛足黾蝽亚科Ptilomerinae | / | Heterobates |
/ | 姬涧黾属Pleciobates | |
/ | 巨涧黾蝽属Potamometra | |
/ | Potamometropsis | |
/ | 毛足涧黾属Ptilomera | |
/ | Rheumatogonus | |
/ | 大涧黾属Rhyacobates | |
缢腹黾蝽亚科Rhagodotarsinae | / | 缢腹黾蝽属Rhagadotarsus |
/ | Rheumatobates | |
Trepobatinae | Metrobatini | Andersenella |
Ciliometra | ||
Iobates | ||
Metrobates | ||
Metrobatoides | ||
Metrobatopsis | ||
Rheumatometra | ||
Stygiobates | ||
Talaudia | ||
Naboandelini | Calyptobates | |
Hynesionella | ||
Naboandelus | ||
Stenobatini | Pseudohalobates | |
Rheumatometroides | ||
Stenobates | ||
Stenobatopsis | ||
Thetibates | ||
Trepobatini | Gnomobates | |
Halobatopsis | ||
Lathriobates | ||
Lathriobatoides | ||
Ovatametra | ||
Telmatometra | ||
Telmatometroides | ||
Trepobates | ||
Trepobatoides | ||
/ | Telmatometropsis |
参考资料 [7] [18] [22]
主要价值
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科研价值
水黾运动特征包括噪声小、超疏水性能优异和对水面破坏力小等，可将其应用于海洋勘探、输油管道泄漏检测和超疏水表面研制等方面，而且水黾腿部的超疏水特性在船舰疏水减阻方面也具有应用价值。 [13]
人们模仿水黾足部的特殊结构研制了能在水面上自由行走的微型“水上漂”机器人。 [5]中国科学院沈阳自动化所微纳米课题组的科研人员从自然界中的水黾获得灵感，利用具有光相应、磁响应及超疏水特性的复合材料，加工出了仿水黾微型机器人，基于磁驱动技术和材料的超疏水特性，实现了微型机器人在水面的快速游动、跳跃及翻滚动作，实现了新材料制备与多场驱动技术的融合，为仿昆虫机器人的研究提供了新的思路。 [11]
仿水黾微型机器人示意图
仿水黾微型机器人示意图生态价值
水黾被认为是有益的，而不是害虫，对其他昆虫有捕食性，医学上无害。 [23]
动物文化
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中国壮族聚居区有少女放飞水母鸡的仪式，当地十三四岁的少女在栽种秧苗后会在秧田捕捉水黾，随后将其放飞，水黾飞行的方向预示着捕捉者日后出嫁的方向。 [20]
