网络专题 > 荆楚文苑
交通违章权威查询
那些将小水珠玩弄于股掌之上的生物
发布时间:2017-09-06 09:41:35来源:中国青年报进入电子报

  又是一年三伏天伴随着烈日炎炎,荷塘中莲花也竞相争艳,正所谓:“映日荷花别样红。”说起莲,古今中外赞美之辞怕不止万千,但最负盛名的大概就数周敦颐的千古名句——“出淤泥而不染,濯清涟而不妖”了。这句话不仅极具文学价值,同时,也还提及了一种科学现象,那就是荷叶所具有的自清洁效应——由于这一效应最早正是发现于荷叶表面,因此也得名为“荷叶效应”。

  造成荷叶效应的主要原因在于荷叶表面对水非常憎恶,在物理化学中,这一特性被称为“超疏水性”。正由于此,雨打浮萍,水滴会被弹开,散落四周,即使是极小的水珠,未被弹开的,也都是些圆滚滚的小球,不会趴下变扁,更不可能铺展开来化为水膜;也正由于此,荷叶表面既不染淤泥,又不易沾惹灰尘——浮尘总被雨打风吹去。

  这种神奇的性质,来源于荷叶表面的特殊结构——荷叶表面密密麻麻地分布着无数蜡质乳突。荷叶表面每一个上皮细胞都会长出一个乳突,这些乳突仅有几个微米大,比我们的头发丝还细。不仅如此,再放大看,每个乳突表面还都充满着纳米级的小纤毛,这些多级分形的微纳结构会吸附空气,当水珠滴在荷叶上面的时候,由于强大的表面张力,水会被这层气膜托起来而无法接触其本身。同时,形成这些结构表面还有一层蜡质,从我们生活中的经验来看,苹果、葡萄表面有层白蒙蒙的生物蜡,在清洗水果的时候常会感觉到打滑,这便是蜡质的“功劳”。蜡质本身就是疏水的,源自于其本身的组成——非极性有机分子与极性的水分子极性相异,故难以亲和。

  荷塘里,就在莲的旁边,还生活着一群不怎么起眼的小虫子,它们叫水黾,也有人管它们叫水蚊子、水蜘蛛等等。“黾”是象形文字,古人用来指代青蛙、蟾蜍等两栖类动物。水黾这种六条腿的小虫子虽长得不像蛙类,但却也像蛙一样生活在水中,也像蛙一样一跳一跳的,甚至,比蛙更厉害。它们能漂浮在水面,能在水面上跳跃,乃至生活,就算是狂风暴雨也难奈它何,比起“水上漂”的轻功,这简直高出天际了。这么一种吃喝拉撒睡乃至繁殖都在水面进行的小虫子,也是玩超疏水的行家里手。它们腿上密集排列着微米级刚毛,刚毛表面是一道道周期排列的纳米沟壑,由此,它们便具有强大的超疏水腿,便能轻易漂浮于水面,即使按压它,也无法让其沉下,除非让其死亡。

  玫瑰花瓣表面也表现出了超疏水的特性,尽管玫瑰花表面对水也很厌恶,却又能粘上水珠,有种若即若离,有种藕断丝连。这不同于荷叶表面的低粘附——水滴极易滑落,而是另一种疏的状态,是一种高粘附的超疏水,也就像我们在情人节看到粘上露水的玫瑰花,无论是倒扣着,或是直立着,抑或是平躺着,表面的水总会粘在上面。当然了,粘着的大都是一个个小水球,倘若是荷叶的话,这些小球早就东奔西跑,不知所终了。这也和玫瑰花瓣表面的微纳结构有着千丝万缕的联系,同样的微米级小乳突,却不见了四散枝叉的纳米级纤毛,而是一个个小褶皱,这些由表面圆滑的褶皱堆叠起来的小乳突似乎在向水珠轻声诉说着自己的友善。

  有正便有负,有疏也就有亲。与疏水、超疏水对应的,便有亲水和超亲水。顾名思义,这两种能力意味着材料表面对水是亲和的。紫花琉璃草、泥炭藓、天鹅绒竹芋和紫叶芦莉草这几种植物便具有超亲水的叶片,水滴落在其表面,会迅速铺展成一层薄薄的平整的水膜,甚至被吸进叶片中,就像海绵汲取水分一样。它们的叶片表面大多具有微米级的孔道或沟槽,海绵状的微纳结构造就了它们对水的强大亲和力,恨不得将水一分一毫都搓碎揉进自己的骨髓里。

  类似这些将水玩弄于股掌之上的生物还有千千万万,历经漫漫岁月长河的洗礼,它们根据各自生存的需求,在过去的几千万甚至上亿年间,进化出了这些有趣又神奇的本领,这些本领早已溶入它们血脉,显得那么平凡,却又那么伟大。

  来源:中国青年报    作者:高寒飞(中国科学院大学2015级博士生)

(作者:  编辑:黄涛

更多资讯,欢迎扫描下方二维码关注湖北日报官方微博、微信。

  • 湖北焦点
  • 国内要闻
  • 娱乐推荐
新闻排行