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家里衛(wèi)生間墻上有時(shí)候會(huì)有一些小飛蟲，相信大家對(duì)下面這個(gè)圖并不陌生。

明明關(guān)緊了門窗，卻還是會(huì)發(fā)現(xiàn)這種小飛蟲，圖片來(lái)源：pinterest

這種小飛蟲是蛾蚋科的，具體來(lái)說(shuō)，要么是白斑蛾蚋，要么是星斑蛾蚋。

你會(huì)發(fā)現(xiàn)，它們一般都出現(xiàn)在潮濕的地方，而且很不容易被打死。看見它們的時(shí)候，停在墻上半天也一動(dòng)不動(dòng)，剛想過(guò)去給一巴掌，就馬上跳到另一邊墻上，十分討厭。

蛾蚋成蟲。圖片來(lái)源：Lyle J. Buss, UF/IFAS

不僅如此，它身上還攜帶著一堆病原體。有科學(xué)家捉了一些蛾蚋，對(duì)它們進(jìn)行檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)存在大腸桿菌和沙門氏菌。很明顯，蛾蚋與蚊子、蒼蠅一樣，對(duì)人類來(lái)說(shuō)是害蟲。

令人煩惱的是，只要關(guān)好門窗，蚊子和蒼蠅基本上就不會(huì)再飛進(jìn)來(lái)了，但蛾蚋不一樣，你的門窗關(guān)得再嚴(yán)都沒用，因?yàn)樗鼈兪菑南滤里w上來(lái)的。

如果不信的話，你可以在下水道上方貼上膠帶，過(guò)一天再取下來(lái)，很可能會(huì)發(fā)現(xiàn)上面粘有蛾蚋。圖片來(lái)源：參考文獻(xiàn)[2]

01

為什么蛾蚋喜歡待在下水道里？

因?yàn)樵谙赐氲臅r(shí)候，各種細(xì)小的廚余垃圾會(huì)被沖進(jìn)下水道，這個(gè)過(guò)程中難免會(huì)有一些殘羹剩飯和一些有機(jī)物留在管壁，形成黏糊糊的“營(yíng)養(yǎng)薄膜”（biofilm），這就成了蛾蚋幼蟲最好的食物。

而且蛾蚋的卵需要附著在濕潤(rùn)的表面上，下水道管壁的表面就成了最容易滋生蛾蚋的地方。通常來(lái)說(shuō)，蛾蚋一次會(huì)產(chǎn)下 15 ~ 40 個(gè)卵，多的也會(huì)有上百個(gè)。

蛾蚋的卵是半透明的，而且很小，長(zhǎng)度一般不會(huì)超過(guò) 1 毫米。

蛾蚋的生長(zhǎng)周期。圖片來(lái)源：Semantic Scholar

02

那問(wèn)題來(lái)了，我們沖水的時(shí)候

為什么不會(huì)把這些小飛蟲沖下去？

一位科學(xué)家（Nathan B. Speirs）對(duì)這一現(xiàn)象很好奇，于是進(jìn)行了一些研究。但說(shuō)出來(lái)你可能不信，他的研究方向并不是昆蟲學(xué)，而是流體力學(xué)。

為了更好地了解蛾蚋的體表和毛發(fā)結(jié)構(gòu)，在拿到實(shí)驗(yàn)樣本之后，他做的第一件事就是用電子顯微鏡檢查蛾蚋的形態(tài)特征。

在一次次放大電子顯微鏡鏡頭倍數(shù)后，蛾蚋翅膀的細(xì)節(jié)越來(lái)越清晰，圖片來(lái)源：參考文獻(xiàn)[3]

通過(guò)一次次放大電子顯微鏡的鏡頭倍數(shù)，我們可以清晰看到，蛾蚋翅膀上布滿了密密麻麻的倒鉤，每根倒鉤的間隔在 4.28 微米左右。在翅膀的邊緣處也有細(xì)細(xì)的絨毛，每根絨毛放大后還有倒刺的結(jié)構(gòu)。

翅膀邊緣的絨毛和絨毛上的倒刺，圖片來(lái)源：參考文獻(xiàn)3

在它們的腿毛上也可以發(fā)現(xiàn)同樣的倒刺結(jié)構(gòu)：

蛾蚋腿毛上的倒刺結(jié)構(gòu)，清晰可見，圖片來(lái)源：參考文獻(xiàn)3

03

遍布蛾蚋身體的密密麻麻的倒刺有什么用呢？

可以肯定的是，倒刺不是用來(lái)防御潛在的捕食者的，因?yàn)槲⒚准?jí)的倒刺根本傷害不到誰(shuí)。

倒刺實(shí)際的作用在于讓蛾蚋體表產(chǎn)生超疏水性。疏水性和親水性相反，“親水”簡(jiǎn)單理解就是和水有親和力，相互吸引，“疏水”是指和水相互排斥。

荷葉出淤泥而不染的特性就是與荷葉上的疏水結(jié)構(gòu)有關(guān)，這些疏水結(jié)構(gòu)具體來(lái)說(shuō)，就是荷葉表面上大量的微米級(jí)蠟狀微乳狀液結(jié)構(gòu)。

荷葉表面微米級(jí)蠟狀微乳狀液結(jié)構(gòu)，圖片來(lái)源：Barthlott

每個(gè)乳突上分布著大量的納米級(jí)細(xì)支化結(jié)構(gòu)，圖片來(lái)源：Barthlott

另外，荷葉上還有很多的蠟狀細(xì)微管子：

荷葉上的蠟狀微管，圖片來(lái)源：Barthlott

正是荷葉上這些密密麻麻的微突結(jié)構(gòu)，讓水滴在接觸到荷葉的一瞬間，幾乎呈球形，可以在各個(gè)方向上滾動(dòng)，帶走荷葉表面的灰塵，卻不留下任何痕跡。

普通表面（左）和疏水表面（中、右）的區(qū)別。水滴接觸到表面后有大于90度的傾斜角被稱為疏水結(jié)構(gòu)，大于150度則被稱為超疏水結(jié)構(gòu)，圖片來(lái)源：Wikipedia

蛾蚋身上的那些微米級(jí)倒刺也是一樣的道理，不過(guò)光是有微突結(jié)構(gòu)還不夠，材料也得跟上才行。

疏水的材料表面有一個(gè)共性，就是低表面能。

如果一種材料的表面能很高，意味著它表面有較強(qiáng)的化學(xué)鍵，因此更容易吸引液體潤(rùn)濕表面，低表面能則不容易潤(rùn)濕表面，這就是低表面能材料疏水的原理。

圖分別為非潤(rùn)濕（接觸角為180°），潤(rùn)濕（接觸角<90°）和完全潤(rùn)濕（接觸角為0°）。（接觸角是連接固液界面和液氣界面的角度），圖片來(lái)源：Wikipedia

蛾蚋體表細(xì)毛的成分主要是甲殼素，這種物質(zhì)有低表面能，因此有很強(qiáng)的的疏水性，只溶于特定溶劑。

經(jīng)過(guò)計(jì)算，蛾蚋體表的疏水結(jié)構(gòu)在碰到水后可以產(chǎn)生 175° 的接觸角，這不僅是疏水結(jié)構(gòu)，還是超疏水結(jié)構(gòu)。

為了驗(yàn)證這點(diǎn)，科學(xué)家做了兩個(gè)小實(shí)驗(yàn)：

將一滴水放到蛾蚋身上后的情況，圖片來(lái)源：參考文獻(xiàn)[3]

首先是將一滴水放到蛾蚋身上，可以看到產(chǎn)生了 175° 的接觸角，水不會(huì)沾在它身上，只會(huì)變成水滴滾落。

雖然蛾蚋體表疏水，但不疏油。前面說(shuō)了甲殼素溶于特定溶劑，所以第二個(gè)小實(shí)驗(yàn)是將一滴硅油放在蛾蚋身上，它會(huì)馬上浸潤(rùn)蛾蚋的身體。

將一滴硅油放在蛾蚋身上后的情況，圖片來(lái)源：參考文獻(xiàn)[3]

通過(guò)電鏡，可以更清楚地觀察水滴和蛾蚋身上絨毛的相互作用，圖片來(lái)源：參考文獻(xiàn)[3]

這就是蛾蚋不怕水的原因，因?yàn)樗?strong style="box-sizing: border-box;">體表是超疏水結(jié)構(gòu)。

04

蛾蚋在面對(duì)水的時(shí)候

是不是完全無(wú)敵呢？

也不是完全無(wú)敵。

科學(xué)家用 3 種形態(tài)的水來(lái)沖擊蛾蚋。

第一種是水珠。如果用水珠連續(xù)滴蛾蚋的話，它們幾乎都可以保持身體干燥，并且從水滴撞擊的危險(xiǎn)處境下逃開。

當(dāng)蛾蚋遇到水滴時(shí)，不會(huì)有太大的壓力，圖片來(lái)源：參考文獻(xiàn)[3]

第二種是水霧。水霧是由許多直徑小于 4.5 微米的水滴組成的，當(dāng)這些極小的水滴接觸到蛾蚋體表時(shí)，對(duì)它們幾乎沒有太多影響，它們拍拍翅膀振開水滴就飛走了。

水霧對(duì)蛾蚋幾乎沒有影響，圖片來(lái)源：參考文獻(xiàn)[3]

第三種是水流。當(dāng)水流沖擊蛾蚋時(shí)，在一瞬間會(huì)將其淹沒，但它們很快就會(huì)浮到水面上逃走。但如果水流沖擊的時(shí)間足夠長(zhǎng)，讓它們長(zhǎng)時(shí)間浸泡在水里達(dá)到 5 個(gè)小時(shí)以上，就有可能把它們淹死。實(shí)驗(yàn)中科學(xué)家用 5 個(gè)小時(shí)的水流沖蛾蚋，結(jié)果 4 只中有 2 只被淹死了。

雖然一瞬間被水流打到水面以下，但蛾蚋很快就浮到水面飛走了，圖片來(lái)源：參考文獻(xiàn)[3]

由此可見，蛾蚋在面對(duì)各種形態(tài)的水體威脅時(shí)，都具有很強(qiáng)的適應(yīng)性。現(xiàn)實(shí)中，開水龍頭沖水幾個(gè)小時(shí)不太現(xiàn)實(shí)，這也是下水道管壁上的蛾蚋不會(huì)被沖走的原因。

05

怎么做才能根除這些小飛蟲呢？

如果想要根除這些討厭的小飛蟲，就得除掉它們的營(yíng)養(yǎng)來(lái)源，也就是下水道管壁上的“營(yíng)養(yǎng)薄膜”。對(duì)此，最簡(jiǎn)單的辦法是：先用刷子刮掉，然后用剛煮開的沸水沖洗（每天倒入下水道 1 ~ 2 次，持續(xù) 1 周）。

消除小飛蟲的操作示意，圖片來(lái)源：Treehugger

最重要的是，一定要記得經(jīng)常清潔下水道，不要偷懶！

參考文獻(xiàn)：

[1]https://wiki.nus.edu.sg/display/TAX/Clogmia+albipunctata+-+Bathroom+fly

[2] Griffith T, Gillett-Kaufman J. Drain Fly Psychoda spp.(Insecta: Diptera: Psychodidae): EENY716/IN1226, 10/2018[J]. EDIS, 2018, 2018(6)

[3] Speirs N B, Mahadik G A, Thoroddsen S T. How drain flies manage to almost never get washed away[J]. Scientific Reports, 2020,10(1):17829.

作者｜蘇澄宇

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