¿Cómo se mantendría a flote un zancudo de agua del tamaño de un caballo y se movería en el agua de manera eficiente?

Los zancudos acuáticos de la familia Gerridae son animales infames por su capacidad para patinar sobre la superficie del agua, lo que los convierte en animales pleuston (que viven en la superficie). Todo su cuerpo está impermeabilizado por pelos hidrófobos (hidrófugos) que evitan que el agua se les pegue y crean pequeñas bolsas de aire en sus largas patas. Gracias a esto y a sus patas medias como remos, pueden caminar sobre la superficie del agua o saltar de ella como un trampolín. Principalmente cazan animales anegados, empalándolos con su probóscide e ingiriendo las entrañas.

La pregunta es ¿y si fueran más grandes? ¿Alrededor del tamaño de un caballo o quizás más pequeño? Los animales pequeños a menudo usan las fuerzas débiles en su beneficio, para ellos la física es diferente, por lo que no todas sus adaptaciones se traducen bien en tamaños más grandes. El hidrófugo sería inútil para un animal tan grande, así que supongo que usarán una táctica diferente. ¿O grandes mechones densos de piel impermeable en sus pies o órganos como globos? Todavía usarían un par de piernas para remar, pero ¿podrían hacerlo con piernas largas y delgadas, o deberían ser más cortas y rechonchas? ¿Podrían saltar del agua?

¿Cómo patinarían eficientemente sobre la superficie del agua?

La superficie del agua es hielo sólido.
@causative No estoy haciendo un pingüino.
Los zancudos de agua están hechos de aerogel y no pesan casi nada.

Respuestas (2)

Tratemos de calcular lo que se necesita para mantener a esta criatura.

ingrese la descripción de la imagen aquí

Aquí hay una buena página que explica la tensión superficial y cómo calcular cuánta fuerza puede ejercer una línea de superficie determinada y, por lo tanto, cuánta fuerza de la gravedad que actúa sobre una masa puede oponerse a la tensión superficial.

http://scipp.ucsc.edu/~haber/ph5B/bubble.pdf

En el ejemplo, está calculando el peso máximo de una aguja que puede soportar la tensión superficial. Tuve la tentación de decir "flotar", pero no es lo mismo que flotar.

trabajo mostrado

Aquí W es el peso máximo de la aguja. 0.032m es la longitud de la aguja. λ es la tensión superficial del agua que es una propiedad intrínseca y es 0,073 N/m. El coseno de 0 grados es 1. Peso en N factores en masa y aceleración por la gravedad terrestre; dividir 0,0047 N por la gravedad (9,8) = 0,00479 kg o 4,7 gramos es el peso máximo de la aguja dada su longitud.

Ahora comencemos con el peso y resolvamos para L la longitud de la... estructura de soporte en este gigante zancudo de agua. Diremos que el peso es de 500 kg = 4903 newtons.

W = 2(λL)cos0° 4903 N = 2 (0,073 N/m)(L)1 4903 N = 0,146 N/m (L) 33582m = L

Eso es bastante largo. 33 kilometros Soy terrible con esos órdenes de magnitud y no heriré mis sentimientos si alguien revisa mis matemáticas y encuentra mi error.

Pero 33582m parece plausible. Quizá se podría lograr esto al tener un pie que se ramifica en múltiples estructuras de soporte pequeñas para distribuir la longitud necesaria en muchas longitudes pequeñas. Si hicieras que las piernas de esta criatura se ramificaran en muchos pelos, cada uno podría contribuir a la longitud total necesaria para soportar su peso.

Así es como lo hacen los zancudos del agua.

pierna de zancudo de agua https://phys.org/news/2015-07-legs-striders-repel.html

El factor limitante clave en cuanto a lo que permite que un organismo de cierta masa exista sobre la superficie del agua parece ser el perímetro de contacto, no la longitud o el área . Recuerdo que otros trabajos han dicho que es una de las pocas cosas en la naturaleza donde el perímetro importa. Recuerdo hacer cálculos una vez y pude hacer que un animal del tamaño de un pájaro cantor flotara usando un modelo de pie especial, pero según el documento vinculado, el zancudo de agua más grande está cerca de los límites.

La respuesta es que no lo harían, porque la tensión superficial no es tan fuerte. Es esa ley del cubo cuadrado que asoma la cabeza de nuevo.

Ahora, lo que podrías tener es algo parecido a los plesiosaurios https://en.wikipedia.org/wiki/Plesiosaurus que se impulsaban con aletas en forma de remos. Hágalos lo suficientemente livianos, y podrían permanecer en la superficie y alcanzar velocidades bastante altas, como remos de remo: https://en.wikipedia.org/wiki/Sculling

Ahora no entiendo por qué evolucionaron para permanecer en la superficie, en lugar de buscar los suministros de alimentos más abundantes justo debajo.

Honestamente, no se quedarían en la superficie, porque el arrastre en la superficie suele ser mucho peor que el arrastre si todo el animal está bajo el agua. Esta es la razón por la cual las ballenas no nadan en la superficie todo el tiempo, y las aves descansan predominantemente en la superficie del agua y vuelan o se zambullen cuando realmente quieren moverse. Creo que Life in Moving Fluids de Steve Vogel analiza esto en detalle. Los zancudos de agua lo hacen porque gastan poca energía al hacerlo.
¿Cómo se mantendría a flote un zancudo de agua del tamaño de un caballo y se movería en el agua de manera eficiente?
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