為什麼廚房、洗手間的小飛蟲總是陰魂不散?

家裡洗手間牆上有時候會有一些小飛蟲,相信大家對下面這個圖並不陌生。

明明關緊了門窗,卻還是會發現這種小飛蟲,圖片來源:pinterest

這種小飛蟲是蛾蚋科的,具體來說,要麼是白斑蛾蚋,要麼是星斑蛾蚋。

你會發現,它們一般都出現在潮溼的地方,而且很不容易被打死。看見它們的時候,停在牆上半天也一動不動,剛想過去給一巴掌,就馬上跳到另一邊牆上,十分討厭。

蛾蚋成蟲。圖片來源:Lyle J. Buss, UF/IFAS

不僅如此,它身上還攜帶著一堆病原體。有科學家捉了一些蛾蚋,對它們進行檢測,發現存在大腸桿菌和沙門氏菌。很明顯,蛾蚋與蚊子、蒼蠅一樣,對人類來說是害蟲。

令人煩惱的是,只要關好門窗,蚊子和蒼蠅基本上就不會再飛進來了,但蛾蚋不一樣,你的門窗關得再嚴都沒用,因為它們是從下水道飛上來的。

如果不信的話,你可以在下水道上方貼上膠帶,過一天再取下來,很可能會發現上面粘有蛾蚋。圖片來源:參考文獻[2]

01

為什麼蛾蚋喜歡待在下水道里?

因為在洗碗的時候,各種細小的廚餘垃圾會被衝進下水道,這個過程中難免會有一些殘羹剩飯和一些有機物留在管壁,形成黏糊糊的「營養薄膜」(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溼潤的表面上,下水道管壁的表面就成了最容易滋生蛾蚋的地方。通常來說,蛾蚋一次會產下 15 ~ 40 個卵,多的也會有上百個。

蛾蚋的卵是半透明的,而且很小,長度一般不會超過 1 毫米。

蛾蚋的生長週期。圖片來源:Semantic Scholar

02

我們沖水的時候,為什麼不會把這些小飛蟲衝下去?

一位科學家(Nathan B. Speirs)對這一現象很好奇,於是進行了一些研究。但說出來你可能不信,他的研究方向並不是昆蟲學,而是流體力學。

為了更好地了解蛾蚋的體表和毛髮結構,在拿到實驗樣本之後,他做的第一件事就是用電子顯微鏡檢查蛾蚋的形態特徵。

在一次次放大電子顯微鏡鏡頭倍數後,蛾蚋翅膀的細節越來越清晰,圖片來源:參考文獻[3]

通過一次次放大電子顯微鏡的鏡頭倍數,我們可以清晰看到,蛾蚋翅膀上佈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細的絨毛,每根絨毛放大後還有倒刺的結構。

翅膀邊緣的絨毛和絨毛上的倒刺,圖片來源:參考文獻3

在它們的腿毛上也可以發現同樣的倒刺結構:

蛾蚋腿毛上的倒刺結構,清晰可見,圖片來源:參考文獻3

03

遍佈蛾蚋身體的密密麻麻的倒刺有什麼用呢?

可以肯定的是,倒刺不是用來防禦潛在的捕食者的,因為微米級的倒刺根本傷害不到誰。

倒刺實際的作用在於讓蛾蚋體表產生超疏水性。疏水性和親水性相反,「親水」簡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構有關,這些疏水結構具體來說,就是荷葉表面上大量的微米級蠟狀微乳狀液結構。

荷葉表面微米級蠟狀微乳狀液結構,圖片來源:Barthlott

每個乳突上分佈著大量的奈米級細支化結構,圖片來源:Barthlott

另外,荷葉上還有很多的蠟狀細微管子:

荷葉上的蠟狀微管,圖片來源:Barthlott

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

普通表面(左)和疏水錶面(中、右)的區別。水滴接觸到表面後有大於90度的傾斜角被稱為疏水結構,大於150度則被稱為超疏水結構,圖片來源:Wikipedia

蛾蚋身上的那些微米級倒刺也是一樣的道理,不過光是有微突結構還不夠,材料也得跟上才行。

疏水的材料表面有一個共性,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的化學鍵,因此更容易吸引液體潤溼表面,低表面能則不容易潤溼表面,這就是低表面能材料疏水的原理。

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

蛾蚋體表細毛的成分主要是甲殼素,這種物質有低表面能,因此有很強的的疏水性,只溶於特定溶劑。

經過計算,蛾蚋體表的疏水結構在碰到水後可以產生 175° 的接觸角,這不僅是疏水結構,還是超疏水結構。

為了驗證這點,科學家做了兩個小實驗:

將一滴水放到蛾蚋身上後的情況,圖片來源:參考文獻[3]

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

雖然蛾蚋體表疏水,但不疏油。前面說了甲殼素溶於特定溶劑,所以第二個小實驗是將一滴矽油放在蛾蚋身上,它會馬上浸潤蛾蚋的身體。

將一滴矽油放在蛾蚋身上後的情況,圖片來源:參考文獻[3]

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

這就是蛾蚋不怕水的原因,因為它的體表是超疏水結構。

04

蛾蚋在面對水的時候,是不是完全無敵呢?

也不是完全無敵。

科學家用 3 種形態的水來衝擊蛾蚋。

第一種是水珠。如果用水珠連續滴蛾蚋的話,它們幾乎都可以保持身體乾燥,並且從水滴撞擊的危險處境下逃開。

當蛾蚋遇到水滴時,不會有太大的壓力,圖片來源:參考文獻[3]

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

水霧對蛾蚋幾乎沒有影響,圖片來源:參考文獻[3]

第三種是水流。當水流衝擊蛾蚋時,在一瞬間會將其淹沒,但它們很快就會浮到水面上逃走。但如果水流衝擊的時間足夠長,讓它們長時間浸泡在水裡達到5 個小時以上,就有可能把它們淹死。實驗中科學家用 5 個小時的水流衝蛾蚋,結果 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,圖片來源:參考文獻[3]

由此可見,蛾蚋在面對各種形態的水體威脅時,都具有很強的適應性。現實中,開水龍頭沖水幾個小時不太現實,這也是下水道管壁上的蛾蚋不會被沖走的原因。

05

怎樣才能根除這些小飛蟲?

如果想要根除這些討厭的小飛蟲,就得除掉它們的營養來源,也就是下水道管壁上的「營養薄膜」。對此,最簡單的辦法是:先用刷子刮掉,然後用剛煮開的沸水沖洗(每天倒入下水道 1 ~ 2 次,持續 1 周)。

消除小飛蟲的操作示意,圖片來源:Treehugger

最重要的是,一定要記得經常清潔下水道,不要偷懶!

參考文獻:

[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.

相關文章

為了痛快拉屎,人類努力了 5000 年

為了痛快拉屎,人類努力了 5000 年

有很多真相尚未大白,比如說,誰是世上第一個便秘的人? 尊貴的「肛門牧羊人」 原始人在蔬果餐和運動的幫助下,過的還是縱享絲滑的日子。直到吃更多...

為什麼失戀這麼痛苦?因為真的很像戒毒

為什麼失戀這麼痛苦?因為真的很像戒毒

你見過愛情瘋子麼,他們真的都挺瘋的。 談戀愛的時候,為愛鬥舞: 圖片來源:《紫禁之巔》 分手的時候,要死要活: 圖片來源:《從你的全世界路過...

真心建議:讓爸媽多練腿,能防老

真心建議:讓爸媽多練腿,能防老

50 歲之後,人的肌肉就會加速流失。 到了 75 歲,人會失去 30~50% 的腿部肌肉控制。 下面是一張年輕人和老年人,大腿橫截面的磁共振...

小時候蓋的厚棉被,竟是助眠的神器

小時候蓋的厚棉被,竟是助眠的神器

降溫了,朋友們,家裡的厚被子都換好了嗎? 記得小時候的冬天,睡覺前,媽媽總會出現在被窩旁,一邊嫻熟地在身上加蓋各種衣服和被子,一邊嘀咕:腳和...

陽康後懶得動?一個擺爛動作能減輕危害

陽康後懶得動?一個擺爛動作能減輕危害

這段時間,很多「陽康」的朋友陸續開始復工了,只是這精神頭顯然還差點意思。 整天人在工位魂不在,沒幹什麼都覺得累。 本來忙起來就顧不上活動,這...

3 件事騙了你的大腦,讓你總想吃東西

3 件事騙了你的大腦,讓你總想吃東西

減肥的時候,食慾真的很折磨人。 上一刻還在堅持剋制「我不吃」,下一秒只要嚐了一小口,就像打開了洪荒食慾的閘口,辣條、 蛋糕、薯片、奶茶三明治...

愛吃油炸是人類天性,不怪你

愛吃油炸是人類天性,不怪你

一個問題:經常吃油炸食品的人,會發生什麼變化? 答案當然是——臉上會出現快樂的微笑啦! 甚至還沒吃,只要一想到,那外殼,金黃酥脆那香味,勾人...