補水，我有特殊技巧：把屁股都給我翹起來！

天熱了，為了解渴，我們可以喝很多的冷飲……便利的城市生活很容易讓人忘記——水是寶貴的資源，尤其對干旱地區(qū)而言。

南非的納米布沙漠，是世界上最干燥的地方之一，幾乎不下雨。為了汲取生命所需的水分，沙漠里的動物就需要采取獨特的策略，比如沐霧甲蟲（Stenocara gracilipes）——霧中集水。

在大霧中收集水的甲蟲 | BBC

【資料圖】

沙漠里雖然不下雨，但卻會起霧。大西洋上空的濕潤空氣會被大風吹到納米布沙漠，令清晨時分的沙漠籠罩在薄霧之中。這些水分稍縱即逝，因而彌足珍貴。小甲蟲奮力跑上沙丘，途中還有可能淪為蜥蜴的口中食，一切努力都只為趕在霧氣消散前獲取水分。

它們迎風翹起臀部、向前傾斜自己的身體。霧氣逐漸在其背部凝結(jié)，待水珠聚得足夠大，就沿著身上的細槽流到嘴里。

迎風翹起的甲蟲 | wired

小小的后背，特殊的結(jié)構(gòu)

沐霧甲蟲那看似普通的后背，其實有著精巧的設計。

甲蟲的背面，有很多小凸起 | Nature

它們的背部凹凸不平，有很多細小的凸起。凸起的頂端沒有蠟質(zhì)覆蓋物，是親水的，水會被這樣的表面吸住，然后鋪展開來。

然而，凸起的斜邊部位以及背上的溝槽，卻都是覆蓋了蠟質(zhì)物的微結(jié)構(gòu)。這些微米結(jié)構(gòu)和蠟質(zhì)物共同創(chuàng)造出了與荷葉表面類似的超疏水系統(tǒng)，在這樣的表面上，水珠就變成圓滾滾的，非常容易滾落。

凸起的頂端是無蠟的、親水的 | Nature

簡單說來，甲蟲背上的凸起尖端是親水的，可以收集霧中的水分，而凸起的斜邊與背上的溝槽是疏水的，便于收集而來的水珠流到嘴里。

如何把霧氣慢慢地“榨”出水？

在熾熱難耐的沙漠里，若非利用特殊的可控機制，霧中的小水滴會在熱度及風力的作用下很快消失。因此，霧中集水并沒有那么簡單。

水滴把甲蟲背上那親水的凸起頂端作為凝結(jié)點，并逐步增長。濃霧中的水，固定于凸起頂端，形成快速增長的粘附在背部的水滴。而水就算落在疏水區(qū)域，也可以在彈起或被風吹到親水區(qū)域時，被收集起來。

而水滴能粘附在親水的凸起尖端上，取決于親水尖端與水滴之間的吸引力。匯聚在一起的水滴，最終增大到一定的大小。超過這一大小后，水滴質(zhì)量與表面接觸面積的比率快速增加，直到克服了將水滴粘附在表面的吸引力。此時，水滴從親水區(qū)域脫離，并沿著凸起之間的疏水溝槽，從傾斜的甲蟲表面上滾落。

水珠超過一定的大小，就會滾落 | wired

不過，濃霧總是伴隨大風出現(xiàn)，凝結(jié)而成的水滴不會被吹入風中嗎？畢竟在集水的過程中，水滴已經(jīng)成長為足夠大。

科研人員觀察到，在自然環(huán)境中，沐霧甲蟲背部的水珠直徑大概會增長到約4-5毫米后，隨即形成穩(wěn)定的水流來為自己供給水分。

研究人員進一步計算發(fā)現(xiàn)，在迎風傾斜角度為45°，風速5米每秒（與納米比亞測定的風速一致）的情況下，水滴直徑大于5毫米時能沿表面滾落而不致被吹入風中。這種理論與實際的契合，或許就是千萬年進化過程與自然選擇較量的結(jié)果吧。

向沐霧甲蟲學習

沐霧甲蟲的這種集水結(jié)構(gòu)有非常廣泛的應用前景，例如集水帳篷、捕霧網(wǎng)、集水瓶等等。通過這種方法，在不消耗能量的情況下，可以實現(xiàn)對氣態(tài)水的收集。

捕霧網(wǎng) |aqualonis

在摩洛哥，霧中集水網(wǎng)系統(tǒng)（CloudFisher）可以將潮濕的空氣轉(zhuǎn)變?yōu)橐簯B(tài)水，每天能夠產(chǎn)生多達1600加侖的干凈水（約320桶的桶裝水）供附近的居民使用。

倘若這種應用進一步得到改善、普及，那將給干旱地區(qū)帶去寶貴的干凈水源。另外，僅僅是非洲女性，每年花在打水的時間加起來可高達400億個小時，因此，類似的集水應用也將極大解脫了打水的女性，讓她們能夠?qū)⒏嗟臅r間與精力放在更有意義的事情上。

出去打水的女性 | un.org

家務纏身的非洲女性，在野外徒步的旅人，亟需灌溉的農(nóng)田，遠洋里往返的巨輪……幾乎每個地方每個人都需要干凈、便宜的淡水，也幾乎都可以從捕霧網(wǎng)等應用中得到收益。也許有一天，這個小小甲蟲會給世界帶來巨大變革，在大海中變出淡水，將沙漠變?yōu)榫G洲，讓空氣里的微小水霧凝聚成流，滋潤干裂的土地和嘴唇。

作者：Vivian

編輯：Cloud、游識猷

參考文獻

[1] Parker A R, Lawrence C R. Water capture by a desert beetle[J]. Nature, 2001, 414(6859): 33.

[2] Can Namib Desert Beetles Help Us Solve Our Drought Problems? | Think Like a Tree

[3] Giant nets harvest fog to solve water crisis in Morocco. https://mashable.com/2017/01/31/fog-catching-nets-turn-moisture-into-water/?europe=true

一個AI

天熱了，記得多喝水。