據科普中國訊息，家裡衛生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

那問題來了，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。

為了更好地瞭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］

透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

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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°）。（接觸角是連線固液介面和液氣介面的角度），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］

透過電鏡，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

怎麼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。

作者：蘇澄宇