» » Физика в мире животных: жук-бомбардир и его «орудие»
Дорогие читатели, приглашаем подписаться на наш Telegram канал @news_boyarka_name (https://t.me/news_boyarka_name)
Физика в мире животных: жук-бомбардир и его «орудие»

Жуки-бомбардиры представлены подсемействами Brachininae и Paussinae (семейство жужелицы). Встречаются бомбардиры повсеместно, их нет разве что в Антарктиде. Более известным является подсемейство Brachininae. Его представителей ученые изучили лучше всего.

Размер жуков этого подсемейства самый разный. Максимальный размер жука-бомбардира составляет 3 см. Выглядят они обычно, нет ни ярких надкрылий, ни особенно больших жвал. Зато есть нечто другое — способность стрелять во врага ядовитой жидкостью, температура которой достигает 100 °C. При этом жидкость сама по себе примечательна, не говоря уже о процессе «выстрела».

Что это за жидкость?

Стреляют жуки смесью гидрохинонов и пероксида водорода. Эта смесь вырабатывается двумя симметричными железами внутренней секреции. Вещества, выработанные железами, поступают в специальный резервуар с укрепленными стенками. Есть еще и резервуары поменьше, содержатся каталаза и пероксидаза. Их стенки также укреплены, и они связаны с центральным резервуаром. Мышцы, которые отвечают за открытие и закрытие «ствола», плотно сжаты. Аналогичным образом закрыты и камеры с реагентами. Когда жук спокоен, жидкости не смешиваются, все «колбы» плотно закрыты.

Как только жуку нужно выстрелить, стенки большого резервуара сжимаются, и вещества из меньших камер выдавливаются в основной «реактор». Здесь ферменты вступают в реакцию с пероксидом водорода, в результате чего образуется атомарный кислород. Это очень сильный окислитель, который вступает в реакцию с гидрохинонами, окисляя их до хинонов (ученым удалось выяснить химических состав этих веществ — это 2-метил-1,4-бензохинон).

Обе реакции проходят с выделением большого количества тепла — смесь разогревается до 100 °C. Не забываем, что все это происходит не в стеклянном сосуде вроде колбы или пробирки, а в организме живого существа. Как только в основной камере появляется еще и кислород, объем вещества увеличивается, и вся эта смесь выбрасывается через отверстия на кончике брюшка насекомого. Отдельные выстрелы контролируются при помощи специальной мембраны. Если давление в резервуаре превышает определенный уровень, мембрана открывается, смесь выбрасывается, давление снижается. Мембрана закрывается. После этого процесс повторяется, и так до полного истощения реагентов в камерах брюшка жука. Пульсация необходима для того, чтобы резервуар, где происходит основная реакция, успевал остыть до момента нового выстрела.

Кончик брюшка у насекомого очень подвижен. При «стрельбе» благодаря этой подвижности жук может прицеливаться, причем очень точно. Он способен «выстрелить» под себя, за себя, над головой, направо, налево и вверх. Бомбардиры ряда видов выстреливает жидкость не струей, а серией выстрелов, продолжительность каждого составляет от 8 до 17 мс. Скорость выброса жидкости достигает 10 м/с. Помня о том, что враг жука обычно находится совсем рядом, можно говорить, что «снаряд» настигает врага практически мгновенно. Муравей, жук большего размера или даже лягушка, собиравшиеся схватить бомбардира, обычно ничего не успевают сделать.

Для того, чтобы изучить процесс «стрельбы» Эрик Арндт (Eric Arndt) и его коллеги из Массачусетского технологического института использовали сложную систему. Она состоит из излучателя рентгеновского синхронного излучения и скоростной камеры, которая способна делать до 2000 кадров в секунду.

Выбрасывать отпугивающую жидкость могут и другие жуки. В частности, жужелицы ряда видов умеют выбрасывать едкую жидкость в разных направлениях. Но внутри их брюшка не происходит никакой реакции — эта жидкость вырабатывается специальными железами. Ни нагревания до высокой температуры, ни значительного давления в этом случае нет.

Интересно еще и то, что самцы и самки бомбардиров могут «стрелять» одинаково точно. Но вот приспособления для выстрелов у них несколько различаются, хотя сама реакция, резервуары и все прочее абсолютно такое же.

Как выживает сам бомбардир?

Это сложный вопрос, на который энтомологи (и не только они) пытались найти ответ не один год. Все дело в том, что камеры с реактивами и главный резервуар покрыты особой тканью. Эта ткань не только устойчива к содействию всех химических веществ, принимающих участие в реакции, но и выдерживает высокую температуру. Плюс ее теплопроводность мала, так что тепло не распространяется по всему организму жука, нагревается лишь главный резервуар. Резервуар при «выстреле» не растягивается.

Жук-бомбардир и авиация

Система органов жука, где проводится химическая реакция и выброс жидкости, может иметь важное значение для человека. Во-первых, данные изучения процесса импульсного «выстрела» жука могут пригодиться инженерам, проектирующим различные двигатели, включая реактивные двигатели для самолетов. Возможно, технология точного и быстрого впрыска поможет обеспечить восстановление работоспособности движка после его случайной остановки.

Ученым предстоит еще многое выяснить, сейчас основное внимание специалистов сосредоточено на камере, где происходит реакция окисления реагентов. Изучение строения этой камеры может помочь создать термостойкий, устойчивый к действию активных химических веществ материал. Он пригодится в промышленности, науке, военном деле.

Что еще?

Жук-бомбардир очень по душе креационистам. Они утверждают, что такая сложная специализированная система не могла появиться в процессе эволюции. Ну а раз так, то жук появился вдруг и сразу в качестве божественного творения. Сейчас ученые смогли найти промежуточные звенья эволюции жука-бомбардира, где «орудие» постепенно становится все более сложным. Да и современные представители подсемейств бомбардиров «вооружены» по-разному. У некоторых жуков наведение идет при помощи надкрыльев, а не брюшка. Другие бомбардиры выбрасывают лишь слегка нагретую жидкость, а ряд видов так и вообще выделяют лишь едкую жидкость без подогрева. Различаются у них и камеры — можно проследить развитие «лаборатории» от простой системы к сложной. Так что ни о какой «божественности» жука не может быть и речи.

ИНТЕРЕСНАЯ СТАТЬЯ? ПОДЕЛИСЬ С ДРУЗЬЯМИ!


Дорогие читатели, если вы увидели ошибку или опечатку, помогите нам ее исправить! Для этого мы запустили на сайте удобную клавишу для исправления ляпов. Выделите ошибку и нажмите одновременно клавиши «Ctrl» и «Enter». Мы узнаем о неточности и как можно скорее исправим.

0 0

Рекомендуем к просмотру
Пока что комментариев к данной новости нет, но Вы можете быть первым.

Добавить комментарий
  • bowtiesmilelaughingblushsmileyrelaxedsmirk
    heart_eyeskissing_heartkissing_closed_eyesflushedrelievedsatisfiedgrin
    winkstuck_out_tongue_winking_eyestuck_out_tongue_closed_eyesgrinningkissingstuck_out_tonguesleeping
    worriedfrowninganguishedopen_mouthgrimacingconfusedhushed
    expressionlessunamusedsweat_smilesweatdisappointed_relievedwearypensive
    disappointedconfoundedfearfulcold_sweatperseverecrysob
    joyastonishedscreamtired_faceangryragetriumph
    sleepyyummasksunglassesdizzy_faceimpsmiling_imp
    neutral_faceno_mouthinnocent

    PIN: ----



    Новостей на страницу:



    Случайная интересность

    7 признаков, по которым иностранцы могли узнать советского человека

    СССР порождал в своих гражданах не только гордость за свою страну, но и особые, присущие только советским людям, привычки. Говорят, что из-за них на Западе были раскрыты лучшие шпионы Советского Союза.[далее]
    4 года и 2 месяца назад 1722  



    Случайное видео

    Завиет эль-Эриан - запрещенный город (видео)

    Завиет-эль-Эриан — город в Нижнем Египте, расположен между Гизой и Абусиром. Сейчас этот город является закрытым, так как тут в нем находится секретная военная база. Доступ в Завиет-эль-Эриан прекращен с 1964 года, а раскопки в нем строго запрещены.На фотографиях, сделанных до этого периода, мы видим совершенно потряса...
    2 месяца назад 66  



    Кино и шоу-бизнес

    Федор Стуков и Владислав Галкин на съёмках "Приключения Тома Сойера и Гекльберри Финна". 1981 год

    Роль Гекльберри Финна в картине Станислава Говорухина для Владислава Галкина была дебютом в кино. Правда тогда он носил фамилию не Галкин, а Сухачёв. Его, 9-летнего пацана, в тайне от матери, привела на кинопробы бабушка - Людмила Николаевна Демидова. Станислав Говорухин среди многих соискателей выбрал именно Владислав...[далее]
    3 года назад 2086  




    НОВОЕ НА САЙТЕ

    Ляпы исторических фильмов

    Ляпы исторических фильмов
     Исторические фильмы многим кажутся неплохой заменой учебника истории для подростков. Действительно, зачем многоречиво описывать, как люди одевались, что они ели и что их заботило, если всё можно показать наглядно и притом захватывающе? Проблема в том, что многие истори...[далее]
    14 минут назад 0  

    Как итальянским мастерам удавалось создавать из мрамора тончайшие вуали

    Как итальянским мастерам удавалось создавать из мрамора тончайшие вуали
    Вуаль в скульптуре не один век поражает тех, кто видит это чудо. Скульпторам удалось передать в твердой мраморной глыбе нежность и воздушность тончайшей ткани, способной, как кажется, зашевелиться от малейшего дуновения ветерка. Чтобы создать этот удивительный «эффект в...[далее]
    23 минуты назад 0  

    Как раньше в США перевозили автомобили

    Как раньше в США перевозили автомобили
    Был в американской автомобильной истории такой автомобильчик - Шевроле Вега, производился он корпорацией Дженерал Моторс с 1971 по 1977 год. Сама машинка была так себе и ничем особо примечательным не выделялась, но вот доставляли ее с завода к дилерским центрам очень ин...[далее]
    31 минуту назад 0  

    Энн Хэтэуэй сыграет в фильме Роберта Земекиса.

    Энн Хэтэуэй сыграет в фильме Роберта Земекиса.
    Популярная голливудская актриса Энн Хэтэуэй сыграет одну из главных ролей в экранизации произведения Роальда Даля «Ведьмы», которую собирается снимать режиссер Роберт Земекис.  Актрисе предстоит исполнить роль главной злодейки ‒ Великой Верховной Ведьмы. Опубликованный ...[далее]
    10 часов и 8 минут назад 13  

    «Джон Уик 3» (2019) — трейлер фильма (дубляж+оригинал)

    «Джон Уик 3» (2019) — трейлер фильма (дубляж+оригинал)
    Продолжение истории наемного убийцы Джона Уика. Совершив убийство в отеле, Джон объявлен криминальными кланами «вне закона» и теперь должен пуститься в бега, так как на него будут охотиться лучшие из его бывших коллег.Премьера — 16 мая 2019[далее]
    10 часов и 10 минут назад 14  


    Календарь

    «    Январь 2019    »
    ПнВтСрЧтПтСбВс
     123456
    78910111213
    14151617181920
    21222324252627
    28293031