» » 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)
авг 28 2016

Физика в мире животных: жук-бомбардир и его «орудие»

авка автора shim   612   0   12:32

   Природа, животные   
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.
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.

нравится0
не нравится0
00


ИНТЕРЕСНАЯ СТАТЬЯ? ПОДЕЛИСЬ С ДРУЗЬЯМИ!

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

    Афера «полковника» Павленко

    Фальшивые печати из материалов дела Советский период истории считается временем, практически не знавшим организованной преступности. Однако именно на этот период, причём на самый жёсткий и закрытый его отрезок — позднесталинский — пришлась деятельность преступной организации, не имевшей аналогов ни до, ни после. Под н...
    1 год и 5 месяцев назад 660  


    Случайное видео

    Забытые советские технологии

    Технологии, которые свернули и благополучно забыли на несколько десятков лет. 
    6 дней и 16 часов назад 34  


    Кино и шоу-бизнес

    Роберт Де Ниро и Джеймс Вудс на съёмках "Однажды в Америке"

    Это один из самых любимых моих фильмов. Я до сих пор помню как посмотрел его в первый раз. И долго ходил потом под впечатлениями. Это один из тех фильмов, которые я пересматриваю регулярно. Просто потому, что это настоящее кино. И не надо говорить что это обычная или классическая гангстерская сага. Нет! Здесь всё гораз...
    2 года и 4 месяца назад 1689  


    НОВОЕ НА САЙТЕ

    Угадаете, чья это дочь?

    Угадаете, чья это дочь?
    Ей 20 лет, она живет в Калифорнии, считает себя моделью и актрисой. Впрочем, за спиной действительно есть две эпизодические роли, одна в сериале, одна в кино.  Подсказка – у неё знаменитый отец, на которого она настолько не похожа, что просто шок.  Все ответы – под като...
    1 день и 14 часов назад 62  

    8 лучших фильмов «прекрасной инопланетянки» Миллы Йовович

    8 лучших фильмов «прекрасной инопланетянки» Миллы Йовович
    8 лучших фильмов «прекрасной инопланетянки» Миллы Йовович. Сегодня Милла Йовович – суперзвезда. Она фешн-модель, певица, композитор и одна из популярнейших киноактрис. При этом Милла заявляет, что главное в её жизни – семья. «Больше всего я люблю читать книги, шить куко...
    1 день и 15 часов назад 50  

    ГЕНИАЛЬНОЕ РАССУЖДЕНИЕ ОСТАПА О СЧАСТЬЕ

    ГЕНИАЛЬНОЕ РАССУЖДЕНИЕ ОСТАПА О СЧАСТЬЕ
    Остап Бендер, «великий комбинатор», знавший «четыреста сравнительно честных способов отъёма денег», также не чужд радостям простого человеческого счастья. Он умён, сообразителен, смекалист, да и вообще, Остап — человек, который хочет жить, попробовать в этой жизни всё.
    1 день и 15 часов назад 52  

    Светлане Немоляевой – 81 год: 7 малоизвестных фактов о знаменитой актрисе

    Светлане Немоляевой – 81 год: 7 малоизвестных фактов о знаменитой актрисе
    Актриса театра и кино Светлана Немоляева | Фото: cosmo.ru 18 апреля исполняется 81 год актрисе, которую миллионы зрителей знают по роли Оли Рыжовой в «Служебном романе» и жены Гуськова из фильма «Гараж». Наверное, творческой судьбе Светланы Немоляевой позавидовала бы лю...
    1 день и 19 часов назад 49  

    Попкорновый блокбастер из палаты мер и весов. Рецензия на «Рэмпейдж»

    Попкорновый блокбастер из палаты мер и весов. Рецензия на «Рэмпейдж»
    12 апреля в российский прокат вышел новый блокбастер — «Рэмпейдж» с Дуэйном «Скала» Джонсоном, в котором гигантские монстры разносят Чикаго. Отвратительные мужики уже посмотрели фильм и рекомендуют его всем, кто радуется как тестостероновый подросток, глядя на драки гиг...
    2 дня и 12 часов назад 14  

    Календарь
    «    Апрель 2018    »
    ПнВтСрЧтПтСбВс
     1
    2345678
    9101112131415
    16171819202122
    23242526272829
    30