‘изика в мире животных: жук-бомбардир и его "орудие"

јвтор:
kaa
ѕечать
дата:
28 августа 2016 04:28
ѕросмотров:
2528
 омментариев:
4
‘изика в мире животных: жук-бомбардир и его "орудие"


∆уки-бомбардиры представлены подсемействами Brachininae и Paussinae (семейство жужелицы). ¬стречаютс€ бомбардиры повсеместно, их нет разве что в јнтарктиде. Ѕолее известным €вл€етс€ подсемейство Brachininae. ≈го представителей ученые изучили лучше всего.


–азмер жуков этого подсемейства самый разный. ћаксимальный размер жука-бомбардира составл€ет 3 см. ¬ыгл€д€т они обычно, нет ни €рких надкрылий, ни особенно больших жвал. «ато есть нечто другое - способность стрел€ть во врага €довитой жидкостью, температура которой достигает 100 град.÷ельси€. ѕри этом жидкость сама по себе примечательна, не говор€ уже о процессе "выстрела".

„то это за жидкость?

—трел€ют жуки смесью гидрохинонов и пероксида водорода. Ёта смесь вырабатываетс€ двум€ симметричными железами внутренней секреции. ¬ещества, выработанные железами, поступают в специальный резервуар с укрепленными стенками. ≈сть еще и резервуары поменьше, содержатс€ каталаза и пероксидаза. »х стенки также укреплены, и они св€заны с центральным резервуаром. ћышцы, которые отвечают за открытие и закрытие "ствола", плотно сжаты. јналогичным образом закрыты и камеры с реагентами.  огда жук спокоен, жидкости не смешиваютс€, все "колбы" плотно закрыты.

 ак только жуку нужно выстрелить, стенки большого резервуара сжимаютс€, и вещества из меньших камер выдавливаютс€ в основной "реактор". «десь ферменты вступают в реакцию с пероксидом водорода, в результате чего образуетс€ атомарный кислород. Ёто очень сильный окислитель, который вступает в реакцию с гидрохинонами, окисл€€ их до хинонов (ученым удалось вы€снить химических состав этих веществ - это 2-метил-1,4-бензохинон).

‘изика в мире животных: жук-бомбардир и его "орудие"


ќбе реакции проход€т с выделением большого количества тепла - смесь разогреваетс€ до 100 град.÷ельси€. Ќе забываем, что все это происходит не в стекл€нном сосуде вроде колбы или пробирки, а в организме живого существа.  ак только в основной камере по€вл€етс€ еще и кислород, объем вещества увеличиваетс€, и вс€ эта смесь выбрасываетс€ через отверсти€ на кончике брюшка насекомого. ќтдельные выстрелы контролируютс€ при помощи специальной мембраны. ≈сли давление в резервуаре превышает определенный уровень, мембрана открываетс€, смесь выбрасываетс€, давление снижаетс€. ћембрана закрываетс€. ѕосле этого процесс повтор€етс€, и так до полного истощени€ реагентов в камерах брюшка жука. ѕульсаци€ необходима дл€ того, чтобы резервуар, где происходит основна€ реакци€, успевал остыть до момента нового выстрела.

 ончик брюшка у насекомого очень подвижен. ѕри "стрельбе" благодар€ этой подвижности жук может прицеливатьс€, причем очень точно. ќн способен "выстрелить" под себ€, за себ€, над головой, направо, налево и вверх. Ѕомбардиры р€да видов выстреливает жидкость не струей, а серией выстрелов, продолжительность каждого составл€ет от 8 до 17 мс. —корость выброса жидкости достигает 10 м/с. ѕомн€ о том, что враг жука обычно находитс€ совсем р€дом, можно говорить, что "снар€д" настигает врага практически мгновенно. ћуравей, жук большего размера или даже л€гушка, собиравшиес€ схватить бомбардира, обычно ничего не успевают сделать.



ƒл€ того, чтобы изучить процесс "стрельбы" Ёрик јрндт (Eric Arndt) и его коллеги из ћассачусетского технологического института использовали сложную систему. ќна состоит из излучател€ рентгеновского синхронного излучени€ и скоростной камеры, котора€ способна делать до 2000 кадров в секунду.

¬ыбрасывать отпугивающую жидкость могут и другие жуки. ¬ частности, жужелицы р€да видов умеют выбрасывать едкую жидкость в разных направлени€х. Ќо внутри их брюшка не происходит никакой реакции - эта жидкость вырабатываетс€ специальными железами. Ќи нагревани€ до высокой температуры, ни значительного давлени€ в этом случае нет.

»нтересно еще и то, что самцы и самки бомбардиров могут "стрел€ть" одинаково точно. Ќо вот приспособлени€ дл€ выстрелов у них несколько различаютс€, хот€ сама реакци€, резервуары и все прочее абсолютно такое же.

∆ук


 ак выживает сам бомбардир?

Ёто сложный вопрос, на который энтомологи (и не только они) пытались найти ответ не один год. ¬се дело в том, что камеры с реактивами и главный резервуар покрыты особой тканью. Ёта ткань не только устойчива к содействию всех химических веществ, принимающих участие в реакции, но и выдерживает высокую температуру. ѕлюс ее теплопроводность мала, так что тепло не распростран€етс€ по всему организму жука, нагреваетс€ лишь главный резервуар. –езервуар при "выстреле" не раст€гиваетс€.

∆ук-бомбардир и авиаци€

—истема органов жука, где проводитс€ химическа€ реакци€ и выброс жидкости, может иметь важное значение дл€ человека. ¬о-первых, данные изучени€ процесса импульсного "выстрела" жука могут пригодитьс€ инженерам, проектирующим различные двигатели, включа€ реактивные двигатели дл€ самолетов. ¬озможно, технологи€ точного и быстрого впрыска поможет обеспечить восстановление работоспособности движка после его случайной остановки.

”ченым предстоит еще многое вы€снить, сейчас основное внимание специалистов сосредоточено на камере, где происходит реакци€ окислени€ реагентов. »зучение строени€ этой камеры может помочь создать термостойкий, устойчивый к действию активных химических веществ материал. ќн пригодитс€ в промышленности, науке, военном деле.

‘изика в мире животных: жук-бомбардир и его "орудие"


∆ук-бомбардир очень по душе креационистам. ќни утверждают, что така€ сложна€ специализированна€ система не могла по€витьс€ в процессе эволюции. Ќу а раз так, то жук по€вилс€ вдруг и сразу в качестве божественного творени€. —ейчас ученые смогли найти промежуточные звень€ эволюции жука-бомбардира, где "орудие" постепенно становитс€ все более сложным. ƒа и современные представители подсемейств бомбардиров "вооружены" по-разному. ” некоторых жуков наведение идет при помощи надкрыльев, а не брюшка. ƒругие бомбардиры выбрасывают лишь слегка нагретую жидкость, а р€д видов так и вообще выдел€ют лишь едкую жидкость без подогрева. –азличаютс€ у них и камеры - можно проследить развитие "лаборатории" от простой системы к сложной. “ак что ни о какой "божественности" жука не может быть и речи.

2 не понравилс€
20 понравилс€ пост
 
Ќезарегистрированные посетители не могут оценивать посты
 
 
 
 

 
 
 
 

 омментарии

 
 

 
 
 
m1a2x
ƒата:
(28 августа 2016 06:20)
#1
до чего природа додумалась
ѕриморский край > ¬ладивосток [ссылка]
6 / 0
 
 
 
 
 
 
Haegemon
ƒата:
(28 августа 2016 10:36)
#2
минус за то, что примешал сюда религию.
“омска€ область > —еверск [ссылка]
0 / 14
 
 
 
 
 
 
Ѕухарик
ƒата:
(28 августа 2016 10:40)
#3
“ак вот как по-насто€щему пукан бомбит!
 
я не грустный, € трезвый
—анкт-ѕетербург [ссылка]
6 / 0
 
 
 
 
 
 
wowus1968
ƒата:
(28 августа 2016 10:51)
#4
÷итата: Ѕухарик
“ак вот как по-насто€щему пукан бомбит!

жук-пукан biggrin
ћосква [ссылка]
8 / 0
 
 
 

 
 
 
 
 
 
 
 

»нформаци€

 
 
 
 
 
 
 
 
 

ќставл€ть свои CRAZY комментарии могут только зарегистрированные пользователи.
ѕожалуйста пройдите простую процедуру регистрации или авторизируйтесь под своим логином. “акже вы можете войти на сайт, использу€ существующий профиль в социальных сет€х (¬контакте, ќдноклассники, Facebook, Twitter и другие)

 
 
 
 
 
Ќаверх