В Сахарский серебряный муравей (Cataglyphis bombycina) является разновидностью насекомое что живет в пустыня Сахара. Это самый быстрый из 12 000 известных в мире муравей виды, достигающие скорости 855 миллиметров в секунду (почти 1РС или 3,6 км / ч ). Он может преодолевать расстояние, в 108 раз превышающее длину его собственного тела за секунду, и это достижение превосходят только два других существа, австралийский тигровый жук Цициндела эбурнеола и калифорнийский прибрежный клещ Paratarsotomus macropalpis. Это почти темп ходьбы человека, и по сравнению с размером его тела он соответствует скорости около 200 м / с (720 км / ч) для бегуна-человека ростом 180 см (6 футов).
Во многом из-за экстремально высоких температур их среды обитания, но также из-за угрозы хищники муравьи активны вне своего гнезда всего около десяти минут в день. [1] Двойное давление хищников и температуры ограничивают их надземную активность узким диапазоном температур между температурами, при которых хищники ящерицы прекращение активности и собственный верхний порог муравьев. [2]
Учёные удивились, когда обнаружили в пустыне Сахара это… Самые необычные находки
Сцена у гнезда серебряных муравьев в Сахаре
Муравьи часто пересекают полуденные температуры около 47 градусов по Цельсию (117 градусов по Фаренгейту), чтобы убирать трупы животных, пораженных жарой. [3] Чтобы справиться с такими высокими температурами, у муравьев есть несколько уникальных приспособлений.
При движении на полной скорости они используют только четыре из шести ног. Эта четвероногая походка достигается за счет поднятия передней пары ног. [4] Несколько других приспособлений, включая очень высокую частоту шагов, делают C. bombycina один из самых быстроходных видов животных по отношению к размеру их тела. [5]
Следя за положением солнца, муравьи умеют перемещаться, всегда зная прямой путь к своему гнезду, таким образом, они могут свести к минимуму время, проведенное в жаре. [6] Они производят белки теплового шока (HSP), но, в отличие от других животных, они делают это не в ответ на тепло. Вместо этого они делают это перед тем, как покинуть гнездо, чтобы не получить первоначальных повреждений при быстром повышении температуры тела. Эти HSP позволяют клеточным функциям продолжаться даже при очень высоких температурах тела. Если бы они не производили белки в ожидании сильной жары, они бы умерли, прежде чем белки смогли бы оказать свое действие.
Несколько разведчиков наблюдают и предупреждают колония когда ящерицы-муравьи укрываются в своих норах. Затем вся колония, сотни муравьев, уходят на поиски пищи, хотя им нужно завершить свою работу до того, как температура достигнет 53 ° C (127 ° F) — температуры, способной их убить.
Сахарские серебряные муравьи ловят пустынного жука
МУРАВЬИ — ЧТО МЫ О НИХ НЕ ЗНАЕМ? Удивительная жизнь самых организованных насекомых на планете
По словам одного исследователя, производство этого белка «не отражает острой реакции на клеточное повреждение или денатурацию белка, но, по-видимому, является адаптивной реакцией, позволяющей организму выполнять работу при повышенных температурах во время слишком резких изменений температуры, чтобы дать ему возможность работать». животное возможность извлечь выгоду из de novo Синтез HSP » [7] кроме того, «продолжительность безумного кормления в несколько минут слишком коротка для синтеза этих защитных белков после воздействия тепла». [2] Эта и другие адаптации привели к тому, что муравей стали называть «одним из самых термостойких известных животных». [7] Его критический тепловой максимум составляет 53,6 ° C (128,5 ° F). [8]
Серебряные муравьи покрыты сверху и по бокам тела волосками уникальной формы с треугольным поперечным сечением, которые поддерживают охлаждение двумя способами. Эти волосы обладают высокой отражающей способностью в видимом и ближнем инфракрасном свете, то есть в области максимального солнечного излучения (муравьи бегают со скоростью до 0,7 м / с (2,3 фута / с) и выглядят как капли ртути на поверхности земли). поверхность пустыни). Волосы также обладают высокой эмиссией в средней инфракрасной части электромагнитного спектра, где они служат антиотражающим слоем, который увеличивает способность муравьев отводить избыточное тепло тепловым излучением, которое излучается горячим телом муравьев в воздух. Этот пассивный охлаждающий эффект работает на ярком солнце. [9] [10]
Рекомендации
- ^ Wehner, R .; Marsh, A.C .; Венер, С. (1992). «Муравьи пустыни на тепловом канате». Природа. 357 (6379): 586–7. Bibcode:1992 Натур.357..586Вт. Дои:10.1038 / 357586a0.
- ^ аб Gullan, P.J .; Крэнстон, П. С. (13 сентября 2004 г.). Насекомые: очерк энтомологии. Вайли. ISBN9781405111133 .
- ^ Юн, Кэрол Кэсук (1992-06-30). «Жизнь в крайности: муравьи бросают вызов жаре пустыни». Нью-Йорк Таймс. ISSN0362-4331 . Получено 2016-01-14 .
- ^ Цолликофер, С (1994). «Паттерны шагов у муравьев — влияние морфологии тела» (PDF) . Журнал экспериментальной биологии. 192 (1): 107–118 . Получено 2016-01-14 .
- ^ Пфеффер, Сара Элизабет; Валь, Верена Луиза; Виттлингер, Матиас; Вольф, Харальд (2019). «Скоростное передвижение в Сахарском серебряном муравье, Cataglyphis bombycina». Журнал экспериментальной биологии. 222 (20): jeb198705. Дои: 10.1242 / jeb.198705 .
- ^Удивительный муравей-катаглиф, 2006-02-26 , получено 2016-01-14
- ^ аб Мозли, Папа Л. (1997-11-01). «Белки теплового шока и тепловая адаптация всего организма». Журнал прикладной физиологии. 83 (5): 1413–1417. Дои:10.1152 / jappl.1997.83.5.1413. ISSN8750-7587. PMID9375300.
- ^ Чоун, Стивен Л .; Николсон, Сью В. (2004-07-15). Физиологическая экология насекомых: механизмы и закономерности. ОУП Оксфорд. ISBN9780198515487 .
- ^ Shi, N.N .; Tsai, C.-C .; Камино, Ф .; Бернард, Г. Д .; Ю, Н .; Венер, Р. (18 июня 2015 г.). «Сохранение прохлады: улучшенное оптическое отражение и лучистое рассеивание тепла у сахарских серебряных муравьев». Наука. 349 (6245): 298–301. Bibcode:2015Научный . 349..298С. Дои: 10.1126 / science.aab3564 . PMID26089358.
- ^»Пресс-релиз: Сахарские серебряные муравьи используют волосы, чтобы выжить при самых высоких температурах на Земле | Новости UW». Вашингтонский университет. 18 июня 2015 года.
Источник: wikijaa.ru
Серебристое покрытие помогает муравьям Сахары справляться с небывалой жарой
Внешний вид сахарских серебряных муравьёв ( Cataglyphis bombycina ), обитающих в засушливой пустыне, заинтересовал Наньфаня Юя ( Nanfang Yu ) из Колумбийского университета в Нью-Йорке. Когда он впервые увидел этих насекомых в песках, то подумал, что перед ним капельки ртути.
Он и его команда провели исследование, в ходе которого выяснили , что эти крошечные (около 10 миллиметров) муравьи осуществляют терморегуляцию благодаря серебристым волоскам на спине и боках. Они отражают большую часть падающего на муравьёв света.
Насекомые эти, как оказалось, обладают целым рядом природных приспособлений, которые помогают им выживать в пустыне: у них длинные конечности и в их организме присутствуют белки теплового шока . Во время перерывов в охоте насекомые поднимаются на камни и растительность над горячим песком, чтобы добраться до более прохладного места.
Однако самую важную работу выполняют именно волоски: серебристый внешний вид муравьёв обусловлен уникальной трёхгранной формой их волосков, она же способствует отражению видимого и ближнего инфракрасного света. Инфракрасные волны средней длины, в свою очередь, переизлучаются, избыток тепла уходит, и тело муравья эффективно охлаждается.
Моделирование команды Юя показало, что микронная толщина волосков даёт насекомым дополнительную теплозащиту. Волоски по размеру почти совпадают с длиной волны солнечных лучей, из-за этого они отражаются от граней.
Однако волоски намного меньше, чем инфракрасные волны света средней длины волны, то есть для них они образуют матовую поверхность, которая может светиться и излучать свет, но не отражать его.
«Животные эволюционировали и развили разные стратегии для восприятия и использования электромагнитных волн, – объясняет Юй. – Так, глаза глубоководной рыбы позволяют ей маневрировать и охотиться в тёмных волнах, бабочки создают цвета из наноструктур своих крыльев, светляки используют всполохи света для общения. Органы животных нередко развиваются для восприятия или контроля электромагнитных волн и часто превосходят аналогичные рукотворные устройства как в сложности, так и в эффективности».
Чтобы подтвердить, что волоски являются ключевым элементом термозащиты, учёные поймали несколько особей муравьёв и «обрили» их, а затем подвергли воздействию горячей ксеноновой лампы и холодной пластины, которые моделировали солнце и небо.
У муравьёв, чьё тело осталось покрыто волосами, температура была на 5-10 градусов ниже, нежели у «обритых» собратьев. А это существенная разница для раскалённой добела Сахары.
Таким образом сахарские серебряные муравьи продемонстрировали учёным новый метод приспособления к экстремальным условиям. Эти насекомые живут в одной из самых горячих пустынь на Земле, где температура песчаной поверхности может достигать 70 градусов Цельсия. При этом, чтобы выжить, муравьям необходимо поддерживать температуру своего тела ниже критических 53,6 градуса.
Также учёные обнаружили ещё одну уловку муравьёв: насекомые покрыты волосками сверху и с боков, однако не снизу. Там волоски бы поглощали тепло (то же самое инфракрасное излучение), исходящее от горячего песка.
Как выяснили энтомологи, сахарские серебряные муравьи часто выходят на охоту в жару, когда другие насекомые и животные (например, ящерицы) прячутся в укрытие. Так что ещё одно преимущество термической суперспособности – искать пищу без конкурентов и хищников, так как в это время они отсиживаются в тени.
Представители вида C. bombycina питаются трупами менее удачливых насекомых и членистоногими. Однако им приходится действовать быстро— муравьи быстро умирают, если их температура тела поднимается выше 53,6 градуса. После того, как серебряные муравьи покидают свои гнёзда, у них есть примерно 10 минут на то, чтобы поесть: после этого при полном полуденном солнце они рискуют перегреться.
Авторы исследования надеются, что их открытие приведёт к разработке новых материалов, которые будут отражать солнечный свет и повторно излучать тепло подобно серебряным муравьям. Такие покрытия на крышах сохранят холод в помещении в жаркий день или е помогут повысить эффективность солнечных батарей за счёт переизлучения.
Адаптация муравьёв похожа также на свойства термостойкой поверхности, и исследователи рассчитывают, узнав побольше об этом виде, получить новые материалы такого рода.
Команда Юя планирует в ближайшее время воссоздать волоски синтетически, чтобы понять, можно ли их применить для самоохлаждения поверхностей и других полезных приложений. Также в планах команды — изучение других животных и организмов, проживающих в экстремальных условиях.
Научная статья американских энтомологов была опубликована в журнале Science.
Серебряные муравьи пустыни сахары могут жить при температуре до 70
Сахара невообразимо огромна – занимая площадь около 9 миллионов квадратных километров, она является самой большой пустыней в мире за пределами полярных регионов. Таким образом, как и следовало ожидать, в ней происходит очень много интересного. Мы выбрали только самые интересные факты, относящиеся к Сахаре.
Несмотря на свою (заслуженную) репутацию выжженной пустоши, в Сахаре иногда выпадает снег. Здесь было зарегистрировано три случая значительных снегопадов, все в Алжире, и во всех случаях снег таял в течение нескольких часов после его выпадения. В последний раз это произошло в январе 2018 года.
В некоторых частях Сахары, особенно в Тунисе, образуются пустынные розы. Это красивые кристаллы гипса, инкрустированные песком, которые создаются при испарении мелководных водоемов. Легко понять, за что они получили свое имя.
В Мавритании вы можете найти огромное круглое скальное образование, известное как структура Ришат, или Око Сахары. Его диаметр составляет сорок километров, и первоначально он считался ударным кратером, но теперь превалирует мнение, что это размытый купол вулканической породы.
Около 14 500 лет назад началась эпоха, называемая Африканским влажным периодом, длившаяся до ~6000 лет назад. За это время муссоны в Западной Африке усилились, и в регионе Сахары наблюдалось заметное увеличение количества осадков. Пустыня сменилась пышной саванной.
Озеро Чад в настоящее время является крупнейшим водоемом в Сахаре, но оно представляет собой тень своего прежнего «я». В то время как регион утопал в зелени, озеро Чад было озером Мегачад, более чем в 700 раз превышающим его современный размер! Фактически, это было самое большое озеро в мире, площадью более миллиона квадратных километров.
В пустыне Сахара больше доисторических наскальных рисунков, чем, возможно, в любой другой части мира. Эти древние картины датируются 12 000 лет назад и изображают всё – от войн и сельского хозяйства до купающихся людей и ныне вымерших местных диких животных. Они являются бесценным окном в пышное, дождливое прошлое этой ныне унылой пустыни.
В Восточном Марокко есть невероятно богатое место окаменелостей – пласты Кем Кем – возрастом около 95 миллионов лет. Эта часть Сахары когда-то была болотистой местностью, где обитали одни из самых крупных хищных динозавров всех времен, 30-тонные зауроподы, гигантские крокодилы, превышающая размерами минивэн, и многое другое.
Сахарские серебряные муравьи прекрасно приспособлены к экстремальной жаре. Их серебристые волоски отражают солнечный свет, а в панцире содержатся особые белки, которые позволяют им выдерживать температуру до 53 градусов по Цельсию! Тем не менее, они могут проводить на солнце только 10 минут в день, поэтому должны быть быстрыми – по сути, по своим размерам они являются третьими по скорости живыми организмами на Земле.
В Сахаре произрастает удивительное растение под названием Anastatica hierochuntica, также известное как иерихонская роза. Когда начинается сухой сезон, она сморщивается и полностью высыхает, отрывается от земли и уносится ветром. Тем не менее, при контакте с влагой в следующем сезоне дождей она «воскресает», возвращая себе былую жизненную силу.
В Чаде вы можете найти Гуэлта д’Арчи, красивый уединенный оазис в глубоком ущелье из песчаника. Каждый день его используют местные пастухи, чтобы утолить жажду тысяч верблюдов, которые окрасили воду черным навозом. Оазис также является пристанищем для единственной известной оставшейся колонии западноафриканских крокодилов в пустыне Сахара.
В 1993 году электрик Эмиль Лерэ путешествовал по пустыне Марокко, когда его машина якобы ударилась о камень и сломала переднюю ось. Он разобрал обломки и использовал детали, чтобы построить полностью функционирующий мотоцикл, который окрестил «Стальным верблюдом» и поехал на нем обратно к цивилизации.
Самая жаркая из известных частей пустыни Сахара – это Бу-Берноус, очень маленький и изолированный городок на западе Алжира. Его средняя дневная температура однажды была зафиксирована на уровне 47 градусов по Цельсию, что стало самым высоким показателем на Земле!
Если вы посмотрите на спутниковую карту Ливии, вы можете заметить маленькую черную точку. Это Вав-ан-Намус, зеленый оазис внутри вулкана, известный своей черной тефрой (в основном, вулканическим гравием). Здесь обитает множество птиц, в отличие от окрестных пустошей.
Древние римляне провели несколько военных экспедиций вглубь Сахары и даже предприняли попытку проникнуть в Африку к югу от Сахары. Одна экспедиция, например, прибыла к озеру Чад, которое они назвали «озером гиппопотамов». Они разместили здесь небольшой гарнизон.
В районе Догонов Мали, на южной оконечности Са хара, есть крутой обрыв, известный как откос Бандиагара. Здесь местные жители строят живописные деревни из глиняных хижин, которые окружают скалы из песчаника.
Мавританская железная дорога – это железнодорожный маршрут, по которому проходят одни из самых длинных поездов в мире. Эти поезда могут достигать трех километров в длину и весить десятки тысяч тонн! Они перевозят железную руду, а иногда и пассажиров.
В Тунисе есть уникальная пустынная деревня Матмата. Здесь местные берберы живут в подземных домах, образованных вокруг одной или нескольких больших ям, идеально подходящих для защиты от палящего солнца Сахары. Город был основным местом съемок планеты Татуин в фильме «Звездные войны».
Одним из объектов Всемирного наследия ЮНЕСКО является Вади-эль-Хитан, или Долина китов. На самом деле это место палеонтологических раскопок, где были обнаружены исключительные окаменелости древнего кита базилозавра. Здесь также были найдены останки акул, морских коров, черепах и даже самого первого пеликана, что свидетельствует о том, что когда-то пески были дном мелкого моря.
Марокко может похвастаться титулом обладателя крупнейшей в мире солнечной электростанции – Уарзазат. Её строительство началось в 2013 году, и когда оно будет завершено, оно будет производить, по оценкам, 582 мегаватта энергии. Проект обошелся примерно в 2,5 миллиарда долларов.
Хотя Судан и не так знаменит своими монументальными сооружениями, как Египет, в нем находится более 350 пирамид – более чем в два раза больше, чем в Египте. Они были построены нубийцами, которые тогда были известны как Царство Куш, начиная примерно с 800 г. до н.э.
Когда вы думаете о пейзажах Сахары, вы, вероятно, представляете себе безликие дюнные поля и каменистые равнины, но горы Хоггар в Алжире отличаются множеством живописных ландшафтов. Эти нагорья имеют вулканическое происхождение, и некоторые из вершин достигают высоты почти 3 километров.
В пустыне Нигера вы можете найти самое высокое в мире здание из сырцового кирпича – мечеть Агадеса. Она была построена еще в 1515 году и с тех пор практически не изменилась.
В Марокко каждый год проводится Marathon des Sables – возможно, самая изнурительная и сложная гонка в мире. Трасса длиной 251 км в шесть раз длиннее стандартного марафона и занимает почти неделю.
В тунисской Сахаре есть озеро Шотт-эль-Джерид площадью 7000 квадратных километров, которое летом становится самой большой соляной чашей в пустыне. Из-за испарения над водой образуется корка соли, достаточно толстая, чтобы по ней могла проехать машина. С наступлением зимы она возвращается к своему водянистому состоянию.
В среднем 182 миллиона тонн сахарской пыли ежегодно уносятся на запад через Атлантический океан. Из них 28,8 миллиона тонн оседают в тропических лесах Амазонки в Южной Америке. Это, по-видимому, играет решающую роль в биоразнообразии джунглей, поскольку пыль несет в себе жизненно важные для плодородия минералы, такие как фосфор.
Часть этой пыли также попадает на острова Кабо-Верде, архипелаг у западного побережья Сахары, и накапливается в пустыне Виана. Это небольшое поле песчаных дюн можно считать продолжением пустыни Сахара, расположенной далеко в Атлантическом океане.
В Египте есть Черная и Белая пустыня. Первая представляет собой вулканическую область, полную базальтовых насыпей, в которой были обнаружены останки динозавров. Последняя славится своими меловыми скалами, которые выветрились и приобрели изысканные формы.
Источник: x-files.site