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.
75+ фактов, о которых вы еще никогда не слышали
Рис. 1.
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.
Рис. 2.
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».
Рис. 3.
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.
Как ЭТО Возможно? Новые Открытия На Краю Антарктиды, Которые Испугали Ученых
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.
Рис. 4.
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.
Рис. 5.
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.
Источник: www.nanonewsnet.ru
Сахарские серебряные муравьи. Чем они так интересны?
Представьте себя такую картину. Сахара. Жаркий полдень. Солнце палит так сильно, что капля воды, упавшая на горячий песок, тут же испаряется. В округе никого, многие животные, которые здесь обитают, прячутся от зноя в своих укрытиях, они пережидают невыносимую жару, чтобы после выйти на охоту.
Кто не успел спрятаться от палящего солнца — погиб.
В экстремально жарком климате жизнь не сахар, но есть существа, которые адаптировались к нему. Когда наступает зной, они выходят из своих гнезд на поиски пищи — трупов погибших от жары животных. Такое “временное окно” позволяет им не встретиться с хищниками и избежать конкуренции за еду с представителями других видов. Прогулки по жаре эти существа всегда сводят к минимуму, на поиск еды они тратят не больше 10 минут в день, ведь если на жаре животные проведут больше времени, у них возникнет тепловой стресс.
Речь о сахарском серебряном муравье (Cataglyphis bombycina).
Как же этим маленьким обитателям пустыни удается выживать в столь суровом климате? От жары их защищает целый набор механизмов. Во-первых, перед тем как выйти из своего жилища, пустынные муравьи вырабатывают специальные белки, позволяющие им определенное время переносить высокие температуры — до 53,6 °C. Эти белки называются белками теплового шока, они помогают поддерживать структуру клеток при экстремальных температурах.
Белки теплового шока есть у всех животных на Земле, в том числе и у человека. Но сахарские серебряные муравьи — единственные существа в мире, у которых эти белки вырабатываются регулярно, а не в ответ на перегрев, как у остальных организмов.
Еще один механизм, защищающий пустынных муравьев от жары — их серебряные волоски, покрывающие верхнюю часть тела. Волоски хорошо отражают излучение в видимом и инфракрасном диапазонах и работают, как “радиатор охлаждения”. Они отражают чуть больше 90% падающего на них света.
Маленькие обитатели Сахары очень быстро бегают: за секунду они преодолевают 85,5 см, то есть передвигаются со скоростью 108 длин тела в секунду. Понятно, почему они такие шустрые, ведь за 10 минут им нужно собрать достаточно еды, чтобы накормить всю колонию. Если считать скорость в длинах тела в единицу времени — сахарские серебряные муравьи одни из самых быстрых на Земле. Быстрее них только калифорнийский клещ (скорость чуть больше 370 длин тела в секунду) и жуки-скакуны (скорость 171 длин тела в секунду).
Читайте нас в соцсетях: Twitter, Facebook, Telegram
Смотрите нас на youtube. Следите за всем новым и интересным из мира науки на нашей страничке в Google Новости, читайте в Яндекс Дзен наши материалы, не опубликованные на сайте
Нашли ошибку? Пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.
Источник: severnymayak.ru
Жаростойкие муравьи
Полдень, самое сердце пустыни Сахары. Температура песка 70 градусов по Цельсию, температура воздуха больше 60 градусов. Пустыня безжизненна, ведь при таких температурах все живое ждет быстрая смерть от теплового удара. Но если присмотреться, то можно увидеть экстремалов, которые именно в это время выходят на поиски пищи, ведь все их враги прячутся от страшной жары. Это муравьи-бегунки.
Бегунками их называют за очень высокую скорость бега. Самые быстро бегающие муравьи обитают в пустынях и скорость их хорошо скореллирована с удлиненными ногами и вытянутой грудкой.
Разные виды муравьев наиболее активны при различных температурах. У бегунков эти температуры самые высокие и составляют у среднеазиатских видов 36–41 °C (у наших садовых муравьев – 23–28°). Бегунки из Сахары могут быть активны даже при 58 °С.
Жилища пустынных муравьев.
Одним из самых удивительных примеров приспособления беспозвоночных животных к жизни в экстремальных условиях пустыни можно считать муравьев-бегунков. Для ящериц живущих в пустынях, муравей это вкусная бегающая еда. И для того что бы обезопасить себя от врагов, бегунки выходят на поиски пищи не ночью или в утренние более прохладные часы, а в самый пик жары, когда все живое прячется от безжалостного солнца.
Другое удивительное свойство этих муравьёв — их способность ориентироваться на местности. В пустыне муравьям не приходится рассчитывать на визуальные ориентиры, а потому они пользуются удивительным шагомером: муравьи связывают положение солнца с числом сделанных шагов. Оба параметра позволяют им определять расстояние до дома и направление, в котором надо идти.
При этом муравьи располагают и другими системами навигации. Известно, что они могут использовать и визуальные ориентиры, если такие есть. Например, мёртвые растения или особенности рельефа. Поэтому их ориентировочное поведение сопровождается характерными пробежками длиной 1–2 м с остановками, разворотами на 360° и взбираниями на возвышающиеся предметы.
Поскольку у бегунков отличное зрение, у них даже возникла особая способность, впервые обнаруженная Г.М. Длусским у больших бегунков (C.foreli): рабочие-фуражиры бегут за пищей не по пахучему следу и не «тандемом», как другие муравьи, а визуально наблюдая, куда и откуда ходит разведчик.
И этим список навигационных систем бегунков не исчерпывается! Исследователи из Института химической экологии общества Макса Планка (Германия) сообщают в своей статье в PLoS ONE, что эти муравьи могут ориентироваться по вибрациям почвы и магнитному полю.
Вот такие вот супер-муравьи.
У читателя может возникнуть вопрос: а есть ли эти супер-муравьи муравьи в России? Где их можно встретить?
Бледный бегунок (C.pallida)
Песчаные пустыни, юго-восток России: Астраханская и Волгоградская области, Дагестан
Степной бегунок (C.aenescens)
Степная и лесостепная зоны: Ульяновская область, Нижнее Поволжье, Омская и Томская области, Республика Тыва
Щетинистоногий фаэтончик (C.setipes)
Пустыни и полупустыни на юго-востоке России
Итак, в России – в Прикаспии и Южной Сибири – можно встретить три вида бегунков. Немного конечно, если сравнивать, например, с Туркменией, где отмечено 12 видов рода Cataglyphis. Но все же бегунки у нас есть.
Источник: www.wolfnight.ru