Жук-бомбардир: Атакует врага взрывным потоком кипятка. Как маленький жук может носить в себе такую температуру?
Прочитали статью и бомбануло? Ну, явно не сильнее, чем у жуков-бомбариров, что стреляют кипятком!
Срочно! Несите огнетушитель! Очередного диванного бойца порвало!
Для начала разберёмся, что «жук-бомбардир» — это не одно существо, а собирательное название для более чем 500(!) видов насекомых из семейства жужелиц. Все они — активные хищники. Питаются личинками, червями и другими жуками. Но чтобы самим не стать добычей в микромире, они научились стрелять кипятком из... зада!
Наконец-то достойный противник. Эта схватка будет легендарной!
Насекомые миллионы лет оттачивали свое мастерство — не только бомбардиры используют химическое оружие как защиту. Некоторые виды жуков из семейства жужелиц и надсемейства карабоидных тоже обзавелись едкими выделениями, но до огнестрела доэволюционировал только жук-бомбардир.
Жуки бомбардиры живут по всему миру. Сам по себе жучок малопримечателен. Если не считать, что у него сзади припрятан огнестрел.
С момента открытия этих насекомых, бомбануло уже у исследователей. Вы только представьте — из живого существа вырывается струя токсичной жидкости температурой 100 ⁰С! Как такое возможно?! Всё дело в том, как и где происходит сам процесс бомбардировки.
Да не бомбит у меня! Пока что.
У всех взрывоопасных насекомых процесс залпа происходит одинаково. Как именно? Учёные узнали это в 2015 году с помощью рентгеновской съемки. Для проведения атаки у жука в брюшке есть две железы, четыре резервуара и специальная камера, где происходит реакция.
Анатомия жука бомбардира. Наглядно.
Железы вырабатывают смесь химических веществ — пероксид водорода и гидрохиноны. Первое мы все используем в быту — это обычная перекись, а второе применяется в аналитической химии для проявления фотографий, производства красок и лекарств, и даже как средство для загара. Эти вещества поступают в два резервуара, но на стадии выработки и хранения они сохраняют температуру тела жука — пока ничего опасного. В двух других резервуарах содержатся ферменты каталаза и пероксидаза, что играют роль искры во всей реакции обстрела. Стенки и клапаны хранилищ этих веществ очень плотные, чтобы ничего раньше времени не смешалось и не взорвалось.
Выражение «писаешь кипятком» теперь обретёт куда больше смысла...
Самое интересное начинается, когда насекомое чувствует угрозу: за доли секунд резервуары с химикатами сжимаются, клапаны открываются, и вещества поступают в реакционную камеру. Тут происходят две нехитрые химические реакции: во-первых, ферменты расщепляют перекись на воду и кислород.
Во-вторых, этот самый свободный кислород из перекиси вступает во взаимодействие с гидрохинонами, окисляя их до хинонов. Обе реакции производят огромное количество тепла: смесь в резервуаре нагревается до 100 ⁰С и в несколько раз увеличивается в объёме (это почти как если капнуть каплю крови в перекись).
Отпусти, или я спалю здесь всё к чёртовой матери!
Но как получается, что жуки при этом не варятся изнутри? Например, для человеческого тела критичной является внутренняя температура свыше 42 ⁰С, потому что белки крови начинают сворачиваться и разрушаться. А тут целых 100 ⁰С для такого маленького жучка — это как вообще?!
Теперь каждый арахнофоб будет знать, что носить с собой в случае нападения паука!
Весь секрет в особом материале, из которого сделана реакционная камера внутри насекомых — хитине. Это природный биополимер также является основным компонентом экзоскелета насекомых — вот эти все крылышки-лапки-усики, это всё из хитина. Соединение обладает особой прочностью и очень устойчиво к нагреванию — максимальная скорость разрушения наблюдается при температуре 375 ⁰С, так что непродолжительное воздействие 100 ⁰С хитин переносит довольно стабильно.
Ох, зря же я вчера поел эти крылышки из КФС.
Тут важна ещё одна особенность — то, как располагаются слои хитина в устройстве реакционной камеры. Каждый слой накладывается на предыдущий почти крест-накрест, что создаёт дополнительную прочность. Так камера может выдерживать высокую температуру и давление, что образуются в процессе реакции. Таким образом, когда давление внутри жука достигает максимума и становится выше атмосферного, происходит резкий выброс содержимого реакционной камеры наружу. Жуки умеют направлять дуло своей пушки, так что жгучая кипящая смесь с хлопком летит прямиком в сторону обидчика!
Даже если жук не успел произвести залп, он всегда может сделать залп внутри пасти хищника!
За одну атаку бомбардировщик может произвести до 30 (!) коротких залпов-реакций, чего вполне достаточно, чтобы хищники раз и навсегда передумали его есть. А для соразмерных жуку насекомых такое оружие и вовсе смертельно. источник
Когда реально подорвало пукан
Жук-бомбардир уничтожает нападающих, выбрасывая горячий ядовитый химический аэрозоль из кончика своего брюшка.
Этот уникальный защитный механизм образуется в результате реакции между двумя химическими соединениями: гидрохиноном и перекисью водорода.
Температура этой адской смеси может достигать 100 °C, что вызывает у нападающего сильнейшие ожоги.
Бомбардир
Эти жуки способны более или менее прицельно выстреливать из желёз в задней части брюшка саморазогревающейся смесью химических веществ. Температура смеси в момент выстрела достигает 100 °C, а её выброс сопровождается громким звуком.
БМчик сидел тихо
Книга животных: Жук-бомбардир
С некоторыми жуками лучше не шутить. Нет, они не укусят тебя, и они не переносят смертельных болезней. Их сила в другом. Их сила в артиллерийской установке на месте, так сказать, задницы. Эти жуки носят гордое название жуки-бомбардиры и абсолютно заслужено.
Бомбардир это средних размеров жучок из семейства жужелиц. Вообще, их несколько подвидов, но тут будет описан только Brachininae, как наиболее изученный. Длина тушки составляет от 1 до 3 см. Распространен почти везде, кроме Антарктиды. Как настоящий партизан ведет ночной образ жизни, ненавидит американцев и сидит под камнями или бревнами. Будучи личинкой, еще и паразитирует на других жуках и их куколках. Как и большинство жужелиц, летать не умеет.
Жук вел бы себе вполне обычную жизнь простого насекомого, если бы не одно НО. Их защитный механизм. Единственная гордость этого жука — две парные железы на кончике брюшка. В одной выделяются пероксид водорода и гидрохиноны, в другой — каталаза и пероксидаза. Когда у жук чует опасность, стенки желез сокращаются, реагенты поступают в реакционную камеру, смешиваются с образованием атомарного кислорода и окислением гидрохинонов до хинонов. Реакции эти экзотермические, жидкость разогревается до 100 градусов, а образовавшийся кислород автоматной очередью выталкивает сгустки раскаленной и вонючей жидкости в сторону обидчика, отправляя его прямиком в преисподнюю. Такой раскаленный кипяток может легко убить небольшое насекомое или оставить серьезный ожог на теле некрупного хищника. Жидкость очень вонючая и человек также может в любой момент попасть под раздачу, хоть и отделается совсем легкой раной.
Отдохнув недельку, насекомое способно на 30 раскаленных выстрелов подряд. Полный сил жук может буквально ссаться во все стороны своим вонючим кипятком вплоть до нескольких минут!
Спасибо за внимание, и будьте осторожны у себя в огороде! :D
А у нас появился Яндекс Дзен!!! Тут все животные представлены в виде удобных для чтения карточек. Welcome!
Жук-бомбардир и его орудие
(рис. Жук-бомбардир вида Brachinus crepitans)
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.
Сгиктаймсил Я.
Хорошо разбираетесь в звездах и юморе?
Тогда этот вызов для вас! Мы зашифровали звездных капитанов команд нового юмористического шоу, ваша задача — угадать, кто возглавил каждую из них.
Переходите по ссылке и проверьте свою юмористическую интуицию!