Черный жук Onymacris plana выходит на охоту в самое пекло, когда солнечная радиация в пустыне Намиб достигает пика. Его выживание зависит не только от поиска пищи, но и от невероятной скорости бега. Эксперименты показали: он бежит, чтобы остыть. Это первый известный случай целенаправленного использования бега для охлаждения среди животных.
Почти 40 лет назад исследователи из Института Гобабеб Намиб (Уолфиш-Бей, Намибия) и Университета Витватерсранда (Йоханнесбург) изучали этих жуков в их естественной среде обитания. Кароль Робертс, ведущий эколог (ныне независимый редактор), Йох Хеншель из Гобабеба и физиолог Дункан Митчелл обнаружили удивительное поведение.
В полевых условиях ученые измеряли температуру жука с помощью термопары, закрепленной на удочке. После быстрых забегов температура тела насекомого падала примерно на 1,5 градуса Цельсия. Контрольный эксперимент с мертвыми жуками, оставленными под солнцем, показал обратный эффект – их тела нагревались.
Лабораторные симуляции раскрыли полный потенциал охлаждения. Когда на неподвижных жуков направляли поток воздуха со скоростью 1 метр в секунду (имитируя их собственную скорость бега) при условиях, аналогичных пустынным (умеренная температура, низкая скорость ветра, высокая радиация), их тело охлаждалось почти на 13 градусов Цельсия.
Ключ к эффективному охлаждению – уникальные адаптации Onymacris plana. Во-первых, при беге они генерируют очень мало метаболического тепла. Во-вторых, их тело широкое и плоское. «Это обеспечивает большую площадь поверхности для теплообмена с воздухом», – объясняет Йох Хеншель. Это позволяет теплу быстрее рассеиваться при движении.
Самое поразительное – аэродинамический эффект. Плоская спина жука действует как аэродинамический профиль. «На определенной скорости они испытывают подъемную силу – своего рода полет по земле на своих ногах», – описывает Кароль Робертс. Этот подъем критически важен. «Если животные на поверхности могут попасть в этот ветерок, они могут добиться значительного охлаждения», – подчеркивает Дункан Митчелл. Подъем позволяет жуку достичь более прохладного слоя воздуха прямо над раскаленным песком.
Это охлаждение – не просто небольшое преимущество. «Оно переносит их в зону безопасности, гарантирующую выживание», – утверждает Робертс. Открытие уникально. «Сколько пешеходных животных вам нужно найти... чтобы знать, что животные могут охлаждаться бегом? Всего одно... Теперь дело за новым поколением [ученых] – найти других», – заключает Митчелл. Результаты исследования были опубликованы 9 июля в Journal of Experimental Biology.
Изображение носит иллюстративный характер
Почти 40 лет назад исследователи из Института Гобабеб Намиб (Уолфиш-Бей, Намибия) и Университета Витватерсранда (Йоханнесбург) изучали этих жуков в их естественной среде обитания. Кароль Робертс, ведущий эколог (ныне независимый редактор), Йох Хеншель из Гобабеба и физиолог Дункан Митчелл обнаружили удивительное поведение.
В полевых условиях ученые измеряли температуру жука с помощью термопары, закрепленной на удочке. После быстрых забегов температура тела насекомого падала примерно на 1,5 градуса Цельсия. Контрольный эксперимент с мертвыми жуками, оставленными под солнцем, показал обратный эффект – их тела нагревались.
Лабораторные симуляции раскрыли полный потенциал охлаждения. Когда на неподвижных жуков направляли поток воздуха со скоростью 1 метр в секунду (имитируя их собственную скорость бега) при условиях, аналогичных пустынным (умеренная температура, низкая скорость ветра, высокая радиация), их тело охлаждалось почти на 13 градусов Цельсия.
Ключ к эффективному охлаждению – уникальные адаптации Onymacris plana. Во-первых, при беге они генерируют очень мало метаболического тепла. Во-вторых, их тело широкое и плоское. «Это обеспечивает большую площадь поверхности для теплообмена с воздухом», – объясняет Йох Хеншель. Это позволяет теплу быстрее рассеиваться при движении.
Самое поразительное – аэродинамический эффект. Плоская спина жука действует как аэродинамический профиль. «На определенной скорости они испытывают подъемную силу – своего рода полет по земле на своих ногах», – описывает Кароль Робертс. Этот подъем критически важен. «Если животные на поверхности могут попасть в этот ветерок, они могут добиться значительного охлаждения», – подчеркивает Дункан Митчелл. Подъем позволяет жуку достичь более прохладного слоя воздуха прямо над раскаленным песком.
Это охлаждение – не просто небольшое преимущество. «Оно переносит их в зону безопасности, гарантирующую выживание», – утверждает Робертс. Открытие уникально. «Сколько пешеходных животных вам нужно найти... чтобы знать, что животные могут охлаждаться бегом? Всего одно... Теперь дело за новым поколением [ученых] – найти других», – заключает Митчелл. Результаты исследования были опубликованы 9 июля в Journal of Experimental Biology.
