Комахи не люблять океан.
Це не просто перевага. Це біологія. Домінуюча теорія протягом століть була простою: тиск води їх руйнує. На великих глибинах тиск наповнює їхні крихітні дихальні трубки рідиною. Вони руйнуються. Гра закінчена.
Крім випадків з личинками Chaoborus edulis.
Ці комарі, відомі в Східній Африці як озерні мухи, кидають виклик законам фізики. Мільярди з них живуть в озері Малаві. Вони пірнають. Глибокий.
Вони проводять світловий час на глибині понад 200 метрів (656 футів) під поверхнею. Вночі вони виходять на їжу. Потім знову спускаються.
Це суперечить старим правилам.
Чому комахи не живуть у глибинах океану?
Ми звикли думати, що тиск – це нездоланний бар’єр. Логіка була неспростовною: повітряні мішки стискаються, легені відмовляють, відбувається імплозія.
Але Філіп Метьюз з Університету Британської Колумбії вирішив розглянути це питання більш детально.
«Газ всередині повітряного мішка не знаходиться під тиском… Це підняло питання: як глибоко ці комахи можуть занурюватися, перш ніж їхні виділення не зможуть розширитися під зовнішнім тиском?»
Метьюз і його команда хотіли знати міцність на розрив. Вони відстежували личинок в озері Малаві за допомогою ехолота. Вони спостерігали, як вони пірнали. Потім вони помістили їх у барокамери.
І почали збільшувати тиск.
Як личинки комарів контролюють плавучість
Секрет криється не в м’язах, а в хімії.
Усередині личинок комара Chaoborus є дві пари повітряних мішків. Це не тверді снаряди. Вони гнучкі. Стінки покриті речовиною під назвою резелін.
Reseline здається пасивним матеріалом. У світі комах його часто називають «гумовим». гнучкий. Тривалий. Але тут він активно працює.
Личинки змінюють рівень pH стінок мішків. Кисле середовище? лужні? Це змінює гучність. Мішок надувається або стискається. Це особлива «хіміко-механічна» система.
Подумайте про це як про біологічні міхи.
«Регулюючи рН стінок повітряних мішків, вони змушують їх розширюватися», — розповідає Метьюз Popular Science.
Це дозволяє личинкам контролювати свою плавучість. Вони тонуть і плавають. Ласти не потрібні.
Чи здатні повітряні мішки комах витримувати глибокий тиск?
Ось тут цифри стають дивними.
Личинки регулярно пірнають на глибину до 200 метрів. Але яка їх межа?
Дослідники перевірили це. Вони піддаються тиску, еквівалентному глибині понад 400 метрів (1213 футів).
Вони не померли.
Подушки безпеки вистояли. Реселін не підвів. Личинки витримували тиск, набагато більший, ніж це було необхідно для їх повсякденного життя.
Це все змінює.
Які фактори перешкоджають проникненню комах у відкриті водойми?
Якщо проблема не в тиску, то в чому?
Дослідження показує, що старе виправдання недійсне. Комахи витримують стиснення. Їх організм до цього пристосований.
Так чому в Атлантиці немає комарів?
Відповідь може бути різною. Солоність? Їжа? Хижаки? Поки невідомо. Але фізичний бар’єр було знято.
Однак у цьому є й інший аспект.
Еван Маккензі, аспірант і співавтор дослідження, бачить щось зовсім інше. Він бачить не просто помилку, а інженерний шедевр.
«Резелін… створює власну силу… змінюючи форму та об’єм», – каже Маккензі.
Справа не лише в помилках. Мова йде про матеріали.
Вчені тепер можуть розглядати резелін як динамічну речовину. Те, що змінюється під впливом хімічних реакцій. Програмована м’яка робототехніка. Медичні устрою. Датчики.
Комаха виживає на глибині. Матеріал може витримати випробування на наших виробничих лініях.
Ми думали, що знаємо, чому комахи уникають океану. Ми помилялися. Або принаймні упускали головну суть. Тиск не вбиває їх.
Воно робить їх гнучкими.
