Как насекомые дышат под водой
Сотни видов насекомых в поисках пищи погружаются под воду и проводят там длительное время, хотя органов для дыхания под водой у них нет. Биологи долго пытались разгадать эту загадку, однако установить, как именно жуки целыми днями находятся под водой, удалось математикам. Раскрытие механизма запасания насекомыми кислорода впрок станет стимулом к созданию продвинутых приспособлений для глубоководного плавания.
Оказывается, твердый хитиновый панцирь, защищающий насекомых от травм, еще и удерживает тонкий слой воздуха, когда жуки погружаются под воду. Запас кислорода под хитиновым покровом не только служит стратегическим запасом воздуха, но и помогает насекомым поглощать кислород непосредственно из воды, адсорбируя растворенные молекулы кислорода. Согласно исследованиям профессора прикладной математики Джона Буша и его коллеги Морриса Флинна из Университета Альберты, некоторые насекомые используют воздушную прослойку под панцирем как внешнее легкое. Благодаря тому что объем воздушного пузыря варьируется, жуки и некоторые пауки могут регулировать темпы погружения, оставаясь на определенной глубине достаточно долгое время.
«Действительно, многие насекомые в поисках пищи погружаются под воду и берут определенный запас воздуха с собой, — рассказал РБК daily доктор биологических наук, профессор, заведующий кафедрой зоологии позвоночных МГУ Леонид Корзун. — Например, паук-серебрянка ныряет под воду, создавая вокруг себя с помощью тончайшей паутинной сеточки воздушную капсулу, внутри которой он и сидит». «Однако не только насекомые могут, не имея органов дыхания под водой, долгое время находиться на глубине, — добавляет доктор биологических наук, профессор, руководитель лаборатории эволюционной морфологии им. А.Н. Северцова при МГУ Феликс Дзержинский. — Например, галапагосские игуаны, как, впрочем, и другие рептилии, обладают способностью анаэробного, или бескислородного, дыхания. Под водой их организм переключается с обычного аэробного на анаэробный тип дыхания, запускающий химическую реакцию под названием гликолиз. Этот процесс позволяет организму рептилий расщеплять глюкозу в клетках без участия кислорода и поставлять энергию для осуществления основных физиологических функций к тканям и органам. А так как у рептилий под водой обмен веществ сильно снижен, бескислородное дыхание обеспечивает протекание всех базовых потребностей организма».
Запас воздуха позволяет насекомым погружаться на глубину до 30 метров. Например, водные жуки Neoplea striola зимуют именно на такой глубине. Особое удивление вызывает то, что пузыри под воздействием высокого давления воды не вытесняются из межпанцирного пространства и не разрываются. Выяснилось, что организм насекомого поддерживает тонкий баланс между его дыхательной потребностью и объемом, а также стабильностью воздушного пузыря. Постоянство последнего поддерживается волосками на животе насекомых, которые обеспечивают водоотталкивающий эффект. Наряду с тончайшим слоем воскообразного покрытия волоски препятствуют проникновению воды в вентиляционные отверстия на брюшке, через которые, однако, проникает воздух. Расстояние между этими волосками критически важно — оно служит индикатором достаточности воздушной прослойки. Чем ближе волоски друг к другу, тем выше стабильность и тем меньше давление на воздушный пузырь. Однако слишком маленькое расстояние между ворсинками свидетельствует о недостаточности кислородного запаса, что является непосредственным сигналом к всплытию. Поскольку воздушная прослойка выполняет функцию внешнего легкого, его поверхность должна быть достаточно большой — для обеспечения свободного дыхания.
Математическая модель, построенная с учетом этих факторов, дает возможность просчитать в зависимости от глубины погружения оптимальный объем воздушной подушки. Оказалось, что этот баланс легче всего поддерживается на средней глубине в несколько метров, тогда как на отметке ниже 20 метров воздушный пузырь создает чрезмерное давление. А на поверхности воды погружение затрудняется, так что именно благодаря отталкивающему свойству воздушного пузыря водомерка не тонет, а скользит по поверх-ности воды. Безусловно, подобное открытие не могло не найти практического применения. Так, команда из Ноттингемского университета уже решила создать приспособление для подводного погружения, которое принципиально копировало бы «внешнее легкое» насекомых, но, конечно, в несоизмеримо больших масштабах. Кроме того, ноттингемские инженеры предлагают снабдить небольшие подводные лодки саморегулирующимися кислородными подушками, сконструированными по подобию воздушных запасов насекомых, что позволит максимизировать автономность субмарин.
«Моделированием адаптационных механизмов животных и их применением в технике занимается появившееся лет тридцать назад научное направление — бионика, — говорит РБК daily доктор биологических наук, профессор, член-корреспондент РАН Алексей Яблоков. — Например, заметив, что мягкая кожа дельфинов уменьшают силу трения о воду, благодаря чему дельфины развивают высокую скорость, ученые создали схожее покрытие, которым сегодня обшивают подводные лодки и самолеты. Поэтому принцип воздушных подушек жуков, конечно, может быть использован на практике».
Источник
Мухи-водолазы.
17.01.2016 | Биология
http://sci-dig.ru/biology/muhi-vodolazyi/
[ Нажмите, чтобы прочитать ]
Ученые сумели в деталях установить, как мухи, способные погружаться в калифорнийское озеро Моно, в соленых водах которого мало кто может выжить, умудряются проделать такой фокус.
Соленость озера Моно в центральной Калифорнии составляет в среднем 69 граммов на литр (средняя соленость океанских вод – 35 граммов на литр). В годы засухи, когда объем озера значительно уменьшается, соленость возрастает еще сильнее. Рекордный уровень в 99 граммов на литр был отмечен в 1982 году. К тому же вода озера имеет резко щелочную реакцию (pH=10). В результате в озере Моно способны жить только бактерии, одноклеточные планктонные водоросли и рачок Artemia monica.
Однако был известен еще один обитатель озера. Миниатюрная муха Ephydra hydropyrus (Ephydra hians) из семейства мух-береговушек (Ephydridae) без вреда для себя ныряет в опасные воды, где питается водорослями и откладывает яйца.
Способность личинок мухи развиваться в очень соленой воде не удивила зоологов, представители рода Ephydra славятся этим. Личинки даже не испытывают потребности всплывать, чтобы подышать воздухом, получая кислород от фотосинтезирующих бактерий. Но вот взрослое насекомое, погружающееся на глубину до двух метров в крепко соленый раствор, вызывало недоумение.
Таких мух на берегах озера очень много, они представляют собой своеобразную местную достопримечательность. В 1872 году Марк Твен в книге «Налегке» описывал местных мух так: «В любое время можно видеть целый мушиный пояс шириной в шесть футов и толщиной в дюйм, который полностью охватывает все озеро, — мушиный пояс длиной в сто миль. Если бросить в них камень, то они взлетают таким густым роем, что кажутся плотной тучей без просветов.
Их можно держать под водой сколько душе угодно — они не обижаются, напротив, гордятся этим. Когда их выпустишь, они выскакивают на поверхность сухие, как отчет бюро патентов, и удаляются столь невозмутимо, словно их нарочно обучили этому фокусу, дабы доставить человеку обогащающее ум развлечение» (перевод В. Топер).
Раньше жившие на берегах озера Моно индейцы племени куцадикади добывали куколок этих мух, высушивали и употребляли в пищу, а также обменивали на другие продукты питания у соседних племен. Само название племени означает «те, кто ест куколок береговых мух».
Тело мухи Ephydra hydropyrus в воде покрывает тонкая прослойка воздуха, своеобразный водолазный колокол из воздуха, который защищает насекомое от агрессивной среды. Когда муха вылезает из воды, она действительно оказывается абсолютно сухой. Однако детали процесса до последнего времени оставались неизвестными.
Флорис ван Брейгель (Floris van Breugel) из Калифорнийского технологического института исследовала мух в лабораторных условиях при помощи высокоскоростной видеосъемки, измерения микросил и изучение физико-химических явлений на поверхностной пленке воды. Она установила, что тело мухи покрыто водоотталкивающим восковым налетом, подобном тому, что позволяет клопам-водомеркам бегать по поверхности воды. Чтобы попасть под воду, муха должна преодолеть сопротивление силы поверхностного натяжения, равное 10 – 20-кратному весу ее тела. Примерно такое же сопротивление преодолевает применительно к своему весу ныряющий человек. Особые коготки на лапках помогают мухе пересечь воздушно-водяную границу.
Когда же, насытившись водорослями, муха хочет вернуться наверх, она должна выбираться очень аккуратно, находясь в вертикальном положении, чтобы не потревожить воздушный пузырь преждевременно. В противном случае она намочит крылья и не сможет взлететь с поверхности воды, став легкой добычей для птиц. Поэтому муха активно управляет процессом всплытия, руля лапками, чтобы занять верную позицию. В случае успеха сила поверхностного натяжения в момент разрыва воздушного пузыря буквально выстреливает муху вверх, и та взлетает.
Доклад о способностях мухи-береговушки Ephydra hydropyrus был представлен на ежегодном конгрессе Общества интегративной и сравнительной биологии проходившем 3 – 7 января в Портленде, штат Орегон.
Источник
Жизнь мухи. От рождения до смерти
Комнатная или домашняя муха — давний спутник человека.
Ее можно смело отнести к так называемым облигатным синантропным организмам. То есть к животным, чей образ жизни в настоящее время прочно связан с человеком и его жильем.
Комнатные мухи — одни из самых распространенных насекомых на планете. Встречаются практически везде, где есть человек.
Мухи путешествуют с человеком тысячи лет. И не собираются расставаться! (фото robert smith, unsplash.com )
Появились в раннем кайнозое в Центральной Азии и на сегодня, следуя за людьми, освоили всю планету.
Мух встречал каждый.
Это небольшие насекомые, размером от 6 до 9 миллиметров, серого или близкого к черному цвета, с четырьмя продольными полосами на верхней стороне груди и слегка красноватыми широко посаженными глазами.
Комнатная муха — частый гость в наших домах и квартирах.
Самки обычно чуть крупнее самцов и имеют больший размах крыльев.
Жизнь среднестатистической мухи, как и многих других насекомых, коротка.
В зависимости от температуры внешней среды мухи живут от 8 до 28 дней. Правда некоторые могут и перезимовать, «засыпая» при относительно низких температурах и просыпаясь при температурах выше +10 градусов.
Когда наблюдаешь за роящимися мухами где-нибудь в деревне, кажется, что они очень любвеобильны.
Но по факту самки комнатных мух обычно спариваются раз в жизни и сохраняют семя самцов для последующего использования.
Самка мухи обычно спаривается раз в жизни. (фото Matthew Fells, flickr.com )
Среднестатистическая муха на протяжении жизни откладывает в общей сложности около 500-700 яиц, отдельные «мухи-героини» могут отложить и до 2000 яиц!
Яйцекладок от 6-7 и более, в среднем по 100-150 яиц за кладку. Яйца небольшие, желто-белые длиной до полутора миллиметров.
Яйца у мух небольшие, от белого до желто-белого цвета
Любимый субстрат для откладывания яиц — разлагающиеся органические отходы. Пищевые отходы, фекалии, падаль, гниющие куски мяса и так далее, все это привлекает толпы мух!
По прошествии минимум восьми, максимум пятидесяти часов из яиц вылупляются личинки мухи.
Эти желтовато-белые безногие, безусые червячки, живущие во всякой гнили знакомы каждому, кто хоть раз ходил на рыбалку.
Личинки комнатных мух знакомы всем.
Опарыши — бесценная наживка, используемая многими рыболовами и неплохой корм для крупных аквариумных рыб. Поэтому их часто разводят для последующей продажи.
Опарыши в отличие от взрослых мух намного более живучи! При низких температурах они способны впадать в длительную спячку и выдерживать температуры до -30 градусов! Зарегистрированы случаи, когда в холодной атмосфере опарыши жили два-три года, не превращаясь в мух.
Опарыши — популярная у рыболовов наживка. Поэтому их часто разводят, очищают и даже окрашивают.
Развитие опарышей до зрелого состояния занимает минимум две недели, а при неблагоприятных условиях до месяца и более.
А еще опарышей используют в так называемой «личинкотерапии». Взрослых личинок мухи помещают в запущенные раны. Опарыши поедают мертвые ткани, постепенно очищая рану.
В благоприятных условиях через пару недель выросший опарыш отползает в чистое сухое и прохладное место, где окукливается.
Через 5-6 дней из куколки вылупляется молодая муха. По прошествии тридцати-сорока часов она достигает половой зрелости и готова в размножению.
Жизненный цикл мухи: взрослая особь — яйцо — личинка — куколка — взрослая особь.
За год может смениться 10-20 поколений мух. Обычно, чем южнее, тем быстрее цикл развития мухи, да и теплый период более длинный. Средний показатель для умеренных широт — 8-12 поколений, для более южных 15-20.
Живущие рядом с людьми мухи редко умирают своей смертью.
Мух ловят, травят, глушат мухобойками, а еще очень часто, особенно в прохладную погоду, поражает Мушиная Энтомофтора — грозный и незаметный враг комнатной мухи, грибок, неоднократно вызывавший мушиные эпизоотии (эпидемии). Его даже длительное время использовали как инсектицид.
Мухи бывают чрезвычайно назойливы.
Комнатная муха прекрасно приспособилась к обитанию рядом с человеком, а потому часто чрезмерно размножается и сильно досаждают людям.
К тому же она являются переносчиками множества возбудителей, особенно кишечных инфекций.
Мух беспощадно уничтожают.
С другой стороны, комнатная муха — природный агент для борьбы с пищевыми и органическими отходами. Личинки мух отлично утилизируют органику, а сами могут быть использованы в качестве корма на рыбных фермах.
И никакой химии и вреда окружающей среде!
Среднестатистическая муха на протяжении жизни откладывает в общей сложности около 500-700 яиц, отдельные «мухи-героини» могут отложить и до 2000 яиц!
Яйцекладок от 6-7 и более, в среднем по 100-150 яиц за кладку. Яйца небольшие, желто-белые длиной до полутора миллиметров.
Жизненный цикл мухи: взрослая особь — яйцо — личинка — куколка — взрослая особь (на фото справа порядок не соблюден)
За год может смениться 10-20 поколений мух. Обычно, чем южнее, тем быстрее цикл развития мухи, да и теплый период более длинный. Средний показатель для умеренных широт — 8-12 поколений, для более южных 15-20.
Живущие рядом с людьми мухи редко умирают своей смертью.
Мух ловят, травят, глушат мухобойками, а еще очень часто, особенно в прохладную погоду, поражает Мушиная Энтомофтора — грозный и незаметный враг комнатной мухи, грибок, неоднократно вызывавший мушиные эпизоотии (эпидемии). Его даже длительное время использовали как инсектицид.
Мухи бывают чрезвычайно назойливы.
Комнатная муха прекрасно приспособилась к обитанию рядом с человеком, а потому часто чрезмерно размножается и сильно досаждают людям.
К тому же она являются переносчиками множества возбудителей, особенно кишечных инфекций.
Мух беспощадно уничтожают.
С другой стороны, комнатная муха — природный агент для борьбы с пищевыми и органическими отходами. Личинки мух отлично утилизируют органику, а сами могут быть использованы в качестве корма на рыбных фермах.
И никакой химии и вреда окружающей среде!
Статья «Н.П Научно. Познавательно. «
Найдены возможные дубликаты
— а чего ты 2 раза повторяешь?
А я в детстве с дядькой опарышей добывал в выгребной яме.
Дядька черпал говно кружкой на палке и потом промывали это и получали опарыш.
Этот натуральный опарыш был такого качества и энергетики, что рыба в водоемах радиуса 1-2 км сама ползла в сторону его наличия.
Утром, бывает, откроешь дверь дома, а она не открывается — что то мешает.
Смотришь — под дверью рыба лежит, рты разевает..
делали, не тот опарыш, обожравшийся чистой рыбы, холеный такой..
наш был из выживших в говне, боец.
Еще проще — шкурку от свежей куриной тушки, только не на сквозняке — через полчаса гарантированный отклад
На одной фотке на обгоревшей руке трахаюца мухи. ШтА.
Я вижу только повторение одного абзаца
Можете показать, как должен выглядеть текст,а я поправлю
Комнатная или домашняя муха — давний спутник человека.
Ее можно смело отнести к так называемым облигатным синантропным организмам. То есть к животным, чей образ жизни в настоящее время прочно связан с человеком и его жильем.
Комнатные мухи — одни из самых распространенных насекомых на планете. Встречаются практически везде, где есть человек.
Мухи путешествуют с человеком тысячи лет. И не собираются расставаться! (фото robert smith, unsplash.com )
Появились в раннем кайнозое в Центральной Азии и на сегодня, следуя за людьми, освоили всю планету.
Мух встречал каждый.
Это небольшие насекомые, размером от 6 до 9 миллиметров, серого или близкого к черному цвета, с четырьмя продольными полосами на верхней стороне груди и слегка красноватыми широко посаженными глазами.
Комнатная муха — частый гость в наших домах и квартирах. (фото flickr.com )
Самки обычно чуть крупнее самцов и имеют больший размах крыльев.
Жизнь среднестатистической мухи, как и многих других насекомых, коротка.
В зависимости от температуры внешней среды мухи живут от 8 до 28 дней. Правда некоторые могут и перезимовать, «засыпая» при относительно низких температурах и просыпаясь при температурах выше +10 градусов.
Когда наблюдаешь за роящимися мухами где-нибудь в деревне, кажется, что они очень любвеобильны.
Но по факту самки комнатных мух обычно спариваются раз в жизни и сохраняют семя самцов для последующего использования.
Самка мухи обычно спаривается раз в жизни. (фото Matthew Fells, flickr.com )
Среднестатистическая муха на протяжении жизни откладывает в общей сложности около 500-700 яиц, отдельные «мухи-героини» могут отложить и до 2000 яиц!
Яйцекладок от 6-7 и более, в среднем по 100-150 яиц за кладку. Яйца небольшие, желто-белые длиной до полутора миллиметров.
Яйца у мух небольшие, от белого до желто-белого цвета
Любимый субстрат для откладывания яиц — разлагающиеся органические отходы. Пищевые отходы, фекалии, падаль, гниющие куски мяса и так далее, все это привлекает толпы мух!
По прошествии минимум восьми, максимум пятидесяти часов из яиц вылупляются личинки мухи.
Эти желтовато-белые безногие, безусые червячки, живущие во всякой гнили знакомы каждому, кто хоть раз ходил на рыбалку.
Личинки комнатных мух знакомы всем.
Опарыши — бесценная наживка, используемая многими рыболовами и неплохой корм для крупных аквариумных рыб. Поэтому их часто разводят для последующей продажи.
Опарыши в отличие от взрослых мух намного более живучи! При низких температурах они способны впадать в длительную спячку и выдерживать температуры до -30 градусов! Зарегистрированы случаи, когда в холодной атмосфере опарыши жили два-три года, не превращаясь в мух.
Опарыши — популярная у рыболовов наживка. Поэтому их часто разводят, очищают и даже окрашивают.
Развитие опарышей до зрелого состояния занимает минимум две недели, а при неблагоприятных условиях до месяца и более.
А еще опарышей используют в так называемой «личинкотерапии». Взрослых личинок мухи помещают в запущенные раны. Опарыши поедают мертвые ткани, постепенно очищая рану.
В благоприятных условиях через пару недель выросший опарыш отползает в чистое сухое и прохладное место, где окукливается.
Через 5-6 дней из куколки вылупляется молодая муха. По прошествии тридцати-сорока часов она достигает половой зрелости и готова в размножению.
Жизненный цикл мухи: взрослая особь — яйцо — личинка — куколка — взрослая особь (на фото справа порядок не соблюден)
За год может смениться 10-20 поколений мух. Обычно, чем южнее, тем быстрее цикл развития мухи, да и теплый период более длинный. Средний показатель для умеренных широт — 8-12 поколений, для более южных 15-20.
Живущие рядом с людьми мухи редко умирают своей смертью.
Мух ловят, травят, глушат мухобойками, а еще очень часто, особенно в прохладную погоду, поражает Мушиная Энтомофтора — грозный и незаметный враг комнатной мухи, грибок, неоднократно вызывавший мушиные эпизоотии (эпидемии). Его даже длительное время использовали как инсектицид.
Мухи бывают чрезвычайно назойливы.
Комнатная муха прекрасно приспособилась к обитанию рядом с человеком, а потому часто чрезмерно размножается и сильно досаждают людям.
К тому же она являются переносчиками множества возбудителей, особенно кишечных инфекций.
Мух беспощадно уничтожают.
С другой стороны, комнатная муха — природный агент для борьбы с пищевыми и органическими отходами. Личинки мух отлично утилизируют органику, а сами могут быть использованы в качестве корма на рыбных фермах.
И никакой химии и вреда окружающей среде!
Источник
