La física en el mundo animal: el escarabajo bombardero y su "arma"
Especies de escarabajos bombarderos Brachinus crepitans (foto: beatlename.ru) Los
escarabajos bombarderos están representados por las subfamilias Brachininae y Paussinae (familia de escarabajos de tierra). Los anotadores se encuentran en todas partes, no están allí, excepto en la Antártida. Más famosa es la subfamilia Brachininae. Los científicos han estudiado mejor a sus representantes.El tamaño de los errores de esta subfamilia es muy diferente. El tamaño máximo del escarabajo bombardero es de 3 cm. Suelen verse, no hay elitros brillantes, ni picaduras particularmente grandes. Pero hay algo más: la capacidad de disparar a un enemigo con un líquido venenoso, cuya temperatura alcanza los 100 ° C. Además, el líquido en sí es notable, sin mencionar el proceso de "inyección".¿Qué es este fluido?
Los escarabajos disparan una mezcla de hidroquinonas y peróxido de hidrógeno. Esta mezcla es producida por dos glándulas endocrinas simétricas. Las sustancias producidas por las glándulas entran en un tanque especial con paredes fortificadas. También hay tanques más pequeños, que contienen catalasa y peroxidasa. Sus paredes también están fortificadas y están conectadas al depósito central. Los músculos que son responsables de abrir y cerrar el "tronco" están fuertemente comprimidos. Las cámaras de reactivos están igualmente cerradas. Cuando el escarabajo está tranquilo, los líquidos no se mezclan, todos los "matraces" están bien cerrados.Tan pronto como se necesita disparar al escarabajo, las paredes del tanque grande se comprimen y las sustancias de las cámaras más pequeñas se exprimen en el "reactor" principal. Aquí, las enzimas reaccionan con el peróxido de hidrógeno, lo que resulta en la formación de oxígeno atómico. Este es un agente oxidante muy fuerte que reacciona con las hidroquinonas, oxidándolas a quinonas (los científicos lograron descubrir la composición química de estas sustancias: esta es la 2-metil-1,4-benzoquinona).
Ambas reacciones tienen lugar con la liberación de una gran cantidad de calor: la mezcla se calienta a 100ºC. No olvide que todo esto sucede no en un recipiente de vidrio como un matraz o tubo de ensayo, sino en el cuerpo de una criatura viviente. Tan pronto como el oxígeno también aparece en la cámara principal, el volumen de la sustancia aumenta y toda la mezcla se expulsa a través de los agujeros en la punta del abdomen del insecto. Los disparos individuales se controlan con una membrana especial. Si la presión en el tanque excede un cierto nivel, la membrana se abre, la mezcla se expulsa y la presión disminuye. La membrana se cierra. Después de esto, el proceso se repite, y así sucesivamente hasta que los reactivos se agoten por completo en las cámaras del abdomen del escarabajo. La ondulación es necesaria para que el depósito, donde tiene lugar la reacción principal, tenga tiempo de enfriarse hasta el momento de un nuevo disparo.La punta del abdomen en el insecto es muy móvil. Al "disparar" debido a esta movilidad, el error puede apuntar, y con mucha precisión. Es capaz de "disparar" debajo de sí mismo, por sí mismo, por encima de su cabeza, a la derecha, izquierda y arriba. Los bombarderos de varias especies disparan líquido no con una corriente, sino con una serie de disparos, cada uno con una duración de 8 a 17 ms. La velocidad de eyección del fluido alcanza los 10 m / s. Recordando que el enemigo del escarabajo suele estar muy cerca, podemos decir que el "caparazón" atrapa al enemigo casi al instante. Una hormiga, un insecto más grande o incluso una rana, a punto de agarrar a un anotador, generalmente no tienen tiempo para hacer nada.Eric Arndt y sus colegas del Instituto de Tecnología de Massachusetts utilizaron un sistema sofisticado para estudiar el proceso de "disparo" . Consiste en un emisor síncrono de rayos X y una cámara de alta velocidad, que es capaz de hacer hasta 2000 cuadros por segundo.Otros errores también pueden arrojar líquido asustador. En particular, los escarabajos de varias especies pueden expulsar líquido cáustico en diferentes direcciones. Pero no ocurre reacción dentro de su abdomen: este líquido es producido por glándulas especiales. Ni calentar a alta temperatura, ni presión significativa en este caso.También es interesante que los goleadores masculinos y femeninos puedan "disparar" con igual precisión. Pero el equipo para los disparos que tienen es algo diferente, aunque la reacción en sí, los tanques y todo lo demás es absolutamente el mismo.
¿Cómo sobrevive el anotador?
Esta es una pregunta difícil que los entomólogos (y no solo ellos) han estado tratando de encontrar la respuesta durante más de un año. La cuestión es que las cámaras de reactivos y el tanque principal están cubiertos con una tela especial. Este tejido no solo es resistente a la promoción de todos los químicos involucrados en la reacción, sino que también soporta altas temperaturas. Además, su conductividad térmica es pequeña, por lo que el calor no se extiende por todo el cuerpo del escarabajo, solo se calienta el tanque principal. El tanque no se estira cuando se dispara.Escarabajo Bombardero y Aviación
El sistema de escarabajo, donde se lleva a cabo una reacción química y la liberación de líquido, puede ser importante para los humanos. En primer lugar, los datos del estudio del proceso de un "disparo" de pulso de un escarabajo pueden ser útiles para los ingenieros que diseñan varios motores, incluidos los motores a reacción para aviones. Quizás la tecnología de inyección precisa y rápida ayudará a garantizar la recuperación del motor después de una parada accidental.Los científicos aún tienen mucho que descubrir, ahora la atención principal de los especialistas se centra en la cámara donde tiene lugar la reacción de oxidación del reactivo. Estudiar la estructura de esta cámara puede ayudar a crear un material resistente al calor que sea resistente a la acción de los químicos activos. Es útil en la industria, la ciencia, los asuntos militares.
Que mas
El escarabajo bombardero es muy popular entre los creacionistas . Argumentan que un sistema especializado tan complejo no podría haber aparecido en el proceso de evolución. Bueno, si es así, entonces el escarabajo apareció repentina e inmediatamente como una creación divina. Ahora los científicos pudieron encontrar los enlaces intermedios en la evolución del escarabajo bombardero, donde la "herramienta" se está volviendo cada vez más compleja. Sí, y los representantes modernos de las subfamilias goleadoras están "armados" de diferentes maneras. En algunos escarabajos, la guía es a través de élitros, no del abdomen. Otros anotadores emiten solo líquido ligeramente calentado, y varias especies en general emiten solo líquido cáustico sin calentamiento. También tienen diferentes cámaras: puede rastrear el desarrollo del "laboratorio" desde un sistema simple a uno complejo. Entonces no se puede hablar de ninguna "divinidad" del escarabajo.Source: https://habr.com/ru/post/es397007/
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