Fisika di dunia hewan: kumbang bombardier dan "senjatanya"
Spesies kumbang Bombardier, Brachinus crepitans (foto: beatlename.ru) Kumbang Bombardier
diwakili oleh subfamili Brachininae dan Paussinae (famili kumbang darat). Pencetak gol ditemukan di mana-mana, mereka tidak ada di sana kecuali di Antartika. Yang lebih terkenal adalah subfamili Brachininae. Para ilmuwan telah mempelajari perwakilannya dengan baik.Ukuran bug dari subfamili ini sangat berbeda. Ukuran maksimum kumbang pembombardir adalah 3 cm, mereka biasanya terlihat, tidak ada elytra cerah, atau sengatan besar. Tetapi ada hal lain - kemampuan menembak musuh dengan cairan beracun, suhunya mencapai 100 ° C. Selain itu, cairan itu sendiri patut diperhatikan, belum lagi proses "tembakan".Cairan apa ini?
Kumbang menembak campuran hidrokuinon dan hidrogen peroksida. Campuran ini diproduksi oleh dua kelenjar endokrin simetris. Zat yang diproduksi oleh kelenjar memasuki tangki khusus dengan dinding yang dibentengi. Ada juga tangki yang lebih kecil, yang mengandung katalase dan peroksidase. Dinding mereka juga dibentengi dan mereka terhubung ke reservoir pusat. Otot-otot yang bertanggung jawab untuk membuka dan menutup "trunk" dikompresi dengan ketat. Ruang pereaksi ditutup dengan cara yang sama. Ketika kumbang tenang, cairan tidak bercampur, semua "labu" tertutup rapat.Begitu kumbang harus ditembak, dinding tangki besar dikompresi, dan zat dari ruang yang lebih kecil diperas ke "reaktor" utama. Di sini, enzim bereaksi dengan hidrogen peroksida, menghasilkan pembentukan atom oksigen. Ini adalah agen pengoksidasi yang sangat kuat yang bereaksi dengan hidrokuinon, mengoksidasi mereka menjadi kuinon (ilmuwan berhasil menemukan komposisi kimia dari zat-zat ini - ini adalah 2-metil-1,4-benzoquinon).
Kedua reaksi terjadi dengan melepaskan sejumlah besar panas - campuran dipanaskan hingga 100 ° C. Jangan lupa bahwa semua ini terjadi bukan dalam wadah gelas seperti tabung atau tabung reaksi, tetapi di dalam tubuh makhluk hidup. Begitu oksigen juga muncul di ruang utama, volume zat meningkat, dan seluruh campuran dikeluarkan melalui lubang di ujung perut serangga. Bidikan individu dikontrol menggunakan membran khusus. Jika tekanan dalam tangki melebihi tingkat tertentu, membran terbuka, campuran dikeluarkan, tekanan berkurang. Membran menutup. Setelah ini, proses diulangi, dan seterusnya hingga reagen benar-benar habis di ruang perut kumbang. Ripple diperlukan agar reservoir, tempat reaksi utama berlangsung, memiliki waktu untuk mendinginkan hingga momen tembakan baru.Ujung perut pada serangga sangat mobile. Ketika "memotret" karena mobilitas ini, bug dapat membidik, dan sangat akurat. Dia mampu "menembak" di bawah dirinya sendiri, untuk dirinya sendiri, di atas kepalanya, ke kanan, kiri dan atas. Pengebom sejumlah spesies menembak cairan tidak dengan aliran, tetapi dengan serangkaian tembakan, masing-masing berlangsung dari 8 hingga 17 ms. Tingkat ejeksi fluida mencapai 10 m / s. Mengingat bahwa musuh kumbang biasanya sangat dekat, kita dapat mengatakan bahwa "cangkang" menangkap musuh hampir secara instan. Seekor semut, serangga yang lebih besar, atau bahkan katak, yang hendak meraih pencetak gol, biasanya tidak punya waktu untuk melakukan apa pun.Eric Arndt dan rekan-rekannya di Massachusetts Institute of Technology menggunakan sistem canggih untuk mempelajari proses "menembak" . Ini terdiri dari emitor sinkron x-ray dan kamera kecepatan tinggi, yang mampu melakukan hingga 2000 frame per detik.Serangga lain juga dapat membuang cairan yang menakutkan. Secara khusus, kumbang darat dari sejumlah spesies dapat mengeluarkan cairan kaustik ke berbagai arah. Tetapi tidak ada reaksi yang terjadi di dalam perut mereka - cairan ini diproduksi oleh kelenjar khusus. Baik pemanasan ke suhu tinggi, maupun tekanan signifikan dalam kasus ini.Menarik juga bahwa pencetak gol laki-laki dan perempuan dapat "menembak" secara sama akurat. Tetapi peralatan untuk tembakan yang mereka miliki agak berbeda, meskipun reaksinya sendiri, tank dan yang lainnya benar-benar sama.
Bagaimana pencetak gol itu sendiri bisa bertahan?
Ini adalah pertanyaan yang sulit bahwa ahli entomologi (dan bukan hanya mereka) telah berusaha menemukan jawabannya selama lebih dari satu tahun. Masalahnya adalah bahwa ruang reagen dan tangki utama ditutupi dengan kain khusus. Kain ini tidak hanya tahan untuk mempromosikan semua bahan kimia yang terlibat dalam reaksi, tetapi juga tahan terhadap suhu tinggi. Plus, konduktivitas termalnya kecil, sehingga panas tidak menyebar ke seluruh tubuh kumbang, hanya tangki utama yang dipanaskan. Tangki tidak meregang saat ditembakkan.Kumbang dan Penerbangan Bombardier
Sistem kumbang, di mana reaksi kimia dan pelepasan cairan dilakukan, dapat menjadi penting bagi manusia. Pertama, data dari mempelajari proses “tembakan” kumbang dapat bermanfaat bagi para insinyur yang merancang berbagai mesin, termasuk mesin jet untuk pesawat terbang. Mungkin teknologi injeksi yang akurat dan cepat akan membantu memastikan pemulihan mesin setelah berhenti secara tidak sengaja.Para ilmuwan masih harus mencari tahu, sekarang perhatian utama para spesialis difokuskan pada ruang tempat reaksi oksidasi reagen terjadi. Mempelajari struktur ruang ini dapat membantu menciptakan bahan tahan panas yang tahan terhadap aksi bahan kimia aktif. Ini berguna dalam industri, ilmu pengetahuan, urusan militer.
Apa lagi
Kumbang pembom sangat populer di kalangan kreasionis . Mereka berpendapat bahwa sistem khusus yang sedemikian rumit tidak mungkin muncul dalam proses evolusi. Nah, jika demikian, maka kumbang itu muncul tiba-tiba dan segera sebagai ciptaan ilahi. Sekarang para ilmuwan dapat menemukan kaitan antara evolusi kumbang bombardier, di mana "alat" itu secara bertahap menjadi semakin kompleks. Ya, dan perwakilan modern dari subfamili pencetak gol “dipersenjatai” dengan cara yang berbeda. Dalam beberapa kumbang, bimbingan melalui elytra, bukan perut. Pencetak gol lainnya hanya mengeluarkan cairan yang sedikit dipanaskan, dan sejumlah spesies pada umumnya hanya mengeluarkan cairan kaustik tanpa pemanasan. Mereka juga memiliki kamera yang berbeda - Anda dapat melacak perkembangan "laboratorium" dari sistem yang sederhana ke sistem yang kompleks. Jadi tidak ada pembicaraan tentang "keilahian" kumbang.Source: https://habr.com/ru/post/id397007/
All Articles