Física no mundo animal: o besouro bombardeiro e sua "arma"
Espécies de besouros bombardeiros Brachinus crepitans (foto: beatlename.ru) Os
besouros bombardeiros são representados pelas subfamílias Brachininae e Paussinae (família de besouros terrestres). Os marcadores são encontrados em todos os lugares, eles não estão lá, exceto na Antártica. Mais famosa é a subfamília Brachininae. Os cientistas estudaram melhor seus representantes.O tamanho dos bugs desta subfamília é muito diferente. O tamanho máximo do besouro bombardeiro é de 3 cm, que geralmente parecem não ter elitros brilhantes nem ferrões particularmente grandes. Mas há outra coisa: a capacidade de atirar em um inimigo com um líquido venenoso, cuja temperatura chega a 100 ° C. Além disso, o próprio líquido é digno de nota, sem mencionar o processo de "injeção".O que é esse fluido?
Os besouros atiram uma mistura de hidroquinonas e peróxido de hidrogênio. Esta mistura é produzida por duas glândulas endócrinas simétricas. Substâncias produzidas pelas glândulas entram em um tanque especial com paredes fortificadas. Existem também tanques menores, contendo catalase e peroxidase. Suas paredes também são fortificadas e estão conectadas ao reservatório central. Os músculos responsáveis por abrir e fechar o “tronco” estão fortemente comprimidos. As câmaras de reagentes são igualmente fechadas. Quando o besouro está calmo, os líquidos não se misturam, todos os "frascos" estão bem fechados.Assim que o besouro precisa ser atingido, as paredes do tanque grande são comprimidas e as substâncias das câmaras menores são espremidas no "reator" principal. Aqui, as enzimas reagem com peróxido de hidrogênio, resultando na formação de oxigênio atômico. Este é um agente oxidante muito forte que reage com as hidroquinonas, oxidando-as em quinonas (os cientistas conseguiram descobrir a composição química dessas substâncias - este é o 2-metil-1,4-benzoquinona).
Ambas as reações ocorrem com a liberação de uma grande quantidade de calor - a mistura é aquecida a 100 ° C. Não esqueça que tudo isso acontece não em um vaso de vidro como um balão ou tubo de ensaio, mas no corpo de uma criatura viva. Assim que o oxigênio também aparece na câmara principal, o volume da substância aumenta e toda a mistura é ejetada através dos orifícios na ponta do abdômen do inseto. Tiros individuais são controlados usando uma membrana especial. Se a pressão no tanque exceder um certo nível, a membrana se abre, a mistura é ejetada, a pressão diminui. A membrana se fecha. Depois disso, o processo é repetido, e assim por diante, até que os reagentes estejam completamente esgotados nas câmaras do abdômen do besouro. A ondulação é necessária para que o reservatório, onde a reação principal ocorre, tenha tempo para esfriar até o momento de uma nova injeção.A ponta do abdômen no inseto é muito móvel. Ao "atirar" devido a essa mobilidade, o bug pode apontar e com muita precisão. Ele é capaz de "atirar" embaixo de si mesmo, acima de sua cabeça, à direita, esquerda e para cima. Bombardeiros de várias espécies atiram líquido não com um riacho, mas com uma série de tiros, cada um com duração de 8 a 17 ms. A taxa de ejeção de fluido atinge 10 m / s. Lembrando que o inimigo do besouro geralmente está muito próximo, podemos dizer que a "concha" pega o inimigo quase que instantaneamente. Uma formiga, um inseto maior, ou mesmo um sapo, prestes a pegar um marcador, geralmente não têm tempo para fazer nada.Eric Arndt e seus colegas do Instituto de Tecnologia de Massachusetts usaram um sistema sofisticado para estudar o processo de "queima" . Consiste em um emissor síncrono de raios-x e uma câmera de alta velocidade, capaz de produzir até 2000 quadros por segundo.Outros erros também podem jogar fora o líquido assustador. Em particular, besouros do solo de várias espécies podem ejetar líquido cáustico em diferentes direções. Mas nenhuma reação ocorre dentro do abdome - esse líquido é produzido por glândulas especiais. Nem aquecimento a alta temperatura, nem pressão significativa neste caso.Também é interessante que os machos e as marcadoras possam "atirar" com a mesma precisão. Mas o equipamento para as tomadas que eles têm é um pouco diferente, embora a reação em si, os tanques e tudo o mais seja absolutamente a mesma.
Como o próprio apontador sobrevive?
Essa é uma pergunta difícil que os entomologistas (e não apenas eles) tentam encontrar a resposta há mais de um ano. O fato é que as câmaras de reagentes e o tanque principal são cobertos com um tecido especial. Este tecido não é apenas resistente a promover todos os produtos químicos envolvidos na reação, mas também suporta altas temperaturas. Além disso, sua condutividade térmica é pequena, para que o calor não se espalhe pelo corpo do besouro, apenas o tanque principal é aquecido. O tanque não estica quando disparado.Besouro Bombardier e Aviação
O sistema de besouros, onde é realizada uma reação química e a liberação de fluido, pode ser importante para os seres humanos. Em primeiro lugar, os dados do estudo do processo de "tiro" de pulso de um besouro podem ser úteis para engenheiros que projetam vários motores, incluindo motores a jato para aeronaves. Talvez a tecnologia de injeção precisa e rápida ajude a garantir a recuperação do motor após uma parada acidental.Os cientistas ainda têm muito a descobrir, agora a principal atenção dos especialistas está focada na câmara onde ocorre a reação de oxidação do reagente. O estudo da estrutura desta câmara pode ajudar a criar um material resistente ao calor, resistente à ação de produtos químicos ativos. É útil na indústria, ciência, assuntos militares.
O que mais?
O besouro bombardeiro é muito popular entre os criacionistas . Eles argumentam que um sistema especializado tão complexo não poderia ter aparecido no processo de evolução. Bem, se assim for, então o besouro apareceu de repente e imediatamente como uma criação divina. Agora, os cientistas conseguiram encontrar os elos intermediários na evolução do besouro bombardeiro, onde a “ferramenta” está gradualmente se tornando cada vez mais complexa. Sim, e os representantes modernos das subfamílias do apontador estão “armados” de maneiras diferentes. Em alguns besouros, a orientação é via elytra, não no abdômen. Outros pontuadores emitem apenas líquido levemente aquecido e várias espécies em geral emitem apenas líquido cáustico sem aquecimento. Eles também têm câmeras diferentes - você pode rastrear o desenvolvimento do "laboratório" de um sistema simples a um complexo. Portanto, não se pode falar em nenhuma "divindade" do besouro.Source: https://habr.com/ru/post/pt397007/
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